JP6936028B2 - Circuit board - Google Patents
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Description
本発明は、車載の電装品などに利用可能な回路基板に関する。 The present invention relates to a circuit board that can be used for in-vehicle electrical components and the like.
車載される各種電装品は、車両内の限られた空間内に配置しなければならない。また、車両に搭載する電装品の種類や数が増えると、各々の電装品を配置するために利用可能な空間は更に狭くなる。また、電力系統の電装品の場合には、負荷が消費する電力が増えるのに伴って、電源などの電装品を構成する各種電子部品のサイズや装置の筐体サイズが大型化するため、限られた容積の空間内に設置することが困難になる。したがって、電装品などを小型化するための技術が必要とされる。 Various electrical components to be mounted on the vehicle must be arranged in a limited space inside the vehicle. Further, as the types and number of electrical components mounted on the vehicle increase, the space available for arranging each electrical component becomes even narrower. Further, in the case of electrical components of the power system, as the power consumed by the load increases, the size of various electronic components constituting the electrical components such as the power supply and the size of the housing of the device increase. It becomes difficult to install in the space of the specified volume. Therefore, a technique for miniaturizing electrical components and the like is required.
例えば、特許文献1においては、回路基板上にチップ部品を配置する際に、チップ部品が占有する基板上の領域の面積を小さくするための技術を示している。すなわち、複数のチップ部品が回路基板上で交差する場合に、一方のチップ部品の足を長くして、部品同士を立体的に配置し、平面上のほぼ同じ位置で複数のチップ部品が交差するように工夫している。
For example,
特許文献1の技術を利用することにより、回路基板の面積を小さくすることが可能になる。しかしながら、複数の部品を立体的に配置するので、回路基板の厚み方向の寸法については、回路全体の高さが高くなる。しかも、回路全体の高さは各部品の寸法によって決まるので、それぞれの寸法が互いに異なる様々な種類の電子部品を1つの回路基板上に多数配置するような状況では、回路基板上の空間を占める電子部品の高さが、領域毎にばらばらになる。
By using the technique of
そして、このような回路基板を装置の筐体に収容する場合には、筐体のサイズは、回路基板の中で厚み方向の高さが最も高い領域の寸法、つまり高さが最も高い部品に合わせて決定されることになる。そのため、回路基板上で、高さが最も高い部品を配置した場所以外の様々な領域には、筐体と回路基板との間に無駄な空間がそれぞれ形成されてしまう。したがって、筐体を小型化することができず、電装品全体における実質的な部品の実装密度が低下する。 When such a circuit board is housed in the housing of the device, the size of the housing is the dimension of the region having the highest height in the thickness direction in the circuit board, that is, the component having the highest height. It will be decided together. Therefore, wasteful spaces are formed between the housing and the circuit board in various regions other than the place where the tallest component is arranged on the circuit board. Therefore, the housing cannot be miniaturized, and the mounting density of substantially the components in the entire electrical component is lowered.
例えば、回路基板上にDC/DCコンバータを構成する場合には、比較的大型のトランスの他に、大きさがそれぞれ異なる各種の電子部品を回路基板上に搭載しなければならない。これらの電子部品には、インダクタ、コンデンサ、トランジスタなどが含まれる。更に、トランジスタなどの電子部品の発熱によりその温度が上昇するのを抑制するためにヒートシンク(放熱器)も必要になる。これらの部品を1つの回路基板上に一般的な方法で配置した場合には、高さの低い各部品と筐体との間に、比較的大きい無駄な空間が形成されるのは避けられなかった。 For example, when a DC / DC converter is configured on a circuit board, various electronic components having different sizes must be mounted on the circuit board in addition to a relatively large transformer. These electronic components include inductors, capacitors, transistors and the like. Further, a heat sink (radiator) is also required to suppress the temperature rise due to heat generation of electronic components such as transistors. When these components are arranged on one circuit board in a general manner, it is inevitable that a relatively large wasted space is formed between each of the low-height components and the housing. rice field.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電装品を収容する筐体の中に形成される無駄な空間を減らして部品の実装密度を高めることが可能な回路基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is a circuit capable of reducing wasted space formed in a housing for accommodating electrical components and increasing the mounting density of components. To provide a substrate.
前述した目的を達成するために、本発明に係る回路基板は、下記(1)〜(4)を特徴としている。
(1) 外形として第1の平面および第2の平面を含みブロック状もしくはそれに似た外形形状を有する第1の電子部品に対し、第1寸法に基づく寸法だけ間隔を空けて前記第1の平面に対向する状態で固定配置される第1の基板と、
前記第1の基板に対してほぼ垂直に配置され、前記第1寸法より小さい第2寸法に基づく寸法だけ間隔を空けて前記第2の平面に対向する状態で固定配置され、且つ前記第1の基板と電気回路が接続された第2の基板と、
を備え、
前記第1の電子部品よりも小さく、且つ前記第1の基板および前記第2の基板のいずれにも載置可能な複数の第2の電子部品のうち、基板の厚み方向寸法が前記第2寸法より大きく且つ前記第1寸法以下の前記第2の電子部品のみが選択的に前記第1の基板に載置され、基板の厚み方向寸法が前記第2寸法以下の前記第2の電子部品のみが選択的に前記第2の基板に載置され、
前記第1の電子部品は、長手方向を有する直方体の外形形状を有し、前記第1の平面及び前記第2の平面は、前記第1の電子部品の外側表面を構成する6つの平面のうち、前記長手方向に沿って延びるとともに互いに直交し且つ隣接する2つの平面であり、
前記第1の基板及び前記第2の基板の各々は、前記長手方向と同じ方向に長手方向を有する矩形平板状の形状を有し、
前記第1の電子部品の外側表面を構成する6つの平面のうち、前記第1の電子部品の前記長手方向の両端面である2つの平面は露出している、
ことを特徴とする回路基板。
In order to achieve the above-mentioned object, the circuit board according to the present invention is characterized by the following (1) to (4).
(1) The first plane, which includes a first plane and a second plane as an outer shape and has a block-like or similar outer shape, is spaced by a dimension based on the first dimension. The first substrate, which is fixedly arranged so as to face the
The first substrate is arranged substantially perpendicular to the first substrate, is fixedly arranged so as to face the second plane at intervals of a dimension based on the second dimension smaller than the first dimension, and is fixedly arranged so as to face the second plane. The second board to which the board and the electric circuit are connected,
With
Of a plurality of second electronic components that are smaller than the first electronic component and can be mounted on either the first substrate or the second substrate, the thickness direction dimension of the substrate is the second dimension. Only the second electronic component, which is larger and smaller than the first dimension, is selectively mounted on the first substrate, and only the second electronic component whose thickness direction dimension of the substrate is smaller than the second dimension is. selectively placed on the second substrate,
The first electronic component has a rectangular parallelepiped outer shape having a longitudinal direction, and the first plane and the second plane are among the six planes constituting the outer surface of the first electronic component. , Two planes that extend along the longitudinal direction and are orthogonal and adjacent to each other.
Each of the first substrate and the second substrate has a rectangular flat plate shape having a longitudinal direction in the same direction as the longitudinal direction.
Of the six planes constituting the outer surface of the first electronic component, two planes that are both end faces in the longitudinal direction of the first electronic component are exposed.
A circuit board characterized by that.
(2) 前記第1の電子部品はトランスであり、前記第1の電子部品および複数の前記第2の電子部品はDC/DCコンバータを構成する、
ことを特徴とする上記(1)に記載の回路基板。
(2) The first electronic component is a transformer, and the first electronic component and a plurality of the second electronic components constitute a DC / DC converter.
The circuit board according to (1) above.
(3) 前記DC/DCコンバータは、車載用として構成され、車載バッテリの電圧を降圧する機能を有する、
ことを特徴とする上記(2)に記載の回路基板。
(3) The DC / DC converter is configured for in-vehicle use and has a function of stepping down the voltage of the in-vehicle battery.
The circuit board according to (2) above.
(4) 前記第1の基板、および前記第2の基板のうち、少なくとも1つは前記第2の電子部品の温度上昇を抑制するためのヒートシンクを備える、
ことを特徴とする上記(1)に記載の回路基板。
(4) At least one of the first substrate and the second substrate includes a heat sink for suppressing a temperature rise of the second electronic component.
The circuit board according to (1) above.
上記(1)の構成の回路基板によれば、第1の基板、および第2の基板が、第1の電子部品の外側の2つの平面とそれぞれ対向する状態で配置されるので、各基板上の厚み方向の余分な空間を大幅に削減できる。更に、比較的高さが高い第2の電子部品は第1の基板および第2の基板の一方にのみ優先的に載置し、高さが低い第2の電子部品は第1の基板および第2の基板の他方にのみ優先的に載置できるので、各種電子部品を含む第1の基板の高さ、および各種電子部品を含む第2の基板の高さを均一化できる。そのため、部品の高さのばらつきに起因する無駄な空間の発生を抑制できる。また、第1の基板、および第2の基板の間は電気的に接続されているので、1つの電気回路の構成要素を、必要に応じて、第1の基板、および第2の基板に分散した状態で配置できる。したがって、比較的規模の大きい電気回路を構成する場合であっても、2つの基板の各々に載置する電子部品の数が少なくなり、各基板の面積を第1の電子部品の各平面と同等に制限することが可能になる。 According to the circuit board having the configuration of (1) above, the first board and the second board are arranged so as to face the two outer planes of the first electronic component, respectively, and thus are placed on each board. Extra space in the thickness direction can be significantly reduced. Further, the second electronic component having a relatively high height is preferentially placed on only one of the first substrate and the second substrate, and the second electronic component having a low height is placed on the first substrate and the second substrate. Since it can be preferentially placed only on the other side of the two substrates, the height of the first substrate including various electronic components and the height of the second substrate including various electronic components can be made uniform. Therefore, it is possible to suppress the generation of wasted space due to the variation in the height of the parts. Further, since the first substrate and the second substrate are electrically connected to each other, the components of one electric circuit are distributed to the first substrate and the second substrate as needed. Can be placed in the same state. Therefore, even when a relatively large-scale electric circuit is configured, the number of electronic components mounted on each of the two substrates is reduced, and the area of each substrate is equal to that of each plane of the first electronic component. It becomes possible to limit to.
上記(2)の構成の回路基板によれば、第1の電子部品であるトランスの周囲を囲むように、第1の基板、および第2の基板を配置してDC/DCコンバータを構成することができる。つまり、DC/DCコンバータを構成する各種電子部品の中で最も寸法が大きいトランスを中心として、その他の電子部品および各基板を配置するので、無駄な空間が生じにくい。 According to the circuit board having the configuration of (2) above, the first substrate and the second substrate are arranged so as to surround the transformer, which is the first electronic component, to form a DC / DC converter. Can be done. That is, since the other electronic components and each substrate are arranged around the transformer having the largest dimension among the various electronic components constituting the DC / DC converter, wasteful space is unlikely to occur.
上記(3)の構成の回路基板により構成されたDC/DCコンバータを車両に搭載することにより、車載バッテリの電圧を降圧して車両上の各種電装品が電源として必要とする比較的低い電源電圧を生成できる。また、無駄な空間が少ないため比較的小さい筐体に収容することが可能であり、車両上の限られた空間に設置することが容易である。 By mounting a DC / DC converter composed of the circuit board having the above configuration (3) on the vehicle, the voltage of the in-vehicle battery is stepped down and the relatively low power supply voltage required by various electrical components on the vehicle as a power source. Can be generated. Further, since there is little wasted space, it can be housed in a relatively small housing, and it is easy to install it in a limited space on the vehicle.
上記(4)の構成の回路基板によれば、ヒートシンクにより第2の電子部品の温度上昇を抑制できるので、発熱の大きい電子部品を第1の基板、又は第2の基板に搭載することが可能であり、比較的大きい電力を出力するDC/DCコンバータを構成することが容易になる。 According to the circuit board having the configuration of (4) above, the heat sink can suppress the temperature rise of the second electronic component, so that the electronic component that generates a large amount of heat can be mounted on the first substrate or the second substrate. Therefore, it becomes easy to configure a DC / DC converter that outputs a relatively large amount of power.
本発明の回路基板によれば、電装品を収容する筐体の中に形成される無駄な空間を減らして部品の実装密度を高めることが可能になる。すなわち、第1の基板、および第2の基板が、第1の電子部品の外側の2つの平面とそれぞれ対向する状態で配置されるので、各基板上の厚み方向の余分な空間を大幅に削減できる。更に、比較的高さが高い第2の電子部品は第1の基板および第2の基板の一方にのみ優先的に載置し、高さが低い第2の電子部品は第1の基板および第2の基板の他方にのみ優先的に載置できるので、各種電子部品を含む第1の基板の高さ、および各種電子部品を含む第2の基板の高さを均一化できる。そのため、部品の高さのばらつきに起因する無駄な空間の発生を抑制できる。また、第1の基板、および第2の基板の間は電気的に接続されているので、1つの電気回路の構成要素を、必要に応じて、第1の基板、および第2の基板に分散した状態で配置できる。したがって、比較的規模の大きい電気回路を構成する場合であっても、2つの基板の各々に載置する電子部品の数が少なくなり、各基板の面積を第1の電子部品の各平面と同等に制限することが可能になる。 According to the circuit board of the present invention, it is possible to reduce the wasted space formed in the housing for accommodating the electrical components and increase the mounting density of the components. That is, since the first substrate and the second substrate are arranged so as to face the two outer planes of the first electronic component, the extra space in the thickness direction on each substrate is significantly reduced. can. Further, the second electronic component having a relatively high height is preferentially placed on only one of the first substrate and the second substrate, and the second electronic component having a low height is placed on the first substrate and the second substrate. Since it can be preferentially placed only on the other side of the two substrates, the height of the first substrate including various electronic components and the height of the second substrate including various electronic components can be made uniform. Therefore, it is possible to suppress the generation of wasted space due to the variation in the height of the parts. Further, since the first substrate and the second substrate are electrically connected to each other, the components of one electric circuit are distributed to the first substrate and the second substrate as needed. Can be placed in the same state. Therefore, even when a relatively large-scale electric circuit is configured, the number of electronic components mounted on each of the two substrates is reduced, and the area of each substrate is equal to that of each plane of the first electronic component. It becomes possible to limit to.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through the embodiments described below (hereinafter referred to as "embodiments") with reference to the accompanying drawings. ..
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the respective figures.
まず、外観および概要を説明する。
本発明の実施形態における回路基板を用いて構成したDC/DCコンバータ10の外観の例を図1(a)、図1(b)、図1(c)に示す。図1(a)は正面図、図1(b)は斜視図、図1(c)はDC/DCコンバータを組み付ける前の主要な部品を展開した状態を示す斜視図である。
First, the appearance and outline will be described.
Examples of the appearance of the DC /
なお、このDC/DCコンバータ10は、車両に搭載した状態で、車載バッテリから出力される直流(DC)の電源電圧(例えば+12[V]の電圧)から各種電装品が電源として必要とする所定の安定した直流電圧(例えば+[5V]の電圧)を生成する機能を有し、且つ車載用に適した形状に構成されている。
The DC /
図1(c)に示すように、このDC/DCコンバータ10は、主要な構成要素として高周波トランス13と、第1基板21、第2基板22、および第3基板23とを備えている。
As shown in FIG. 1 (c), the DC /
本実施形態では、1つのDC/DCコンバータ10を構成するために必要な様々な構成要素を3つのブロックに分けてある。そして、これら3つのブロックの各々の構成要素を、第1基板21、第2基板22、および第3基板23に分散した状態で配置してある。
In the present embodiment, various components necessary for forming one DC /
高周波トランス13は、DC/DCコンバータ10の回路の一次側と二次側との間を絶縁すると共に変圧のために必要な部品であり、回路のスイッチングにより発生する高周波電流に対する損失が大きくならないように構成してある。本実施形態では、高周波トランス13は降圧回路としても機能する。
The high-
図1(c)に示すように、DC/DCコンバータ10を構成する部品の中で、高周波トランス13は最も寸法が大きい部品である。また、本実施形態の高周波トランス13はほぼ直方体の外形形状を有している。したがって、この高周波トランス13の外側表面には6箇所の平面がある。そして、これら6箇所の平面のうち、3箇所の平面13a、13b、13cとそれぞれ対向し、且つ互いの対向面がほぼ平行になるように、図1(a)、および図1(b)に示すように第1基板21、第2基板22、および第3基板23がそれぞれ配置される。第1基板21、第2基板22、および第3基板23の各々の寸法や面積は、対向する高周波トランス13の面の寸法と同等またはそれ以下になっている。
As shown in FIG. 1 (c), the high-
また、第1基板21、第2基板22、および第3基板23の各々は、回路部品配置側表面21a、22a、および23aが高周波トランス13の各平面13a、13b、および13cと対向するように配置されている。回路部品配置側表面21a、22a、23aは、DC/DCコンバータ10を構成するために必要な各種の電子部品24が実装されている面である。
Further, in each of the
各電子部品24は、各々の種類や機能に応じて寸法が変化するので、第1基板21、第2基板22、および第3基板23の各々における厚み方向の最大寸法は、実装してある電子部品24に応じて決まる。また、様々な種類の電子部品24が様々な箇所に実装されているので、回路部品配置側表面21a、22a、および23aの各々には厚み方向の凹凸や空いた空間が存在している。
Since the dimensions of each
詳細については後述するが、本実施形態では、回路部品配置側表面21a、22a、および23aの各々の厚み方向の凹凸や空いた空間が少なくなるように構成してある。すなわち、第1基板21、第2基板22、および第3基板23の平面形状や面積が、各々と対向する高周波トランス13の各面13a、13b、13cと同等であるため、図1(a)および図1(b)に示したように、空いている無駄な空間はほとんど生じない。
Details will be described later, but in the present embodiment, the
つまり、DC/DCコンバータ10の部品実装密度を大きくすることができ、しかも直方体のような単純な外形形状になるので、このDC/DCコンバータ10を比較的小さい筐体に収容できる。
That is, since the component mounting density of the DC /
図1(c)に示した例では、薄い回路基板により構成される第2基板22、および第3基板23に、それぞれヒートシンク25、および26が実装されている。これらのヒートシンク25、および26は、例えばトランジスタのように発熱する電子部品24の温度が過度に上昇するのを抑制するための放熱機能を有している。すなわち、ヒートシンク25、および26は、金属により構成され、表面積が十分に大きくなるような特殊な表面形状に形成してあるので、発熱する電子部品24の熱を効率よく外気に逃がすことができる。
In the example shown in FIG. 1 (c), the heat sinks 25 and 26 are mounted on the
発熱する複数の電子部品24は第2基板22上、および第3基板23上に集中的に配置されており、熱抵抗を考慮して、これらの電子部品24に密着するようにヒートシンク25、および26を配置してある。なお、各電子部品24とヒートシンク25、および26との間は電気的には絶縁されている。
The plurality of
ヒートシンク25の平面形状および大きさは、第2基板22の各辺の寸法および対向する高周波トランス13の平面と同等またはそれ以下になるように、各部の寸法を調整してある。ヒートシンク26と第3基板23との関係についても上記と同様である。また、ヒートシンク25、および26の各放熱面は、回路部品配置側表面22a、23aと同じ面、およびそれと反対の面のいずれか一方、または両方に配置されている。
The plane shape and size of the
次に、各基板と高周波トランスの平面との対向状態の詳細を説明する。
第1基板21と高周波トランス13との対向状態の具体例を図2(a)に示し、第2基板22と高周波トランス13との対向状態の具体例を図2(b)に示す。
Next, the details of the facing state between each substrate and the plane of the high-frequency transformer will be described.
A specific example of the facing state between the
図2(a)に示すように、第1基板21の回路部品配置側表面21aには、様々な種類の複数の電子部品24aが実装されている。各電子部品24aの基板厚み方向(Y)の高さ寸法は様々であるが、本実施形態では、厚み方向最大寸法H1max以下で、且つ図2(b)に示した厚み方向最大寸法H2max以上の寸法の電子部品24aのみが選択的に第1基板21上に実装されている。但し(H1max>H2max)の関係にある。また、どうしても第1基板21に実装せざるを得ない電子部品については、例外的に厚み方向最大寸法H2max以下の高さであっても第1基板21に実装される。
As shown in FIG. 2A, a plurality of various types of
また、図2(b)に示すように、第2基板22の回路部品配置側表面22aには、様々な種類の複数の電子部品24bが実装されている。各電子部品24bの基板厚み方向(Y)の高さ寸法は様々であるが、本実施形態では、厚み方向最大寸法H2max以下の寸法の電子部品24aのみが選択的に第2基板22上に実装されている。
Further, as shown in FIG. 2B, a plurality of various types of
図2(a)に示したように、第1基板21の回路部品配置側表面21aには複数の箇所に固定部材27Aがそれぞれ固定してある。各々の固定部材27Aは、下端が例えばねじ止めにより第1基板21に固定してある。各固定部材27Aは例えば円柱のような形状を有し、基板厚み方向の高さが厚み方向最大寸法H1maxと同一に形成してある。
As shown in FIG. 2A, fixing
各固定部材27Aの上端は、図2(a)に示すように第1基板21の回路部品配置側表面21aが高周波トランス13の平面13aと対向した状態で、平面13aに接着され固定される。勿論、固定部材27Aの上端は接着以外の方法で固定されてもよい。これにより、回路部品配置側表面21aと、平面13aとの間が厚み方向最大寸法H1maxに相当する一定の間隔に維持される。
As shown in FIG. 2A, the upper end of each fixing
図2(b)に示したように、第2基板22の回路部品配置側表面22aには複数の箇所に固定部材27Bがそれぞれ固定してある。各々の固定部材27Bは、下端が例えばねじ止めにより第2基板22に固定してある。各固定部材27Bは例えば円柱のような形状を有し、基板厚み方向の高さが厚み方向最大寸法H2maxと同一に形成してある。
As shown in FIG. 2B, fixing
各固定部材27Bの上端は、図2(b)に示すように第2基板22の回路部品配置側表面22aが高周波トランス13の平面13bと対向した状態で、平面13bに接着され固定される。勿論、固定部材27Bの上端は、接着以外の方法で固定されてもよい。これにより、回路部品配置側表面22aと、平面13bとの間が厚み方向最大寸法H2maxに相当する一定の間隔に維持される。
As shown in FIG. 2B, the upper end of each fixing
本実施形態では、図2(a)に示したように厚み方向の高さ寸法が比較的大きい電子部品24aのみを選択的に回路部品配置側表面21aに実装し、図2(b)に示したように厚み方向の高さ寸法が比較的小さい電子部品24bのみを選択的に回路部品配置側表面22aに実装してある。このため、回路部品配置側表面21aに実装される各電子部品24aの高さのばらつきを比較的小さくすることができ、この箇所に形成される無駄な空間を減らすことができる。上記の例では、無駄な空間の高さを最大でもH1max−H2maxに抑えることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, only the
また、回路部品配置側表面22aに実装される各電子部品24bの高さのばらつきを比較的小さくすることができ、この箇所に形成される無駄な空間を減らすことができる。上記の例では、無駄な空間の高さを最大でもH2maxに抑えることができる。
Further, the height variation of each
次に、隣接する基板同士を接続する構造を説明する。
<構成例(1)>
隣接する2つの基板21A、22Aの取り付け構造の例(1)を図3(a)および図3(b)に示す。
Next, a structure for connecting adjacent substrates will be described.
<Structure example (1)>
An example (1) of a mounting structure of two
例えば、図1(a)、図1(b)、および図1(c)に示したように、第1基板21の1つの辺に隣接する位置に第2基板22が配置され、第1基板21の反対側の辺に隣接する位置に第3基板23が配置されている。また、図1(a)、および図1(b)に示したように、第1基板21に対してほぼ垂直な状態で第2基板22を配置して、これらを連結した状態を維持する必要がある。更に、図1(a)、および図1(b)に示したように、第1基板21に対してほぼ垂直な状態で第3基板23を配置して、これらを連結した状態を維持する必要がある。これらを実現するための具体例として、図3(a)および図3(b)に示した構造を利用することができる。
For example, as shown in FIGS. 1 (a), 1 (b), and 1 (c), the
図3(a)および図3(b)に示した構造においては、第1基板21Aの回路部品配置側表面21aの端部に、1つの辺に沿うように細長い接続部品41を実装してあり、第2基板22Aの回路部品配置側表面22aの端部に、1つの辺に沿うように細長い接続部品42を実装してある。
In the structures shown in FIGS. 3A and 3B, an elongated connecting
接続部品41は、樹脂などで形成される電気絶縁性の端子台41a上に多数のピン41bを一定の間隔で並べて配置したものであり、各ピン41bは、第1基板21Aの厚み方向に延びた金属製の細長い突起を形成している。各ピン41bの下端は、端子台41aおよび第1基板21Aを貫通し、第1基板21Aの回路パターン(図示せず)に半田付け43により固定されている。
The
接続部品42は、樹脂などで形成される電気絶縁性ハウジング42aの中に、一定の間隔で並べて配置した多数のピン収容部42b、およびこれらとそれぞれ接続された多数のピン42cを備えている。接続部品42の各ピン収容部42bの位置および形状は、接続部品41の各ピン41bと一致するように構成されている。
The connecting
したがって、一般的なコネクタと同じように、接続部品41の各ピン41bを接続部品42の各ピン収容部42bに挿入し一体化することができる。また、各ピン収容部42bは金属製の電極を内蔵しているので、接続部品41と接続部品42とを連結した状態では、各ピン41bと各ピン収容部42bとを電気的に接続することができる。また、各ピン収容部42bはピン42cと接続されており、ピン42cは第2基板22Aの回路パターン(図示せず)と半田付け44により接続されている。
Therefore, each
したがって、図3(a)および図3(b)に示した構造を採用することにより、1つの基板の一端と他の基板の一端とが互いに隣接する状態で、両者を互いに垂直に配置して、この状態を維持することができる。更に、隣接する2つの基板の内部回路を互いに電気的に接続することが可能になる。 Therefore, by adopting the structures shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), both of them are arranged vertically with each other in a state where one end of one substrate and one end of the other substrate are adjacent to each other. , This state can be maintained. Further, it becomes possible to electrically connect the internal circuits of two adjacent boards to each other.
<構成例(2)>
隣接する2つの基板の取り付け構造の例(2)を図4に示す。
図4に示した構成においては、第1基板21Bの周辺部の1つの辺の近傍に、多数のピン45を一定の間隔で並べた状態で実装してある。これらのピン45は、例えば半田付けにより第1基板21Bに固定される。
<Configuration example (2)>
An example (2) of a mounting structure of two adjacent boards is shown in FIG.
In the configuration shown in FIG. 4, a large number of
図4に示した例では、第2基板22Bが第1基板21Bの回路部品配置側表面21aに対して垂直になった状態で、第2基板22Bの下端の辺が回路部品配置側表面21aと当接している。また、第2基板22Bの一方の面が、一列に並んでいるピン45に接する状態で配置され、半田付け46により各ピン45と第2基板22B上の回路パターンとが連結されている。
In the example shown in FIG. 4, the lower end side of the
したがって、図4に示した構成においても、互いに隣接する第1基板21Bと第2基板22Bとを互いに垂直に配置された状態に維持することができる。また、第1基板21Bの内部回路と第2基板22Bの内部回路とを互いに電気的に接続することができる。
Therefore, even in the configuration shown in FIG. 4, the
<構成例(3)>
隣接する2つの基板の取り付け構造の例(3)を図5に示す。
図5に示した構成においては、互いにほぼ垂直になった状態で、第1基板21Cの周辺部の1つの辺と第2基板22Cの周辺部の1つの辺とが互いに隣接する位置に配置されている。そして、第1基板21Cと第2基板22Cとの間が金属などで構成されるL型接続部材48により機械的に連結され固定されている。
<Structure example (3)>
An example (3) of the mounting structure of two adjacent boards is shown in FIG.
In the configuration shown in FIG. 5, one side of the peripheral portion of the first substrate 21C and one side of the peripheral portion of the
L型接続部材48の一端近傍、および他端近傍は、それぞれねじ止めにより第1基板21C、および第2基板22Cに固定されている。ねじ止めの代わりに半田付けにしてもよい。したがって、第1基板21Cと第2基板22Cとの位置関係をL型接続部材48によりしっかりと維持することができる。
The vicinity of one end and the vicinity of the other end of the L-shaped connecting
図5に示した例では、第1基板21Cの内部回路と第2基板22Cの内部回路とを電気的に接続可能にするために、フレキシブルフラットケーブル47が設けてある。フレキシブルフラットケーブル47は、多数の電線を一列に並べて配置した集合体であり、折り曲げが容易な平面状の電気絶縁性の樹脂材料の内部に収容してある。
In the example shown in FIG. 5, a flexible
フレキシブルフラットケーブル47の一端近傍は、内部の電線毎に、第1基板21Cの内部回路と接続してあり、フレキシブルフラットケーブル47の他端近傍は、内部の電線毎に、第2基板22Cの内部回路と接続してある。したがって、第1基板21Cの内部回路と第2基板22Cの内部回路とをフレキシブルフラットケーブル47を介して電気的に接続することができる。
The vicinity of one end of the flexible
<電気回路の構成例>
DC/DCコンバータ10の電気回路の構成例を図6に示す。なお、このDC/DCコンバータ10は必要に応じて様々な構成に変更することができる。また、図6に示したDC/DCコンバータ10は、例えば車載バッテリ30が出力する電源電圧(例えば+12[V]の直流電圧)を、車両上の各種電装品が必要とする電源電圧(例えば+5[V]の安定した直流電圧)に変換するために利用できる。
<Example of electrical circuit configuration>
FIG. 6 shows a configuration example of the electric circuit of the DC /
図6に示したDC/DCコンバータ10は、平滑回路11、一次側スイッチング回路12、高周波トランス13、制御回路14、整流回路15、平滑回路16を備えている。
The DC /
平滑回路11は、入力端子10aに入力される直流電源電圧を平滑する機能を有する回路であって、前述の電子部品24の一部として、例えば大容量のコンデンサなどを含んでいる。
The smoothing circuit 11 is a circuit having a function of smoothing the DC power supply voltage input to the
一次側スイッチング回路12は、平滑回路11の出力から高周波トランス13の一次側巻線に印加される電流を所定の制御パルスに従って高速でスイッチングするための回路である。一次側スイッチング回路12は、前述の電子部品24の一部として、例えばパワートランジスタやパワーMOS FET(電界効果トランジスタ)などの1つ又は複数のスイッチングデバイスを含んでいる。
The primary
また、一次側スイッチング回路12内のスイッチングデバイスには大きな発熱が生じるものが含まれているので、温度上昇を抑制するために前述のヒートシンク25又は26が必要に応じて用いられる。
Further, since the switching device in the primary
高周波トランス13は、互いに電気的に絶縁された一次側巻線および二次側巻線を内蔵しており、一次側巻線に接続される回路と、二次側巻線に接続される回路とを絶縁することができる。また、一次側巻線に交流電力を印加することにより、二次側巻線に交流電力を誘起することができる。また、高周波電流に対する損失が比較的少なく、巻線の巻数比に応じて電圧を変換することができる。高周波トランス13は、例えば図1(a)、図1(b)、図1(c)に示したように、DC/DCコンバータ10を構成する部品の中で最も寸法が大きい部品である。
The high-
制御回路14は、一次側スイッチング回路12をスイッチングするための制御用のパルス信号を生成するための回路であり、前述の電子部品24の一部として、例えば集積回路(IC)のデバイスを含んでいる。また、制御回路14は、高周波トランス13の二次側に接続された回路で生成されるフィードバック信号に応じて、出力を安定化するための制御を実施する。
The
整流回路15は、高周波トランス13の二次側巻線に誘起する交流電力を整流して直流電力に変換するための回路であり、前述の電子部品24の一部として、例えば複数のダイオード、あるいはスイッチングデバイスを含んでいる。
The
平滑回路16は、整流回路15の整流により得られる直流電力の電圧を平滑するための回路であり、前述の電子部品24の一部として、例えば大容量のコンデンサやインダクタ(コイル)を含んでいる。
The smoothing
<各部品の配置の説明>
例えば図6に示したようなDC/DCコンバータ10の回路を構成する各構成要素は、一般的には単一の回路基板上に配置されるが、図1(a)、図1(b)、図1(c)に示したDC/DCコンバータ10においては、互いに分離している第1基板21、第2基板22、および第3基板23のいずれかに、分散した状態で配置されている。
<Explanation of arrangement of each part>
For example, each component constituting the circuit of the DC /
具体例としては、第2基板22上に一次側スイッチング回路12の各部品を配置し、第3基板23上には制御回路14の各部品を配置し、第1基板21上には平滑回路11、整流回路15、平滑回路16などの各部品を配置することが想定される。
As a specific example, each component of the primary
また、第1基板21、第2基板22、および第3基板23のいずれにも配置可能な部品については、図2(a)、図2(b)に示したように、各部品の厚み方向の寸法(高さ)に応じて配置する基板を選択することが望ましい。例えば、高さの高い部品は特定の基板(図2(a)の第1基板21)に配置し、高さの低い部品は別の基板(例えば図2(b)の第2基板22)に配置する。これにより、各基板において部品高さのばらつきが小さくなり、無駄な空間、すなわち各部品の上端と対向する高周波トランス13の平面との間に形成される空間が削減される。
Further, for the components that can be arranged on any of the
また、複数に分割することにより、第1基板21、第2基板22、および第3基板23の各々の面積を小さくすることができる。その結果、図1(a)、図1(b)に示すようにこれらを高周波トランス13の周囲に配置することが可能になり、各面の大きさが同等であるため余分な空間が生じるのを避けることができる。
Further, by dividing into a plurality of parts, the areas of the
なお、図1(a)、図1(b)、図1(c)に示したDC/DCコンバータ10においては、第1基板21、第2基板22、および第3基板23の3つを組み合わせる場合を想定しているが、例えば、第1基板21および第2基板22など、2つの基板だけで構成してもよい。また、高周波トランス13が直方体や立方体のような形状であって、6箇所の平面を有する場合には、それらの各面と対向するように、最大で6枚の基板を組み合わせて高周波トランス13の周囲に配置することができる。
In the DC /
ここで、上述した本発明に係る回路基板の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]〜[5]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 外形として第1の平面(13a)および第2の平面(13b)を含みブロック状もしくはそれに似た外形形状を有する第1の電子部品(高周波トランス13)に対し、前記第1の平面に対向する状態で固定配置される第1の基板(第1基板21)と、
前記第1の基板に対してほぼ垂直に配置され、前記第2の平面に対向する状態で固定配置され、且つ前記第1の基板と電気回路が接続された第2の基板(第2基板22)と、
を備え、
前記第1の電子部品よりも小さく、且つ前記第1の基板および前記第2の基板のいずれにも載置可能な第2の電子部品は、基板の厚み方向寸法が所定の高さよりも高い場合には前記第1の基板および前記第2の基板の一方に載置され、前記所定の高さ以下の場合には前記第1の基板および前記第2の基板の他方に載置される(図2(a)、図(b)参照)、
ことを特徴とする回路基板。
Here, the features of the above-described circuit board embodiments according to the present invention are briefly summarized and listed below in [1] to [5], respectively.
[1] The first plane with respect to the first electronic component (high frequency transformer 13) having a block shape or an outer shape similar to the block shape including the first plane (13a) and the second plane (13b) as the outer shape. A first substrate (first substrate 21) that is fixedly arranged so as to face the
A second substrate (second substrate 22) which is arranged substantially perpendicular to the first substrate, fixedly arranged so as to face the second plane, and to which the first substrate and an electric circuit are connected. )When,
With
The second electronic component, which is smaller than the first electronic component and can be mounted on both the first substrate and the second substrate, has a thickness direction dimension of the substrate higher than a predetermined height. Is placed on one of the first substrate and the second substrate, and when the height is equal to or less than the predetermined height, the substrate is placed on the other of the first substrate and the second substrate (FIG. 2 (a), see FIG. (B)),
A circuit board characterized by that.
[2] 前記第1の電子部品はトランスであり、前記第1の電子部品および複数の前記第2の電子部品はDC/DCコンバータ(10)を構成する、
ことを特徴とする上記[1]に記載の回路基板。
[2] The first electronic component is a transformer, and the first electronic component and a plurality of the second electronic components constitute a DC / DC converter (10).
The circuit board according to the above [1].
[3] 前記DC/DCコンバータは、車載用として構成され、車載バッテリ(30)の電圧を降圧する機能(高周波トランス13)を有する、
ことを特徴とする上記[2]に記載の回路基板。
[3] The DC / DC converter is configured for in-vehicle use and has a function (high-frequency transformer 13) for stepping down the voltage of the in-vehicle battery (30).
The circuit board according to the above [2].
[4] 前記第1の基板、および前記第2の基板のうち、少なくとも1つは前記第2の電子部品の温度上昇を抑制するためのヒートシンク(25、26)を備える、
ことを特徴とする上記[1]に記載の回路基板。
[4] At least one of the first substrate and the second substrate includes heat sinks (25, 26) for suppressing a temperature rise of the second electronic component.
The circuit board according to the above [1].
[5] 外形として第1乃至第3の平面(13a、13b、13c)を含みブロック状もしくはそれに似た外形形状を有する第1の電子部品(高周波トランス13)に対し、前記第1の平面に対向する状態で固定配置される第1の基板(第1基板21)と、
前記第1の基板に対してほぼ垂直に配置され、前記第2の平面に対向する状態で固定配置され、且つ前記第1の基板と電気回路が接続された第2の基板(第2基板22)と、
前記第1の基板又は前記第2の基板に対してほぼ垂直に配置され、前記第3の平面に対向する状態で固定配置され、且つ前記第1の基板又は前記第2の基板と電気回路が接続された第3の基板(第3基板23)と、
を備え、
前記第1の電子部品よりも小さく、且つ前記第2の基板および前記第3の基板のいずれにも載置可能な第2の電子部品は、基板の厚み方向寸法が所定の高さよりも高い場合には前記第2の基板および前記第3の基板の一方に載置され、前記所定の高さ以下の場合には前記第2の基板および前記第3の基板の他方に載置される、
ことを特徴とする回路基板。
[5] With respect to the first electronic component (high frequency transformer 13) having a block shape or an outer shape similar to the block shape including the first to third planes (13a, 13b, 13c) as the outer shape, the first plane is formed. The first substrate (first substrate 21), which is fixedly arranged so as to face each other,
A second substrate (second substrate 22) which is arranged substantially perpendicular to the first substrate, fixedly arranged so as to face the second plane, and to which the first substrate and an electric circuit are connected. )When,
The first substrate or the second substrate and the electric circuit are arranged substantially perpendicular to the first substrate or the second substrate, fixedly arranged so as to face the third plane, and the first substrate or the second substrate and the electric circuit are arranged. With the connected third board (third board 23),
With
The second electronic component, which is smaller than the first electronic component and can be mounted on either the second substrate or the third substrate, has a thickness direction dimension of the substrate higher than a predetermined height. Is mounted on one of the second substrate and the third substrate, and is mounted on the other of the second substrate and the third substrate when the height is equal to or less than the predetermined height.
A circuit board characterized by that.
10 DC/DCコンバータ
11 平滑回路
12 一次側スイッチング回路
13 高周波トランス
13a,13b,13c 平面
14 制御回路
15 整流回路
16 平滑回路
21,21A,21B,21C 第1基板
21a,22a,23a 回路部品配置側表面
22,22A,22B,22C 第2基板
23 第3基板
24,24a,24b 電子部品
25,26 ヒートシンク
27A,27B 固定部材
30 車載バッテリ
41,42 接続部品
41a 端子台
41b,42c,45 ピン
42a ハウジング
42b ピン収容部
43,44,46 半田付け
47 フレキシブルフラットケーブル
48 L型接続部材
H1max,H2max 厚み方向最大寸法
10 DC / DC converter 11
Claims (4)
前記第1の基板に対してほぼ垂直に配置され、前記第1寸法より小さい第2寸法に基づく寸法だけ間隔を空けて前記第2の平面に対向する状態で固定配置され、且つ前記第1の基板と電気回路が接続された第2の基板と、
を備え、
前記第1の電子部品よりも小さく、且つ前記第1の基板および前記第2の基板のいずれにも載置可能な複数の第2の電子部品のうち、基板の厚み方向寸法が前記第2寸法より大きく且つ前記第1寸法以下の前記第2の電子部品のみが選択的に前記第1の基板に載置され、基板の厚み方向寸法が前記第2寸法以下の前記第2の電子部品のみが選択的に前記第2の基板に載置され、
前記第1の電子部品は、長手方向を有する直方体の外形形状を有し、前記第1の平面及び前記第2の平面は、前記第1の電子部品の外側表面を構成する6つの平面のうち、前記長手方向に沿って延びるとともに互いに直交し且つ隣接する2つの平面であり、
前記第1の基板及び前記第2の基板の各々は、前記長手方向と同じ方向に長手方向を有する矩形平板状の形状を有し、
前記第1の電子部品の外側表面を構成する6つの平面のうち、前記第1の電子部品の前記長手方向の両端面である2つの平面は露出している、
ことを特徴とする回路基板。 The first electronic component having a block shape or an outer shape similar to the block shape including the first plane and the second plane as the outer shape faces the first plane with a dimension based on the first dimension. The first substrate, which is fixedly arranged in the state,
The first substrate is arranged substantially perpendicular to the first substrate, is fixedly arranged so as to face the second plane at intervals of a dimension based on the second dimension smaller than the first dimension, and is fixedly arranged so as to face the second plane. The second board to which the board and the electric circuit are connected,
With
Of a plurality of second electronic components that are smaller than the first electronic component and can be mounted on either the first substrate or the second substrate, the thickness direction dimension of the substrate is the second dimension. Only the second electronic component, which is larger and smaller than the first dimension, is selectively mounted on the first substrate, and only the second electronic component whose thickness direction dimension of the substrate is smaller than the second dimension is. selectively placed on the second substrate,
The first electronic component has a rectangular parallelepiped outer shape having a longitudinal direction, and the first plane and the second plane are among the six planes constituting the outer surface of the first electronic component. , Two planes that extend along the longitudinal direction and are orthogonal and adjacent to each other.
Each of the first substrate and the second substrate has a rectangular flat plate shape having a longitudinal direction in the same direction as the longitudinal direction.
Of the six planes constituting the outer surface of the first electronic component, two planes that are both end faces in the longitudinal direction of the first electronic component are exposed.
A circuit board characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の回路基板。 The first electronic component is a transformer, and the first electronic component and a plurality of the second electronic components constitute a DC / DC converter.
The circuit board according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の回路基板。 The DC / DC converter is configured for in-vehicle use and has a function of stepping down the voltage of the in-vehicle battery.
The circuit board according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1に記載の回路基板。 At least one of the first substrate and the second substrate includes a heat sink for suppressing a temperature rise of the second electronic component.
The circuit board according to claim 1.
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
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C30A | Notification sent |
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A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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