JPH0469060A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は入出力間が絶縁されるコンバータ型のスイッチ
ング電源装置に関し、詳細には、２枚の絶縁金属基板上
にその１次側回路および２次側回路をそれぞれ実装した
スイッチングを源装置に関する。

（ロ）従来の技術 第６図はフライバック方式のスイッチング電源回路を示
す。

図示するスイッチング電源回路は１次巻線と２次巻線が
逆極性であって、入力Ｖ　ＩＮと出力Ｖ。Ｕｌを絶縁す
るトランスＴ、入力Ｖ　ＩＮからトランスＴに流れる電
流を制御するスイッチング・トランジスタあるいはパワ
ーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ、数十ＫＨｚの
一定周波数であって、帰還信号によりデユーティが変更
されるパルスをスイッチング素子Ｑの制御電極に出力す
るＰＷＭ回路（６０）、トランスＴのリーケージ・イン
ダクタンスに蓄積されるエネルギーを放出するためのス
ナバ回路（６６）、スイッチング素子Ｑの電流をモニタ
して過電流保護を行う電流検出器（６４）、電源回路の
熱暴走を防止する温度検出器（６２）、トランスＴの出
力電圧を整流平滑するそれぞれダイオードＤ１、コンデ
ンサＣ２、出力Ｖ。Ｕ□の定電圧制御および過電圧制御
を行う電圧検出器（６８）、この電圧検出器（６８）の
出力を絶縁帰還するホトカプラ（７０）等から構成され
る。

次に、上記構成されるスイッチング電源回路の動作を説
明する。

ＰＷＭ回路（６０）の出力パルスがハイレベルとなって
スイッチング素子Ｑがオンすると、入力ＶＩＮ　−トラ
ンスＴの１次巻線−スイッチング素子Ｑの閉回路が形成
されてトランスＴの１次巻線に１次関数的に増加する電
流が流れる。このとき、トランスＴの２次巻線出力はダ
イオードＤｓにより阻止されるためトランスＴを介する
電力の伝達は行われず、１次巻線へ供給されたエネルギ
ーは全てトランスＴ内に蓄積される。そして、ＰＷＭ回
路（６０）の出力パルスがローレベルとなってスイッチ
ング素子Ｑがオフすると、１次巻線に逆起電力が発生し
、この逆起電力に基づく２次巻線出力がダイオードＤ、
を介してコンデンサＣ２に充電され出力Ｖ。ＵＴとなる
。

上記の動作を行うスイッチング電源回路は高効率である
ため比較的小容量のものではセラミ・ンクス等の絶縁基
板上に混成集積回路化することも可能であり、小型、軽
量化が要求される昨今の電気機器の電源装置として好適
である。しかしながら、セラミックス等の絶縁基板は概
ね熱伝導能が低いため、発熱量が大きい大容量のスイッ
チング電源回路を混成集積回路化することができない問
題を有している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 これに対して、基板として絶縁金属基板を使用してスイ
ッチング電源回路を混成集積回路化する場合には放熱の
問題は解決されるものの、安全規格によりスイッチング
電源回路の１次側回路と２次側回路を単一の金属基板上
に形成してはならないとされているため製造工程が煩雑
になる問題を有する。また、これにより外部接続のため
のリード数が増加する問題も有する。

従って、本発明は回路パターン形成工程、素子実装工程
等を単一の基板を使用するものと同等に簡素化すること
ができるスイッチング電源装置を提供することにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は斯る課題に鑑みなされたものであって、フレキ
シブルな絶縁樹脂層により結合された２枚の金属基板の
それぞれにスイッチング電源回路の１次側回路と２次側
回路を実装し、２枚の金属基板を結合するフレキシブル
な絶縁樹脂層上にスイッチング電源回路の２次側回路か
ら１次側回路に電圧信号および過電圧信号を帰還するホ
トカプラを設けると共にフレキシブルな絶縁樹脂層を折
り曲げて２枚の金属基板を対向配置することによって前
記した課題を解決するものである。

（ネ）作用 ２枚の金属基板をフレキシブルな絶縁樹脂層により結合
することにより、一体の金属基板として扱うことが可能
になり、素子実装工程等を単一の基板のものと同等に簡
素化することが可能になる。また、２枚の金属基板を結
合するフレキシブルな絶縁樹脂層上にホトカプラを設け
るため、ホトカプラを外部接続するためのリードが低減
される。きらにまた、回路素子が２枚の金属基板間に配
置されるため、素子あるいは内部配線から輻射される雑
音が遮蔽される。

（へ）実施例 初めに、本発明のスイッチング電源装置の外形並びに構
造の概要を第５図（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。な
お、本発明のスイッチング電源装置には従来例の説明の
項で説明したスイッチング電源回路を含む任意のコンバ
ータ型スイッチング電源回路が使用できるため回路構成
の説明は省略する。

第５図（Ａ）を参照すると、本発明のスイッチング電源
装置は絶縁トランス（外部接続されるため図示されない
）により分離される１次側および２次側回路をそれぞれ
に実装した２枚の混成集積回路基板（２０）、２枚の混
成集積回路基板（２０）のそれぞれの−周辺端から導出
されるリード（４４）（４６）、２枚の混成集積回路基
板（２０）をフレキシブルに接続する絶縁樹脂層（２２
）および枠形状のケーシング（１０）で示されている。

２枚の混成集積回路基板（２０）の周辺端はケーシング
（１０）の段部に接着シート等を使用して固着され、混
成集積回路基板（２０〉はその実装素子が相対するよう
にケーシング（１０）を挟んで平行配置される。従って
、混成集積回路基板（２０）の実装素子はケーシング（
１０）と混成集積回路基板（２０）により形成される封
止空間に配置される。特にケーシング（１０）に分離壁
を形成する場合にはケ」シング（１０）と混成集積回路
基板（２０）により形成されるぞれぞれの封止空間に独
立に配置されて相互の絶縁が向上される。

２枚の混成集積回路基板（２０）は絶縁樹脂層〈２２）
により機械的に結合される他は図示されないホトカプラ
のみにより結合され、２枚の混成集積回路基板（２０）
間の絶縁が図られている。この露出する絶縁樹脂層（２
２）は第５図（Ｂ）に示されるカバー（１４）により封
止される。

２枚の混成集積回路基板（２０）から導出されるそれぞ
れのリード（４４）（４６）はクランク状に屈曲され、
その先端部が２枚の混成集積回路基板（２０〉の間隔の
１／２だけ混成集積回路基板（２０）から離間するよう
なされており、図示するように２枚の混成集積回路基板
（２０）を対向配置した際に単一の混成集積回路基板か
ら導出されたかのようにＡ−Ａ線で示す直線上に配列さ
れる。また、リード（４４）（４６）間の沿面距離を増
大するためにケーシング（１０）にはクランク状部（１
２）が形成されている。

次に、本発明の特徴をより明らかにするため一実施例の
製造工程を説明する。

第１図（Ａ）は回路部品を実装して混成集積回路基板と
する直前の回路基板の平面図を示す、なお、第１１ｆｆ
ｌ（Ｂ）はそのＩ−Ｉ線断面図である。

金属基板（２０）にはアルミニウム等の厚さ０．５ｍ〜
３ｍｎの金属基板が使用され、第１図（Ａ）に図示され
るように、その中央部の矩形の捨孔と共に矩形にプレス
打ち抜きされる。

アルミニウムが使用される場合にはこの後陽極酸化処理
により酸化膜が形成され、厚さ１８μｍ〜３５μｍの銅
箔と厚さ約３５μｍのポリイミド系の絶縁樹脂層（２２
〉の積層体が貼着される。そしてこの銅箔を所定の形状
にエツチングして回路パターン（２４）、パッド（２６
）（２ｇ＞等が形成される。前記矩形の捨孔の上部には
ホトカプラが接続されるパッドおよびそれと１次回路、
２次回路をそれぞれ接続する回路パターンが一部形成さ
れる他は絶縁樹脂層（２２）のみが残諮れることになる
。

第２図を参照すると、上記のようにして完成された回路
基板にスイッチング電源回路を構成するスイッチング素
子（３０）、ＰＷＭ回路、過電流検出回路、過電圧検出
回路等の集積回路（３２）（３４）（３８）、ダイオー
ド（３６）、あるいは抵抗、コンデンサ等の素子がチッ
プ形状で表面実装きれ、矩形の捨孔の上部にはホトカプ
ラ（４０）が表面実装される。

また、パッド（２６）（２８）にリード（４６）が半田
固着される。さらにはワイヤボンディングにより所定の
電極と回路パターンとが接続される。

これらの実装工程および前記した回路パターンエツチン
グ工程は単一の基板の処理と同等に行われる。

なお、図には明らかにされていないが、前記したように
リード（４４＞（４６）はクランク状に屈曲されたもの
であって、２枚の混成集積回路基板（２０）を対向配置
した際に単一の混成集積回路基板から導出されたかのよ
うに直線上に配列される。これによって混成集積回路基
板（２０）と各リード（４４）（４６）の離間距離が等
しくなりリード（４４）（４６）に加えられる力に対し
て保護が行われる。これに対してリード（４４）（４６
）の混成集積回路基板（２０）との離間距離が異なる場
合には、例えば混成集積回路基板（２０）を放熱器に取
り付ける際のようにリード（４４）（４６）に応力が生
ずると、通常一方のリードには張力が生じ、他方のリー
ドには圧力が生ずることとなってリード（４４）（４６
）の基部構造が破壊されるおそれがある。

次いで、素子実装およびリード（４６）の固着が完了し
た混成集積回路基板（２０〉は捨孔の左右の回路基板を
接続しているブリッジ（２１）およびリードフレーム（
４２）がプレス打ち抜きにより除去されて、絶縁樹脂層
〈２２）により結合された２枚の混成集積回路基板とし
て完成する（第３図を参照）。

第４図は１次側の混成集積回路基板（２０）の周辺端と
ケーシング（１０）の図面上の背面とを接着シート等を
用いて固着した状態を示す。同図の斜線部は２次側の混
成集積回路基板（２０）の周辺端が固着される領域を示
し、２次側の混成集積回路基板（２０）はこの後絶縁樹
脂層（２２）の部分で１８０度折り曲げられて第５図（
Ａ）に示す構造となる。そして、露出する絶縁樹脂層（
２２）上に第５図（Ｂ）に示す形状のカバー（１４）が
固着されてスイッチング電源装置が完成する。

以上、絶縁樹脂層（２２）で結合される２枚の混成集積
回路基板（２０）を図面横方向に折り曲げる実施例につ
き説明したが、図面縦方向に折り曲げるよう変更するこ
とが可能であることは当業者に明らかである。

（ト）発明の効果 以上述べたように本発明によれば、 （１）絶縁金属基板を使用するため放熱特性が良好であ
り、大容量のスイッチング電源装置に対応できる。

（２）　スイッチング電源回路の１次側回路と２次側回
路が完全に分離されるため安全規格が満たされるにもか
かわらず、２枚の絶縁金属基板が絶縁樹脂層により結合
されているため、エツチング、実装工程等を単一の基板
処理と同等に１１ｙ素化することができる。

（３）２枚の絶縁金属基板を結合する絶縁樹脂層上にホ
トカプラを設けるためホトカプラを外部接続する場合の
リードが削減される。

（４）２枚の絶縁金属基板を対向配置し、その間にスイ
ッチング電源回路を構成するため素子並びに内部配線か
ら輻射される雑音が遮蔽される。

（５）折り曲げ基板を使用するためコンパクトな形状と
なる。

〈６〉　リードが直線状に配置されるため応力に対して
リードの基部が保護される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例の製造工程を説明
する図であって、第１図（Ａ）は実施例に使用される回
路基板の平面図、第１図（Ｂ）はそのＩ−Ｉ線断面図、
第２図（Ａ）は回路基板に回路素子を実装した混成集積
回路基板の平面図、第２５！Ｊ（Ｂ）はそのＩ−Ｉ線断
面図、第３図は完成混成集積回路基板の平面図、第４図
はケーシングと混成集積回路基板との固着構造を説明す
る平面図、第５図＜Ａ）（Ｂ）はそれぞれ実施例および
そのカバーの斜視図、第６図は一般的なスイッチング電
源回路の回路図。 （１０）・・・ケーシング、　（１４）・・・カバー　
　（２ｏ）・・・混成集積回路基板、　（２２）・・・
絶縁樹脂層、　（２４）・・・回路パターン、　（４４
）（４６）・・・リード。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）フレキシブルな樹脂層で絶縁され、結合される２
   枚の絶縁金属基板の第１の絶縁金属基板上にスイッチン
   グ電源回路の１次側回路を構成するスイッチング素子、
   このスイッチング素子の動作を制御する複数の回路素子
   等を実装し、第２の絶縁金属基板上にスイッチング電源
   回路の２次側回路を構成するダイオード、過電圧検出回
   路等を実装し、さらに２枚の絶縁金属基板を結合するフ
   レキシブルな絶縁樹脂層上にスイッチング電源回路の２
   次側回路から１次側回路に電圧信号、過電圧信号を帰還
   するホトカプラを設けると共に、前記第１および第２の
   絶縁金属基板を折り曲げ、ケーシングを介して対向配置
   することを特徴とするスイッチング電源装置。
2. （２）前記第１および第２の絶縁金属基板が捨孔を形成
   した単一の絶縁金属基板のブリッジを切断して形成され
   ることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装
   置。
3. （３）前記第１および第２の絶縁金属基板から導出され
   るリードが一直線上に配列されることを特徴とする請求
   項１記載のスイッチング電源装置。
4. （４）前記リードが前記単一の絶縁金属基板の切断分離
   前にその一周辺端に固着されることを特徴とする請求項
   ３記載のスイッチング電源装置。
5. （５）前記リードが前記単一の絶縁金属基板の切断分離
   前にその相対する周辺端に固着されることを特徴とする
   請求項３記載のスイッチング電源装置。