JPH05304764A

JPH05304764A - カード型ｄｃ−ｄｃコンバータ

Info

Publication number: JPH05304764A
Application number: JP4038159A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tanigawa; 健一谷川; Shingo Katayama; 真吾片山; Nobuyoshi Tanaka; 信嘉田中; Hitoshi Yoshioka; 均吉岡
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】必要な電圧、電流のＤＣを容易に供給でき、
電源部分を薄形化できる薄形ＤＣ−ＤＣコンバータを提
供する。【構成】ＤＣ−ＤＣコンバータをカード型にし、容易
に挿抜可能な構造とする。サイズ、コネクターをＩＣメ
モリーカードと互換可能とし、平面コイル、絶縁膜、磁
性膜を組み合わせて成る薄形インダクタ／トランスを搭
載する。【効果】電子機器の負荷部分の増設、グレードアップ
（交換）等を行う際、薄形ＤＣ−ＤＣコンバータの増
設、交換を簡易に行え、必要な電圧、電流のＤＣが容易
に供給できる。挿抜が容易であり、接続時充分な結合力
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器の負荷部分に
安定なＤＣ電力を供給する薄形ＤＣ−ＤＣコンバータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ機器、家電機器を中心に装置の軽薄
短小化が進み、それに伴い電源も軽薄短小化が進められ
ている。ワードプロセッサー、パーソナルコンピュータ
ー等のＯＡ機器は個人使用が進み、小型、薄形形状が好
まれる傾向にある。家電製品でも携帯型のものは、小型
化とともに軽量化が要求されている。これらの電子機器
の多くは商用電源の他、バッテリーでも動作するように
設計されており、電源部分にはＤＣ−ＤＣコンバータが
組み込まれ、非安定なＤＣを安定なＤＣに変換後、負荷
部分に供給している。商用電源をＡＣアダプターにより
ＡＣ−ＤＣ変換して供給されるＤＣ、バッテリーから供
給されるＤＣは電圧の安定度や精度が悪い非安定なＤＣ
である。

【０００３】ＤＣ−ＤＣコンバータは電話交換機などの
通信用機器にも多く用いられ、商用電源が停電時にも使
えるようバッテリーでバックアップするため、直流電源
４８Ｖまたは２４Ｖの電源が使われている。ＤＣ−ＤＣ
コンバータはこれらから機器で必要なＩＣなどの電源＋
５Ｖ，±１２Ｖなどを安定に供給している。最近、電源
は薄形化され、ＤＣ−ＤＣコンバータは本体基板に組み
込まれるオンボード型になってきた。オンボード型ＤＣ
−ＤＣコンバータは一般に下面に複数のピンを有してお
り、本体基板に予め設けたスルーホールを介して裏面で
はんだ接続して用いられる。

【０００４】オンボード型ＤＣ−ＤＣコンバータは上述
のように、本体基板上に搭載して用いるため、電源部分
を更に薄形化するには不利であった。また、電子機器の
負荷部分の増設、グレードアップ（交換）を行う際、必
要な電圧、電流のＤＣを供給するため、ＤＣ−ＤＣコン
バータの増設、交換を簡易に行うことははんだ接続する
ため困難であった。

【０００５】ＤＣ−ＤＣコンバータには磁性部品として
インダクタ（チョークコイル）、トランス等が用いられ
ており、小型の焼結フェライトコアに巻線を施した巻線
方式のものが大半用いられている。巻線方式のものは小
型化に限界があり、ＤＣ−ＤＣコンバータを更に小型
化、薄形化するのは困難であった。薄形インダクタ、ト
ランスとして、平面コイル、絶縁膜、磁性膜を組み合わ
せて成る種々のタイプのものが提案、研究されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は必要な
電圧、電流のＤＣを容易に供給でき、電源部分を薄形化
できる薄形ＤＣ−ＤＣコンバータを提供しようとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、ＤＣ−ＤＣコンバータをカード型に
し、容易に挿抜可能な構造とする。これにより、電子機
器にコネクタを設け、これに本発明のカード型の薄形Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータを接続することにより、必要な電
圧、電流のＤＣを容易に負荷部分に供給でき、電源部分
を薄形化できる。

【０００８】コネクターは本体基板の側部ないしレイア
ウト、スペース上の最適位置に設ければ良い。コネクタ
ーには複数本のピンが設けられており、入力用、出力用
（複数可）、グランド用などとして分割して使用する。
ピンは流れる電流等に応じて、適正数を使用すれば良
い。尚、コネクターは入力用、出力用、グランド用など
に対し、別個に設けても良い。

【０００９】電子機器は一般に複数の負荷部分を有して
おり、それぞれの駆動電圧の安定ＤＣを供給する必要が
ある。負荷部分としては例えばロジック系回路、オペア
ンプ、モデム、液晶ディスプレイ、プリンタヘッド、ハ
ードディスク、ハンディプリンタ、フラッシュロムメモ
リー等々がある。カード型の薄形ＤＣ−ＤＣコンバータ
は入力、出力に応じ、複数枚用意する。

【００１０】薄形ＤＣ−ＤＣコンバータのサイズ、コネ
クター等はＩＣメモリーカードのそれらを利用できる。
カードエッジタイプ、ツーピースタイプ、６０ピンツー
ピースタイプ等があり、ツーピースタイプは（社）日本
電子工業振興協会（ＪＥＩＤＡ）で規格化されており、
サイズ（外装）、コネクター等を利用でき、安価で、大
量入手が可能である。外形寸法は５４．０×８５．５で
厚さ２．４〜４．７mmが一般的である。ピン数は３４，
４０，５０，６８等がある。コネクターへの挿抜は容易
であり、接続時充分な結合力が得られる。

【００１１】本発明のカード型の薄形ＤＣ−ＤＣコンバ
ータの構造例を模式的に図１に示す。半導体（ダイオー
ド、トランジスタ、ＩＣ等）、抵抗、コンデンサやイン
ダクタ、トランス等の磁性部品が回路基板１上に搭載さ
れ、電気配線により回路構成されている。電気配線は複
雑になるため、省略して示した。回路基板１にはセラミ
ック基板、樹脂基板、絶縁金属基板等が使用できる。電
気配線は一般に導体ペーストをスクリーン印刷し、焼成
する方法ないし、予め成膜した導電層をフォト・エッチ
ングする方法により形成される。

【００１２】ＤＣ−ＤＣコンバータ側のコネクター２は
複数本のピンを有しており、非安定なＤＣの入力用、安
定なＤＣの出力用、グランド用等に分割して、電気接続
する。４はケース、５はカバーである。ＤＣ−ＤＣコン
バータの薄形化は平面コイル、絶縁膜、磁性膜を組み合
わせて成る薄形インダクタ／トランス３の開発により可
能となった。薄形インダクタ／トランス３は図示したよ
うに、リード線を設けたもののほか、表面実装部品とし
てリード線をなくし、電極を設けたもの、更に回路基板
上に直接形成する（特願平０４−００９７８６号明細書
参照）ことも可能である。

【００１３】これらの薄形インダクタやトランスは磁性
膜と平面コイルの組み合わせにより、平面コイルを磁性
膜で取り囲む形の内部コイル形と磁性膜を平面コイルで
取り囲む形の外部コイル形に大別される。平面コイルを
複数設けることにより、トランスが得られる。平面コイ
ルの形状は内部コイル形用としては典型的な形としてス
パイラル状、つづら折れ状等がある。また、外部コイル
形用としてクロス形や巻線形等がある。

【００１４】薄形インダクタ（内部コイル形）の１例と
して、従来、図２に示す構造のものが知られている。同
図（ａ）は平面インダクタの平面図であり、同図（ｂ）
はＡ−Ａ線断面図である。スパイラル状の平面コイル７
ａ，７ｂが絶縁基板６の両面に設けられ、スルーホール
８を介して電気的に接続されている。平面コイル７ａ，
７ｂをそれぞれ絶縁膜９ａ，９ｂを介して、磁性膜１０
ａ，１０ｂで挟むことにより、端子１１ａ，１１ｂ間に
インダクタが構成されている。平面図中の平面コイル７
ａ（実線），７ｂ（破線）は、コイル断面の中心線の軌
跡である。

【００１５】絶縁基板６には、ポリイミド等の樹脂材料
が用いられており、アルミナ、ジルコニア、窒化アル
ミ、ソフトフェライト等のセラミック材料も適用でき
る。平面コイル７ａ，７ｂは導電層を予め成膜した絶縁
基板６をフォト・エッチングする方法で各種形状に加工
する方法、絶縁基板６上に、導電ペーストを各種形状に
スクリーン印刷後、焼成する方法等で作製できる。

【００１６】導電層の成膜方法としては、導電箔をプレ
ス加工等により圧着する方法、電気メッキ、無電解メッ
キ等により湿式メッキする方法、溶融メッキ、金属溶
射、気相メッキ、及び真空蒸着法、スパッタリング法、
イオンプレーティング法等の真空メッキ等により乾式メ
ッキする方法等がある。平面コイル７ａ，７ｂに適用で
きる材料には銅、銀、金、白金、パラジウム、アルミニ
ウム等各種金属及びそれらの合金系が挙げられる。

【００１７】平面コイル７ａ，７ｂの形状はスパイラル
状の他、つづら折れ状及びそれらを組み合わせた形等が
可能である。高いインダクタンスを得るにはスパイラル
状コイルを用いるのが有利である。スパイラル状平面コ
イルは、インダクタンス、直流重畳特性、サイズ等に応
じて、電気的に直列に、縦及び／または横に、絶縁膜を
介して、立体的に配置することが可能である。スパイラ
ル状平面コイルを並列的に複数設けることにより、トラ
ンスが得られる。

【００１８】絶縁膜９ａ，９ｂは平面コイルに電流を流
した時、磁性膜と導通し、ショートするのを防ぐため設
け、ポリイミド等の高分子フィルムまたはＳｉＯ₂、ガ
ラス、硬質炭素膜、ソフトフェライト等の無機膜が適用
できる。無機物は熱伝導率が高分子に比べ、大きいた
め、平面コイルや磁性膜で損失により発生する熱を放散
し易く、温度上昇を防止するのに適している。無機膜は
（フェライトを）ペースト化し、印刷後、焼成する方
法、電気メッキ、無電解メッキ等により湿式メッキする
方法、溶融メッキ、溶射、気相メッキ、及び真空蒸着
法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真
空メッキ等により乾式メッキする方法により成膜され
る。

【００１９】磁性膜１０ａ，１０ｂに適用できる膜、箔
（帯、板）にはコバルト系、鉄系等各種アモルファス合
金、アモルファス合金を結晶化させた超微細組織をもつ
軟磁性体、珪素を主に含む珪素鋼、パーマロイ、パーメ
ンジュール、センダスト等の金属軟質磁性材料等Ｍｎ−
Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚ
ｎ系等のスピネル系フェライト、Ａｌ置換ガーネット、
Ｇｄ置換ガーネット等のガーネット系フェライトが挙げ
られる。膜は（フェライトを）ペースト化し、印刷後、
焼成する方法、電気メッキ、無電解メッキ等により湿式
メッキする方法、溶融メッキ、溶射、気相メッキ、及び
真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング
法等の真空メッキ等により乾式メッキする方法により成
膜される。箔（帯、板）は急冷法及び、金型成形法、圧
延加工法、グリーンシート法等により成形する方法、更
に焼成、焼鈍する方法等により作成される。

【００２０】

【実施例】（実施例１）カード型の薄形ＤＣ−ＤＣコン
バータをチョッパ方式レギュレータの電気回路で作製し
た。構造は図１に示したものと同様である。外形寸法は
５４．０×８５．５で厚さ３．３mmであり、コネクター
のピン数は６８であった。サイズはＩＣメモリーカード
と同一であり、コネクターはＩＣメモリーカード用のも
のを用いた。外形寸法が５４．０×６５．０のものも作
製した。コネクターは本体基板の側部に設けた。コネク
ターのピンは分割して、それぞれ非安定なＤＣ入力部
分、安定なＤＣ出力部分、グランド部分に電気接続し
た。電源部分の厚さはコネクターの厚さによって決まり
６．５mmであった。

【００２１】回路基板１としては厚さ２５μｍのポリイ
ミドフレキシブル基板を用いた。チョッパ方式ではイン
ダクタを用い、薄形化するため図２に示した構造のもの
を作製した。絶縁基板６に１００μｍ厚さのアルミナ板
を使用し、スパイラル状の平面コイル７ａ，７ｂをＣｕ
ペーストをスクリーン印刷後、焼成することにより１５
μｍ厚さで形成した。絶縁膜９ａ，９ｂとして、平面コ
イル７ａ，７ｂ上に、ガラスペーストをスクリーン印刷
後、焼成することにより２０μｍ厚さに積層した。磁性
膜１０ａ，１０ｂとして、単ロール急冷法により作製し
た３０μｍ厚さのアモルファス合金薄帯を箔に切断後、
焼鈍し、絶縁膜の上に積層した。樹脂モールド後、得ら
れたインダクタは１４mm×１６mmで厚さ０．３mmであ
り、カード型の薄形ＤＣ−ＤＣコンバータに容易に搭載
できた。インダクタはインダクタンス１５０μＨ、直流
重畳電流１００mAを加えてもインダクタンスは低下しな
かった。

【００２２】カード型の薄形ＤＣ−ＤＣコンバータは入
力電圧９．６Ｖに対し、出力電圧＋５，±１２Ｖ，−２
３Ｖの３種のものを作製した。これらはコネクターに容
易に挿抜可能であり、接続することによりそれぞれの電
圧のＤＣを容易に供給できた。

【００２３】（比較例１）オンボード型ＤＣ−ＤＣコン
バータをチョッパ方式レギュレータの電気回路で作製し
た。インダクタは実施例１のように、平面コイル、絶縁
膜、磁性膜を積層して作製したものを用いる代わりに、
巻線方式のインダクタを回路基板上に装着し、リフロー
はんだで接着して搭載した。インダクタンス１５０μ
Ｈ、直流重畳電流１００mAを加えてもインダクタンスが
低下しないことを満足する巻線方式のインダクタは１５
×１５の正方形部分を占め、高さ７mmであった。回路基
板８として、厚さ１mmのガラスエポキシ基板を用いた。
これはインダクタがフレキシブル基板上に搭載するに
は、大きく重いためである。

【００２４】オンボード型ＤＣ−ＤＣコンバータは下面
に３〜４本のピンを設け、本体基板に予め設けたスルー
ホールを介して裏面ではんだ接続した。ピンはそれぞれ
非安定なＤＣ入力部分、安定なＤＣ出力部分（複数
可）、グランド部分に電気接続される。ＤＣ−ＤＣコン
バータの外形寸法は５０．０×７５．０で厚さ１０mmで
あり、電源システム部分の厚さも同じく１０mmであっ
た。

【００２５】オンボード型ＤＣ−ＤＣコンバータは実施
例１と同様に３種作製した。これらは本体基板にはんだ
で接続されるため、容易に着脱できず、付け替えるのは
困難であった。それぞれの電圧のＤＣを供給するには、
本体基板ごと取り替えねばならなかった。

【００２６】（実施例２）デスクトップ型パーソナルコ
ンピュータに外付けのハンディプリンタを付加した。電
源システム部分はコネクターを本体基板の側部に設け、
カード型の薄形ＤＣ−ＤＣコンバータを接続することに
より、非安定なＤＣを安定なＤＣに変換し、負荷部分に
供給するように構成した。ハンディプリンタ付加用に予
めコネクターを設けておいた。カード型の薄形ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータをコネクターに接続するだけで、＋４０
Ｖ，０．２〜０．５Ａの安定なＤＣを容易に供給するこ
とができ、ハンディプリンタを駆動させることができ
た。

【００２７】（比較例２）デスクトップ型パーソナルコ
ンピュータに外付けのハンディプリンタを付加した。電
源システム部分はオンボード型ＤＣ−ＤＣコンバータを
本体基板にはんだ接続し、非安定なＤＣを安定なＤＣに
変換し、負荷部分を供給するように構成していた。外付
けのハンディプリンタに安定なＤＣを供給するために、
オンボード型ＤＣ−ＤＣコンバータをはんだ接続した別
の本体基板を設置しなければならなかった。本体基板に
はんだで接続されているため、容易にはずすことはでき
ず、付け替えるのは困難であった。そこで、異なった必
要電圧を得るために、異なるオンボード型ＤＣ−ＤＣコ
ンバータをはんだ接続した別の本体基板に取り替えねば
ならなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータをカー
ド型にし、容易に挿抜可能な構造とすることにより、電
子機器に設けたコネクターに接続することにより、必要
な電圧、電流のＤＣを容易に負荷部分に供給でき、電源
部分を薄形化できる。電子機器の負荷部分の増設、グレ
ードアップ（交換）等を行う際、ＤＣ−ＤＣコンバータ
の増設、交換を簡易に行え、必要な電圧、電流が容易に
供給できる。薄形ＤＣ−ＤＣコンバータのサイズ、コネ
クターをＩＣメモリーカードと互換可能とすることによ
り量産が容易であり、コネクターは挿抜が容易であり、
接続時充分な結合力が得られる。平面コイル、絶縁膜、
磁性膜を組み合わせて成る薄形インダクタ／トランスを
搭載することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータをカード型
の薄形にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカード型の薄形ＤＣ−ＤＣコンバータ
の構造例である。

【図２】薄形インダクタ／トランスの構造例の平面図及
び断面図である。

【符号の説明】

１回路基板２ＤＣ−ＤＣコンバータ側のコネクター３薄形インダクタ／トランス４ケース５カバー６絶縁基板７ａ，７ｂスパイラル状平面コイル８スルーホール９ａ，９ｂ絶縁膜１０ａ，１０ｂ磁性膜１１ａ，１１ｂ端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡均神奈川県川崎市中原区苅宿228番地株式会社ユタカ電機製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子機器に接続する挿抜可能なカード型
ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】ＩＣメモリーカードと互換可能なサイ
ズ、コネクターであることを特徴とする請求項１記載の
カード型ＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】平面コイル、絶縁膜、磁性膜を組み合わ
せてなる薄形インダクタ／トランスを搭載して成ること
を特徴とする請求項１記載のカード型ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ。