JPH09285107A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPH09285107A
JPH09285107A JP8294166A JP29416696A JPH09285107A JP H09285107 A JPH09285107 A JP H09285107A JP 8294166 A JP8294166 A JP 8294166A JP 29416696 A JP29416696 A JP 29416696A JP H09285107 A JPH09285107 A JP H09285107A
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JP
Japan
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power converter
hole
conversion device
pcb
power conversion
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JP8294166A
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English (en)
Inventor
Patrizio Vinciarelli
ヴィンチアレッリ パトリツィオ
Jay Prager
プレイガー ジェイ
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VLT Corp
Original Assignee
VLT Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/02—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力コンバータの性能を確保しつつ、その小
型化及び薄形化を図る。 【解決手段】 電力変換装置は、回路基板と電力コンバ
ータとを含んでいる。回路基板４４は、その厚さ分だけ
離れた上面４２及び底面と、その上面から底面へその厚
さ分を通り抜ける貫通孔５６とを有する。電力コンバー
タ４０は、本体と、本体から延出しかつコンバータから
の電気接続を形成する自由端部を有する電気導体とを有
する。電力コンバータの本体は、貫通孔内に位置すると
共に基板上面側で貫通孔の上方に突出している。導体
は、上面よりも下方の位置において本体から延出してい
る。電気コンバータは、コンバータの本体が貫通孔内に
位置すると共に基板の上面側にて貫通孔上方に突出する
ように、基板の底面側から貫通孔に挿入されて、回路基
板に取り付けられる。回路基板は、電力コンバータから
延出する電気導体に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板上への電
力コンバータの取り付けに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高いパッケージング密度（すな
わち、所定容積内に収納される回路構造の量）は、電子
システムにおいて高く評価される。それ故、プリント回
路基板（ＰＣＢ）アセンブリの上面及び下面から延出す
る部品及び他の突出部までの最大高さは、一般的には制
限される。例えば、図１(a)を参照すると、ＰＣＢ１０
は、ＰＣＢの一側面１４に取り付けられた部品（素子）
１２とＰＣＢの他の側面１８から突出する部品リード線
１６とを含んでいる。多くの場合、ＰＣＢ１０は他のＰ
ＣＢ例えばＰＣＢ２０と共にラック（不図示）内にて並
べて取り付けられる。ラック内でのＰＣＢ同士のピッチ
Ｐ（例えば、ＰＣＢが挿入されるスロット同士間の間
隔）は、例えば、15.24mm(0.6インチ）である。ＰＣＢ
アセンブリのようなものの場合、ＰＣＢの厚さＴ１は例
えば 1.575mm(0.062インチ）であり、ＰＣＢの主面１４
上方の部品の最大許容高さＨ１は例えば 10.16mm(0.400
インチ）であり、又、ＰＣＢの主面１８上方の最大許容
高さＨ２は部品のリード線をトリムしはんだ付けするた
めに例えば 1.524mm(0.060インチ）である。
【０００３】図１(b)においては、他の実施例が示され
ており、ＰＣＢ２２は、ＰＣＢの両面２６，２８に取り
付けられた部品２４を含んでいる。この場合において、
ＰＣＢの両面において許容される最大許容高さＨ１及び
Ｈ２は、例えば 4.826mm(0.190インチ）である。
【０００４】一般に、ＰＣＢの表面から上方に延出する
部品及び他の突出部までの最大許容高さは、実際の適用
に応じて変化し、又、対称的であったり（図１(b)）あ
るいは非対称（図１(a))であったりする。さらに、最大
許容高さはＰＣＢ上での位置が異なれば異なったものと
なる場合がある。
【０００５】電力コンバータは、アセンブリに要求され
る特定の電圧及び電力を満たすべく、一般にＰＣＢアセ
ンブリに直接取り付けられる。例えば、図２を参照する
に、電力コンバータ３０はＰＣＢ３４の上面３２に取り
付けられている。ピン３６，３８、これは電力及び制御
信号を電力コンバータに対して送り込み又持ち出すもの
であるが、これらはＰＣＢの孔４０，４２を通り抜け、
ＰＣＢ上の導電エッチ５０，５２にはんだ付け４４，４
６されている。電力コンバータの頂部がＰＣＢの表面３
２上方においてのみ延出していることから、この配列は
非対称である。さらに、アセンブリの全高ＨTには、Ｐ
ＣＢの厚さＴ１及びＰＣＢの底面５４上のはんだ付けさ
れたピン３６，３８の高さＨ４はもちろんのこと電力コ
ンバータの高さＨ３が含まれる。従って、Ｈ３が 12.7m
m(0.500インチ）であれば、Ｈ１が 12.7mm(0.500イン
チ）である図１(a)のＰＣＢアセンブリにこのコンバー
タを使用することができるが、Ｈ１が 6.35mm(0.250イ
ンチ）である図１(b)のＰＣＢアセンブリではこのコン
バータを使用することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】数多くの技術が、回路
アセンブリ内での電力コンバータのパッケージング密度
(packaging density)を向上させる試みとして採用され
てきた。これらの技術は、電力コンバータそれ自身の高
さを減少させる点に焦点を合わせる傾向にあった。しか
しながら、このアプローチでは、一般に電力コンバータ
内のトランス（変圧器）のようなサブ部品の高さを減少
させることが必要となり、又、このことは電力コンバー
タの性能にとって逆効果となるものである。従って、全
電力密度（すなわち、コンバータにより占有される全シ
ステム単位容積当りの供給電力量）は、より低い高さを
達成するために犠牲にされる。パッケージング密度（収
容密度）を増加させる他の手法には、最小寸法の外形を
なすものの中にコンバータ内のサブ部品を配列する手
法、及び部品パッケージの寸法を減少せしめる手法が含
まれる。極端な場合として、製造業者（メーカー）は電
力コンバータから保護用プラスチックケースを完全に取
り除き、コンバータの高さに関してほんの僅かな改良を
行った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】概して、１つの形態とし
て、本発明は、回路基板と電力コンバータとを含む電力
変換装置を特徴とする。この回路基板は、その厚さの分
だけ離隔された上面と底面とを有し、又上面から底面へ
その厚さを通り抜ける貫通孔を有している。電力コンバ
ータは、本体と、この本体から伸長し、コンバータから
の電気接続を形成する自由端を有する導電体とを有して
いる。電力コンバータの本体は、貫通孔の中に位置し、
又、基板の上面側で貫通孔の上方に延出している。導体
は、上面よりも低い位置において本体から延出してい
る。
【０００８】本発明を実施するにあたっては、以下の１
つあるいはそれ以上の要素を含んでもよい。電力コンバ
ータは、基板の底面から下方に伸長していてもよい。貫
通孔の形状に対する本体の輪郭（外形形状）及び導体の
配置により、底面から貫通孔を通って本体を挿入するこ
とが可能となり、又、上面から離れる方向ではなく常に
上面方向においての動作によって、基板に導電体を接続
することが可能となる。導電体は、基板の上面により画
定される平面よりも下方の位置において本体から延出し
てもよい。複数の導体が貫通孔の幅全域に及んでもよ
い。基板は、導体が接続される電気通路を含んでいても
よい。かかる電気通路としては、基板上の導体ラン、あ
るいは基板上の接点パッド、あるいは基板上に設けられ
たコネクタ、あるいは貫通費孔の周縁壁上の接点があ
る。電力コンバータは、終端基板（ターミナルボード）
を含んでもよく、導体はこの終端基板上に横たわってい
てもよい。電力コンバータは、リードフレームを含んで
いてもよく、又、導体はリードフレームの一部であって
もよい。ターミナルボードあるいはリードフレームは、
基板の底面よりも下方に位置していてもよい。ターミナ
ルボードあるいはリードフレームは、貫通孔内に位置し
ていてもよい。導体は回路基板の底面に接続されてもよ
い。ターミナルボードあるいはリードフレームは、本体
から延出する接点が挿入されるソケットを含んでいても
よい。
【０００９】電力コンバータは、その本体内において、
本体の外側の位置にある電気導体への接続を形成する導
電通路を含んでいてもよい。かかる電気導体への接続
は、電気導体が横たわるターミナルボードの位置におい
て行われてもよい。また、電気導体への接続は、リード
フレームの位置において行われてもよい。導電通路は、
本体内に収容された補助基板（サブボード）上に位置し
ていてもよい。かかるサブボードは、一般に回路基板に
対して垂直となっていてもよい。導電通路は、電気導体
にはんだ付けされてもよい。キャップを用いて、周囲か
ら接続部を保護（カバー）してもよい。
【００１０】概して、他の形態として、本発明は、厚さ
分だけ離れた上面と底面を有し、又、上面から底面へそ
の厚さ分を通り抜ける貫通孔を有する回路基板上に電力
コンバータを取り付ける方法を特徴とする。電力コンバ
ータは、基板の底面側から貫通孔を通して挿入され、コ
ンバータの本体は貫通孔内に位置すると共に基板の上面
側で貫通孔の上方に延出する。回路基板は、電力コンバ
ータから延出する電気導体に接続される。本発明を実施
する場合においては、挿入及び接続作業は、基板の底面
から離れる方向にコンバータをさらに移動させることな
く、例えば、本質的に基板に垂直な単一の方向において
のみの移動により、行われ得る。
【００１１】本発明の利点には、以下の１つあるいはそ
れ以上のことが含まれる。ＰＣＢの両側面における有効
クリアランス高さ及びＰＣＢの厚さが完全に利用され
て、高さの低い電力変換システムがもたらされる。ま
た、電力コンバータの全パワー密度（power density）
が増加する。
【００１２】他の利点及び特徴は、以下の詳細な説明及
び特許請求の範囲から明らかになる。
【００１３】
【発明の実施の態様】図３を参照するに、ＰＣＢ４４の
表面４２から上方に延出する電力コンバータ４０の高さ
Ｈ３を減少させるために、ピン４８，５０が延出する端
部領域４６には段差部５２が設けられている。コンバー
タの中央領域５４は高さがＨ５であり、コンバータの端
部領域はより低い高さＨ６である。コンバータ内のサブ
部品（不図示）は、薄めのサブ部品が薄い端部領域に位
置付けられるように配列されている。このようなコンバ
ータの一例が、ヴィンチアレッリ等（Vinciarelli et.a
l）に対して、１９９３年１１月１５日に発行され、タ
イトルが“電気部品のパッケージング”という名称の米
国特許第 5,365,403号明細書（参照のために引用されて
いる）に記載されている。ＰＣＢに取り付けられると、
コンバータの中央領域はＰＣＢの貫通孔５６を通り抜け
て延出する。その結果、ＰＣＢの表面から上方へ延出す
るコンバータの延出部分が減少せしめられる。段差部
（ステップ）の高さＨ７は、ＰＣＢの上面及び底面から
のコンバータの延出（突出）量を調整するために変えら
れ得る。例えば、高さＨ７は、コンバータの中央領域の
高さＨ５がＰＣＢアセンブリの全体の許容される高さＨ
Tと等しくなるように調節するには十分である。
【００１４】図４，図５及び図６を参照するに、電力コ
ンバータ６０は、ヒートシンク６２及び電気接点６４を
含んでいる。電気接点６４は、内部のコンバータプリン
ト回路基板（ＰＣＢ）７０の延出した部分６８の表面上
に接点パッド６６（図６）を含んでいる。また、接点
は、コンバータ本体７２ａ，７２ｂから延出する導電リ
ードであってもよい。電気接点は、メインＰＣＢ７８の
スロット７６内に挿入（矢印７４）され、そして、電気
接点はメインＰＣＢのエッチ８２にはんだ付け８０され
る。アセンブリの全高ＨTは、ＰＣＢの上面８４から上
方に延出するコンバータの高さＨ８、ＰＣＢの厚さＴ
１、及びＰＣＢの底面８６から下方に延出するはんだ付
けされたピンの高さＨ９に等しい。
【００１５】図７，図８及び図９を参照するに、ＰＣＢ
９４の上面９２から上方に延出するコンバータ９０の高
さＨ８を減少させるために、コンバータはＰＣＢの下方
から（すなわち、逆取り付け）、ＰＣＢの貫通孔９８を
通して挿入（矢印９６）せしめられる。コンバータ内の
サブ部品に接続される導電リード 100は、コンバータの
底面 102から延出し、かつ、コンバータの端部 103,105
からＰＣＢと平行に伸長する。コンバータの両側にある
リード線の端部間の距離Ｄは、貫通孔の長さＬ１よりも
大きい。その結果、コンバータが貫通孔内に挿入される
と、リード線はＰＣＢの底面 106に接触して、コンバー
タが完全に貫通孔を通り抜けるのを防止する。ＰＣＢの
内部あるいは表面上にある導電エッチ 108に接続された
接点パッド 104は、リード線がＰＣＢの底面と接触する
ＰＣＢの底面に沿って配列されている。コンバータを貫
通孔内に挿入した後、リード線は接点パッドにはんだ付
け109される。
【００１６】結果的に、コンバータの一部分 110は、Ｐ
ＣＢの厚さＴ１の高さと同一になり、ＰＣＢの上面側か
ら上方に突出するコンバータの高さＨ８を減少させる。
Ｔ１が例えば 1,575mm（0.062インチ）で、コンバータ
の高さＨ１０が 12.7mm（0.500インチ）の場合、図４な
いし６に示すコンバータの取り付け配列に比べて、ＰＣ
Ｂの上面側から上方に突出するコンバータの高さＨ８
は、約１２％減少せしめられた。図４ないし６の取り付
け配列に比べて、図７ないし９の逆取り付け配列は、Ｐ
ＣＢアセンブリの全高を減少せしめ、より小さい最大許
容高さの制約（例えば、図１のＨ１）内でコンバータを
取り付けることができ、又、複数配列ＰＣＢラック内の
スロット間ピッチを減少せしめることができる。
【００１７】他の実施例は、特許請求の範囲に含まれ
る。例えば、図１０，図１１及び図１２を参照するに、
リード線 100の代わりに、コンバータＰＣＢ（図６の７
０）の一部分（図６の６８）が、メインＰＣＢに垂直な
平面内においてコンバータ６０から延出し、電気接点６
４を提供してもよい。電気接点６４は、はんだペースト
（不図示）で覆われかつターミナルボード 120のスロッ
ト 122内に挿入される接点パッド６６を含んでいる。こ
のターミナルボードは、メインＰＣＢ９４と平行な平面
内に位置し、接点パッド６６に対応する第１端部 126及
び水平接点パッド 128に接続された第２端部 130を有す
る導電通路 124を含んでいる。熱がスロット 122の領域
に加えられると、接点パッド上のはんだベーストは流動
して、導電通路の第１端部とのはんだ接合を形成する。
その結果、導電通路は電気的に垂直接点パッド６６を水
平接点パッド 128に接続する。
【００１８】そして、結合された電力コンバータとター
ミナルボードは、メインＰＣＢ９４の貫通孔９８内に、
ＰＣＢの下方から挿入（矢印９６）される。ターミナル
ボードの長さＬ２は、貫通孔９８の長さＬ１よりも長
い。ターミナルボードの長さが長くされたことで、電力
コンバータが貫通孔９８を完全に通り抜けて押されるの
を防止し、ターミナルボードの上側 131上の接点パッド
128をＰＣＢ９４の底面側 106上の接点パッド 104に接
触せしめる。対応する接点パッド 128及び 104の組は、
共にはんだ付けされて、ターミナルボード上の接点パッ
ド（及び、電力コンバータ上の接点パッド）をＰＣＢ内
あるいはその表面上の導電通路 108に接続せしめる。
【００１９】この取り付けによれば、電力コンバータの
一部分 110がＰＣＢの厚さＴ１の高さと同一面にあるよ
うにされることで、ＰＣＢの上方に突出するコンバータ
までの高さＨ８が減少せしめられる。ＰＣＢの下方に突
出する電気接点６４及びターミナルボード 120までの高
さは、最大許容高さＨ２（図１(a)）より小さいかある
いは等しい。
【００２０】ＰＣＢの底面 106からはんだ接合 109（図
９）のチップ 133まであるいは電気接点６４のエッジ 1
32（図１２）までの距離が、最大許容高さＨ２（図２）
よりも小さければ、リード 100はベント 134（図１３）
でもよく、あるいはターミナルボード 120が弯曲端部 1
40（図１４）と共に成形されて、貫通孔内でコンバータ
を低く位置付け、コンバータの一部分 111がＰＣＢの下
部表面 106よりも下方に延出するようにしてもよい。コ
ンバータは、リード 100の底面 136がある位置あるいは
ＰＣＢの下方にある電気接点６４のエッジ 132があると
ころで最大許容高さＨ２に等しい位置まで、下げられて
もよい。
【００２１】コンバータを下方に位置付けることによ
り、ＰＣＢの上方に突出するコンバータの高さＨ８がさ
らに減少せしめられる。例えば、高さＨ８は、約 12.7m
m(0.500インチ）から 10.49mm(0.413インチ）まで（す
なわち約１７％）減少せしめられ、このとき、コンバー
タの一部分 110は、ＰＣＢの厚さＴ１（例えば、1.575m
m(0.062インチ））と同一高さにあり、高さ 0.635mm(0.
025インチ）の他の部分111は、ＰＣＢの下部表面 106よ
りも下方に突出して、ＰＣＢの下方にある最大許容高さ
Ｈ２（例えば 1.524mm(0.060インチ））の部分と同一高
さとなっている。 ＰＣＢの貫通孔を通しての部品の逆
取り付けは、ＰＣＢの表面上に部品を取り付ける場合の
それよりも小さい最大許容高さの制限内への部品の適合
を可能とするのに用いられ、又、増加した空間内に含ま
れる付加的な機能性を有する背丈のより高い部品を、Ｐ
ＣＢの最大許容高さ制限を固守しつつＰＣＢに取り付け
るのを可能とするのに用いられる。
【００２２】図１５及び図１６を参照するに、ターミナ
ルボード 120上の接点パッド 128（図１０）は、ターミ
ナルボード 120からＰＣＢのソケット 152内に伸長する
接点ピン 150と取り替えることができる。同様に、リー
ド 100（あるいは成形ターミナルボード 120）は、リー
ドの端部 156がＰＣＢのソケット 152内に伸長するよう
に湾曲 154せしめられ得る。リードは、リードフレーム
の一部であってもよい。
【００２３】ターミナルボードの接点パッドあるいはリ
ードがＰＣＢにはんだ付けされると、ＰＣＢは、はんだ
工程（例えば、波動はんだ機；赤外線リフローオーブ
ン）を通過せしめられて、他の部品がＰＣＢにはんだ付
けされる。この後工程のはんだ付けが既に形成されたは
んだ接合（例えば、ターミナルボード 120とコンバータ
ＰＣＢ７０とのはんだ接合）を妨害するのを防止するた
めに、はんだ接合は、その後に続くはんだ付け工程の温
度により妨害されない高い温度のはんだ付けから形成さ
れてもよい。
【００２４】代わりに、先に形成されたはんだ接合及び
リードあるいはターミナルボードは、後のはんだ付け工
程及び他の製造工程から、キャップ 160（図１７）によ
り保護されてもよい。
【００２５】キャップ 160は、高温度接着剤 162を用い
て接着されてもよく、あるいはターミナルボード 120あ
るいはＰＣＢ９４のいずれかに設けられた孔（不図示）
を通って伸長するスプリットピン（不図示）を用いて接
続されてもよく、又、キャップの一部がターミナルボー
ドあるいはＰＣＢに超音波溶着されてもよい。キャップ
の底面 163はＰＣＢの下方における最大許容高さＨ２を
越えて突出できないため、キャップの厚さＴ２はコンバ
ータがＰＣＢの下方に延出する大きさだけ減少せしめら
れる。
【００２６】図１８及び図１９を参照するに、キャップ
は、（ターミナルボード 120（あるいはリード 100）が
貫通孔を横切って伸長してＰＣＢ９４とオーバラップす
る領域 166を除いて）貫通孔９８の内縁内を上に伸長す
る片持梁状のフックエッジ 164を含むスナップ‐フィッ
トキャップであってもよい。図示されるように、フック
エッジ 164は、ＰＣＢの上側（トップサイド）９２とス
ナップ‐フィット（snap-fit）係合をもたらすように配
置されている。スナップ‐フィットキャップの利点は、
後続する製造工程の際に、ターミナルボード 120（ある
いはリード100)をＰＣＢ９４の下面と接触させた状態を
保持する点にある。スナップ‐フィットキャップは、波
動はんだ付け工程あるいは他のダメージを及ぼす可能性
のある製造工程の後、取り除かれてもよい。キャップが
脱着自在であれば、底面 163はＰＣＢの下方ににおける
最大許容高さＨ２の範囲内にある必要はなく、キャップ
の厚さＴ２もコンバータがＰＣＢの下方に突出する高さ
分を減少せしめられることもない。
【００２７】図２１を参照するに、片持梁状キャップの
代わりに、曲げリード 100の端部 200あるいはピン 150
の端部 202がフックとされて、曲げリードあるいはピン
がＰＣＢ上にスナップ係合するようにしてもよい。図２
２を参照するに、かかるターミナルボードは、後方から
ＰＣＢに取り付けられるソケットとしての役割りを成し
得る。ソケットが取り付けられた後、電力コンバータの
電気接点６４は、ＰＣＢの上側９２から、ターミナルボ
ード 120に設けられたコネクタ接点 127内に挿入（矢印
204)され得る。
【００２８】図２３を参照するに、他の例として、キャ
ップ 160はソケットであってもよい。ターミナルボード
あるいはリードは、かかるソケット内に取り付けられ、
そして、ターミナルボードあるいはリードとソケットと
の結合体がＰＣＢの底面側 106からＰＣＢにスナップ‐
フィットにより取り付けられてもよい。そして、電力コ
ンバータがＰＣＢの上側９２からソケット内に挿入（矢
印 206)されて、コンバータ上の接点をリードあるいは
ターミナルボード上の接点に電気的に接続してもよい。
【００２９】図２４を参照するに、ターミナルボード
（あるいはリード）と電力コンバータとの結合体は、Ｐ
ＣＢの底面側に向かう方向（矢印 208）において、ＰＣ
Ｂの貫通孔に電力コンバータを挿入することによって、
（逆取り付けに対向するように）表面に取り付けられて
もよい。かかる構成において、コンバータはＰＣＢの下
方に延出し、ターミナルボードあるいはリードはＰＣＢ
に平行な面内でかつＰＣＢの上方に位置する。さらに、
ヒートシンク２２のエッジ 210が、ＰＣＢにスナップ‐
フィットにより取り付けられるように片持梁状に形成さ
れてもよい。
【００３０】図２５を参照するに、垂直方向の電気接点
６４はターミナルボードの厚さ全域に亘って伸長する必
要はない。その代わりに、接点６４はターミナルボード
のスロット 122内に（あるいは、図２５に示されるよう
に、くぼみ 212内に）その一部が挿入され得る。
【００３１】ターミナルボード 120の下方におけるコン
バータ接点６４（及び関連するはんだ接続）の伸長部分
を最小にしあるいは除去することにより、コンバータが
ＰＣＢ９４の底面106から下方に突出する長さ全体を減
少せしめる。しかしながら、接点がターミナルボードの
スロットを通り抜けて延出しない場合は、接点パッド12
8とターミナルボードの導電通路 124の第１端部 126と
のはんだ接合は、目に見えるように露出せず、はんだ接
合の品質を検査するのがより困難になる。
【００３２】図２６を参照するに、貫通孔９８の長さＬ
１よりも長い長さＬ２（図１２）のターミナルボードを
有する代わりに、ＰＣＢは貫通孔の内縁に沿って設けら
れた（貼り付けられた）電気接点を含んでもよく、又、
ターミナルボード（あるいはリード）上の電気接点はこ
の貼り付けられた（plated）接点に対して圧入されても
よい。ターミナルボードを貫通孔内に押し込んだ後、タ
ーミナルボードとＰＣＢとの間の電気接点がはんだ付け
されてもよい。貫通孔の内縁に沿う接点は、貫通孔の内
縁内の凹部あるいはスカロップカット（Scallops cut）
内に位置してもよい。
【００３３】電力コンバータを除いた他の部品は、同様
な手法により取り付けられてもよく、又、これら部品に
は垂直方向に伸長する電気接点６４が必要とされない。
水平方向に伸長する（平らな）接点パッドを有する部品
（例えば、表面取り付け部品）は、ターミナルボード上
の水平接点パッドに直接取り付けられてもよい。
【００３４】接点パッド６６（図１０）は、電気接点伸
長部６４の両側に配置されてもよい。電気接点伸長部６
４の両側に接点パッドを設けることにより、電気接点伸
長部６４の寸法を減じることができ、あるいはより多く
の接点パッド６６を電気接点伸長部６４上に配置するこ
とができる。
【００３５】貫通孔９８（図８及び図１１）が電力コン
バータの本体よりも幅広でかつ長いことから、ＰＣＢの
底面側 106から上面側９２へ空気が流れることを可能と
する。これは、ヒートシンク６２まわりの冷却空気の流
れを増加させるために有効に利用され得る。
【００３６】ターミナルボードは、端部103,105に沿う
その上部表面上に電気接点（ピン、リード、パッド）を
設けるものとして述べられたが、ターミナルボードはま
た側部 172,174（図８）に沿って電気接点を提供するも
のでもよい。端部 103,105に沿ってのみ接点を設けるこ
とにより、複数の電力コンバータ部品６０ａ，６０ｂ，
６０ｃを、拡張された貫通孔９８内に並べて配置するこ
とが可能となる。
【００３７】ＰＣＢの中央部にある貫通孔に電力コンバ
ータを挿入する代わりに、ターミナルボードが電力コン
バータの側部（172又は 174）に沿って接点パッドをも
たらして、電力コンバータをＰＣＢの側部に取り付ける
ことができるようにしてもよい。同様に、スロット（３
つの側面が付けられた貫通孔）が、電力コンバータを取
り付けるために、ＰＣＢの側部エッジに沿って設けられ
てもよい。側部取り付け（side mounting）は、空気流
れの増加により冷却作用の増加をもたらし、又、冷却の
ためにコンバータが取り付けられる筐体の外壁に隣接し
てコンバータを位置付けることが可能となる。ヒートシ
ンクの１つ以上のエッジあるいはターミナルボードに設
けられたピンにより、付加的な機械的支持を提供しても
よい。
【００３８】図４を参照するに、一例として、電力コン
バータ６０は、第１コンバータ部分７２ａ及び第２コン
バータ部分７２ｂを含んでおり、これらは、第２コンバ
ータ部分のピン 180が第１コンバータ部分の対応するく
ぼみ（不図示）に挿入されると、共にスナップ‐フィッ
トされる。電力コンバータ６０はさらに、２つの透磁性
コア 182,184及び突出したアルミニウムヒートシンク６
２を含んでいる。電力コンバータについてのより詳細な
内容は、ヴィンチアレッリ等（Vinciarelli et. al）に
より 1993年６月１４日付けで出願されたタイトルが
“電力コンバータの輪郭、制御及び構造”である米国特
許出願第 08/077,011号において見い出される。図６を
参照するに、第１及び第２コンバータ部分は共に、サブ
コンポーネント 186と共に設けられる内部ＰＣＢ７０を
含んでいる。内部ＰＣＢの一部分は、サブコンポーネン
トを取り囲む成形材料 188から延出して、接点パッド６
６を含む露出せしめられた電気接点６４をもたらす。
【００３９】電力コンバータの有効電力密度は、収納空
間 25.4mm（１インチ）立方あたりにもたらされる電力
である。コンバータ用の収納空間が決定されると、空間
の全高はＰＣＢの上下における最大許容高さＨ１，Ｈ２
にそれぞれ等しく、又、ＰＣＢの厚さＴ１は例えば 1.5
75mm(0.062インチ）である。一方側ＰＣＢ（図１(a))の
場合、Ｈ１は例えば 12.7mm(0.500インチ）で、Ｈ２は
例えば 1.524mm(0.060インチ）である。両側ＰＣＢ（図
１(b))の場合、Ｈ１及びＨ２は例えば 6.35mm(0.250イ
ンチ）である。
【００４０】電力コンバータが図４ないし６に示される
ように取り付けられると、突出部分がないコンバータの
下方の収納空間（Ｔ１及びＨ２）は、コンバータの有効
電力密度を減少せしめる無駄な空間となる。図７ないし
９及び図１０ないし１２に示されるように、電力コンバ
ータを逆取り付けとすると、無駄な収納空間を最小に
し、コンバータの有効電力密度を増加させる。
【００４１】一例として、コンバータの寸法は、接点を
除いて、長さ 58.42mm（ 2.3インチ）、幅 12.7mm（ 0.
5インチ）、高さ 11.43mm（0.45インチ）である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１(a)及び１(b)は、それぞれ片側と両側を
用いたＰＣＢの側断面図である。
【図２】 ＰＣＢに取り付けられた電力コンバータの側
断面図である。
【図３】 ＰＣＢに取り付けられた電力コンバータの側
断面図である。
【図４】 電力コンバータ及びＰＣＢの分解斜視図であ
る。
【図５】 電力コンバータ及びＰＣＢの組立て斜視図で
ある。
【図６】 図５中の６−６の位置での断面図である。
【図７】 電力コンバータ及びＰＣＢの斜視図である。
【図８】 電力コンバータ及びＰＣＢの斜視図である。
【図９】 図８に示す電力コンバータとＰＣＢとの側断
面図である。
【図10】 電力コンバータ、ターミナルボード、及びＰ
ＣＢの斜視図である。
【図11】 電力コンバータ、ターミナルボード、及びＰ
ＣＢの斜視図である。
【図12】 図１１に示す電力コンバータ、ターミナルボ
ード、及びＰＣＢの側断面図である。
【図13】 電力コンバータ及びＰＣＢの側断面図であ
る。
【図14】 電力コンバータ、ターミナルボード及びＰＣ
Ｂの側断面図である。
【図15】 電力コンバータ、ターミナルボード及びＰＣ
Ｂの端部断面図である。
【図16】 リードフレーム構造の斜視図である。
【図17】 電力コンバータ、ターミナルボード、キャッ
プ、及びＰＣＢの端部断面図である。
【図18】 電力コンバータ、ターミナルボード、キャッ
プ、及びＰＣＢの端部断面図である。
【図19】 電力コンバータ、ターミナルボード、キャッ
プ、及びＰＣＢの部分側断面図である。
【図20】 プリント回路基板に取り付けられた電力コン
バータ部品の斜視図である。
【図21】 電力コンバータ、ターミナルボード又はリー
ド、及びＰＣＢの端部断面図である。
【図22】 電力コンバータ、ターミナルボード又はリー
ド、及びＰＣＢの端部断面図である。
【図23】 電力コンバータ、ターミナルボード、ＰＣ
Ｂ、及びキャップの端部断面図である。
【図24】 先に取り付けられた電力コンバータ、ターミ
ナルボード、及びＰＣＢの端部断面図である。
【図25】 電力コンバータ、くぼみを含むターミナルボ
ード、及びＰＣＢの端部断面図である。
【図26】 電力コンバータ及びＰＣＢの貫通孔へ圧入さ
れたターミナルボードの端部断面図である。
【符号の説明】 ４０ 電力コンバータ ４４ ＰＣＢ ４６ 端部領域 ４８，５０ ピン ５２ 段差部 ５６ 貫通孔 ６０ 電力コンバータ ６２ ヒートシンク ６４ 電気接点 ６６ 接点パッド ７０ ＰＣＢ ７２ａ，７２ｂ コンバータ本体 ７６ スロット ７８ メインＰＣＢ ８０ はんだ付け ８２ エッチ ９０ 電力コンバータ ９４ ＰＣＢ ９８ 貫通孔 100 導電リード 104 接点パッド 108 エッチ 109 はんだ付け 120 ターミナルボード 122 スロット 124 導電通路 128 接点パッド 150 接点ピン 152 ソケット 160 キャップ

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 厚さの分だけ離隔した上面及び底面と、
    前記上面から前記底面へ前記厚さの分を通り抜ける貫通
    孔とを有する回路基板と、 本体及び前記本体から延出しかつ電気接続を形成する自
    由端部を有する電気導体を有する電力コンバータと、を
    有し、 前記電力コンバータの本体は、前記貫通孔内に位置しか
    つ前記基板の前記上面側で前記貫通孔の上方に延出して
    おり、 前記導体は、前記上面よりも下方の位置において前記本
    体から延出している、ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 【請求項２】 前記電力コンバータは、前記基板の底面
    から下方に延出している、ことを特徴とする請求項１記
    載の電力変換装置。
  3. 【請求項３】 前記貫通孔に対する前記本体の外形及び
    前記電気導体の配置は、前記本体が前記底面から前記貫
    通孔に挿通されることを許容し、かつ、前記上面から離
    れる方向ではなく常に前記上面の方向においての動きに
    より電気導体が前記基板に接続されることを許容する、
    ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  4. 【請求項４】 前記導体は、前記基板の上面により画定
    される面よりも下方の位置において前記本体から延出し
    ている、ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装
    置。
  5. 【請求項５】 前記電力コンバータは、電気接続を形成
    する複数の導体を含む、ことを特徴とする請求項１記載
    の電力変換装置。
  6. 【請求項６】 前記複数の導体は、前記貫通孔の直下に
    またがっている、ことを特徴とする請求項５記載の電力
    変換装置。
  7. 【請求項７】 前記基板は、前記導体が接続される電気
    通路を含む、ことを特徴とする請求項１記載の電力変換
    装置。
  8. 【請求項８】 前記電気通路は、前記基板上の導電ラン
    を有する、ことを特徴とする請求項７記載の電力変換装
    置。
  9. 【請求項９】 前記電気通路は、前記基板上の接点パッ
    ドを有する、ことを特徴とする請求項７記載の電力変換
    装置。
  10. 【請求項10】 前記電気通路は、前記基板上に設けられ
    たコネクタを有する、ことを特徴とする請求項７記載の
    電力変換装置。
  11. 【請求項11】 前記電気通路は、前記貫通孔の周縁壁上
    の接点を有する、ことを特徴とする請求項７記載の電力
    変換装置。
  12. 【請求項12】 前記電力コンバータはターミナルボード
    を含み、前記導体は前記ターミナルボード上に位置す
    る、ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  13. 【請求項13】 前記ターミナルボードは、前記基板の底
    面より下方に位置している、ことを特徴とする請求項１
    ２記載の電力変換装置。
  14. 【請求項14】 前記ターミナルボードは、前記貫通孔内
    に位置している、ことを特徴とする請求項１２記載の電
    力変換装置。
  15. 【請求項15】 前記導体は、前記回路基板の底面に接続
    されている、ことを特徴とする請求項１２記載の電力変
    換装置。
  16. 【請求項16】 前記ターミナルボードは、前記本体から
    延出する接点がプラグ接続されるソケットを含んでい
    る、ことを特徴とする請求項１２記載の電力変換装置。
  17. 【請求項17】 前記電力コンバータはリードフレームを
    含み、前記導体は前記リードフレームの一部である、こ
    とを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  18. 【請求項18】 前記リードフレームは、前記基板の底面
    より下方に位置している、ことを特徴とする請求項１７
    記載の電力変換装置。
  19. 【請求項19】 前記リードフレームは、前記基板の底面
    に向けて突出するピンを含む、ことを特徴とする請求項
    １７記載の電力変換装置。
  20. 【請求項20】 前記リードフレームは、前記本体から延
    出する接点がプラグ接続されるソケットを含む、ことを
    特徴とする請求項１７記載の電力変換装置。
  21. 【請求項21】 前記電力コンバータは、前記本体内にお
    いて、前記本体の外側の位置において前記電気導体との
    接続を形成する導電通路を含む、ことを特徴とする請求
    項１記載の電力変換装置。
  22. 【請求項22】 前記電気導体への接続は、前記電気導体
    が位置するターミナルボードにて行われる、ことを特徴
    とする請求項２１記載の電力変換装置。
  23. 【請求項23】 前記電気導体への接続はリードフレーム
    の位置にて行われる、ことを特徴とする請求項２１記載
    の電力変換装置。
  24. 【請求項24】 前記導電通路は、前記電力コンバータの
    本体内に収容されるサブボード上に位置している、こと
    を特徴とする請求項２１記載の電力変換装置。
  25. 【請求項25】 前記サブボードは、前記回路基板に対し
    て略垂直である、ことを特徴とする請求項２４記載の電
    力変換装置。
  26. 【請求項26】 前記導電通路は、前記電気導体にはんだ
    付けされている、ことを特徴とする請求項２１記載の電
    力変換装置。
  27. 【請求項27】 周囲から前記接続を保護するキャップを
    有する、ことを特徴とする請求項２１記載の電力変換装
    置。
  28. 【請求項28】 前記キャップは、前記貫通孔を通過す
    る、ことを特徴とする請求項２７記載の電力変換装置。
  29. 【請求項29】 前記キャップは、前記貫通孔内にスナッ
    プ‐フィットされる、ことを特徴とする請求項２７記載
    の電力変換装置。
  30. 【請求項30】 外側に延出する導電通路を有する本体
    と、前記本体の外側の位置において前記導電通路に接続
    されかつ電気接続を形成する自由端部を有する電気導体
    と、を有し、 前記接続の構造は、前記本体の突出部を越えて延出し、
    前記自由端部は前記本体が突出する前記接続構造の側に
    ある、ことを特徴とする電力コンバータ。
  31. 【請求項31】 厚さの分だけ離隔した上面及び底面と、
    前記上面から前記底面へ前記厚さの分を通り抜ける貫通
    孔とを有する回路基板上に、電力コンバータを取り付け
    る方法であって、 前記コンバータの本体が、前記貫通孔内に位置し、か
    つ、前記基板の上面側において前記貫通孔の上方に延出
    するように、前記基板の底面側から前記貫通孔に前記電
    力コンバータを挿入せしめる工程と、 前記電力コンバータから延出する電気導体を前記回路基
    板に接続する工程と、を含むことを特徴とする電力コン
    バータの取り付け方法。
  32. 【請求項32】 前記挿入及び前記接続は、前記基板の底
    面から離れる方向へ部品をさらに移動させることなく行
    われる、ことを特徴とする請求項３１記載の電力コンバ
    ータの取り付け方法。
  33. 【請求項33】 前記挿入は、本質的に単一方向のみの移
    動により行われる、ことを特徴とする請求項３１記載の
    電力コンバータの取り付け方法。
  34. 【請求項34】 前記単一方向は、前記基板に対して略垂
    直な方向である、ことを特徴とする請求項３３記載の電
    力コンバータの取り付け方法。
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