JPS61269397A - 多相ハイブリツド電源 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多層ハイブリッドスイツ゛チング式電源に関
し、特にハイブリッド電源の製造に関する。

〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕

ハイブリッド回路パッケージは、セラミック基板の両側
に装着した構成成分を有するセラミック基板をベースに
して形成されることが多い。このような構成はしばしば
高周波回路に用いられる。このパッケージの対向側に配
置された回路成分は、回路成分間の混信を制限するよう
に注意深く配置しなければならない。これは、セラミッ
ク基板の固有のキャパシタンスがパッケージの一側から
他側に信号を結合させるように動作することによる。

このようにパッケージした電源回路は、セラミック基板
を通して信号が結合するという厳しい欠点を有した一例
である。

スイッチング式電源は、通常、負荷に供給された電力を
処理する半導体スイッチング装置を含む電力トレイン回
路と、この電力トレイン回路の能動スイッチ装置を制御
して所望の電力処理を行う制御回路とによシ構成される
。現在利用されているスイッチング周波数は、高周波で
あるので、電力トレイン回路の能動装置のスイッチング
により惹起される過渡信号は制御回路の動作に容量結合
され、それに悪影響を与え、更にこの制御回路を故障さ
せる場合もある。

この容量結合信号は、電力トレインから制御回路を物理
的に分離する距離を増すことにより、最小にすることが
できる。しかしながらこの場合は、得られた電力パッケ
ージの物理的な大きさが不適切であり、意図する周囲条
件に合わないので一般には実現可能ではない。事実、電
力供給に対して規定される物理的寸法は、電力トレイン
回路並びに制御回路が互いに近接配置されることを要求
している。

電力供給の製造によく用いられる２つの製造法、即ち印
刷配線板製造法および厚膜製造法が知られている。この
印刷配線板法は、高い導電路が得られるので、電力トレ
インに対しては理想的に用いられる。一方、厚膜製造法
は制御回路に適している。これは、集積回路チップが基
板（通常はセラミック製）に直結され、それによシ回路
面積を最小にすることによる。更に、抵抗器が上記セラ
ミック基板上に直接載置され、制御機能をセットするの
に望ましい非常に正確な値を与えるように積極的に仕上
げ処理される。しかしながら。

この場合、セラミック基板上に迅速に載置されるのは比
較的電流容量の小さな電流通路のみである。このような
低電流容量通路は電力トレイン回路の製造には適さない
場合が多い。

このような回路製造の両形態の利点を最大にする製造構
成には、電力トレイン回路が印刷回路板上に装着され、
更に制御回路がセラミック基板上の厚膜内に製造される
回路パッケージが含まれる。しかしこの場□合は、上記
二つの回路製造法を組合わせて単一のパッケージを与え
ることは、パワースイッチングの過渡信号が制御回路の
適切な動作を妨害しないようにしたいという必要性から
、複雑になるという欠点を有する。

以上より、本発明はハイブリッド式回路構成をなすスイ
ッチング式電源を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記目的を達成するために、電源トレイン回路は、両側
面が銅製嘴状構造をなすフレキシブル絶縁基板或いは印
刷配線板に装着される。この場合、少なくとも一側は、
高電流回路通路を与え、且つ電力トレイン回路の成分の
表面装着のためのランドを与える他の方法でエツチング
され或いは処理される。他側はほぼ連続状態に構成され
る。電源の制御回路はセラミック基板に厚膜法によ多形
成される。

フレキシブル回路板とセラミック基板の上記回路成分を
搭載しない側はまとめて接着接合され、単一の電源パッ
ケージを形成する。フレキシブル回路板に装着した銅平
面がフレキシブル基板とセラミック基板の間に配置され
、更に、パッケージの対向側に配置された電力トレイン
回路と制御回路の間で接地平面分離シールドを形成する
ように接着される。この接地平面は電力トレインからの
スイッチング用過渡信号を接地し、これによりもしこの
接地動作がなければセラミック基板の誘電率に起因して
制御回路に導入されることになるノイズをかなり低減さ
せることが可能となる。

本願パッケージの利点は、もし容量性結合が回路のある
領域で問題にならない場合は。

鋼接地平面層を代シに用いて導電路のルーチングを行い
、従ってルーチング密度を増すことができるという点に
ある。

本発明の他の利点は、上記２つの基板の熱膨張係数が例
え異なっていても、接着接合されたセラミック基板に損
傷を与え、或いは使用不能にする程大きな熱膨張または
熱収縮力を発生しないということにある。更に他の利点
は、中間の接地平面によシ与えられる分離により回路成
分の位置決めが厳しくなくなシ、従って任意の回路の設
計時間をかなり低減させ得ることにある。

〔実施例〕

第１図に示したように、巣−セラミックｉ板１０に基づ
くハイブリッド形電力回路の実施例は、上記基板１０の
一側に設けた複数の電力トレイン成分１１．１２及び１
３と、基板１０の他側に設けた複数の制御回路成分１５
．１６とを備えている。セラミック基板の材料は比較的
大きな誘電率を有し、従ってこれは、コンデンサ２０に
より示したように、電源成分１２．１３から制御成分１
５．１６への容量性結合を許容する。このため、高周波
過渡信号と電力トレイン回路のスイッチング装置によシ
発生された高調波信号が制御回路の成分に直ちに結合す
る。これ等の過渡信号に起因して制御回路、従って電源
全体は誤動作するようになる。これまでの設計において
は、上記誤動作の問題は、電源並びに制御成分を十分な
注意の下で位置決めし、これ等の成分をできるだけ物理
的に一定距離分離させることにより処理されていた。し
かしながら、設計者が用い得る分離距離はボード式電源
ユニットの場合は非常に制限されていた。

第２図に示した他の電源の実施例においては、２つの電
源ユニットを分離し、且つ接地２６される連続導電面と
共に基板ユニット１０．３０から構成された基板モジュ
ールの対向側に配置された電源処理成分１１．１２及び
１３と、制御成分１５．１６とが設けられる。この構成
によれば、コンデンサ２ｏにより示した容量性結合は電
源側成分に生じた過渡信号を接地導電面２５に結合し、
これによシ上記過渡信号が制御チップ１５．１６および
その関連回路に干渉することが大幅に防止されるように
なる。

第３図には、所望の接地導電面を備えた電源用回路パッ
ケージを与える構成が示してあり、これは電源回路パッ
ケージの簡単な実施例を展開斜視図として示しだもので
ある。この回路パッケージには、フレキシブル絶縁基板
１００に接着によシ取付けられた第１銅シート層１０１
にエツチングされた印刷回路が設けである。変成器１０
４などの電力トレイン成分が回路通路１０２に接続され
た導電性ランドに表面装着される。更に銅シート１０５
（見えない）が基板の下側に接着によシ取付けられる。

この銅シート１０５は分離面としても用いられ、或いは
その選択された部分が回路通路としても用いられる。適
切なフレキシブル基板１００が両側に接着された銅シー
トと共にポリアミド材料により形成される。

上記銅シート１０５は更にセラミック基板１１０の上面
１０７に接着接合され、上記フレキシブル基板或いは回
路部分を上記面に結合する。圧膜構成制御回路（見えな
い）が上記セラミック基板１１０の底面に配置される。

更に、電源トレインと制御回路の間の電気的結合が導電
、性エツジコネクタ２００を通して行われ（第４図に示
したように）、これ等のコネクタはフレキシブル基板或
いは回路ボードのエツジに沿って配置された導電性ラン
ド１０６をクリップしく第３図に示したように）、また
セラミック基板１１０の底面の類似の対応するランド２
０２をクリップする。

第４図の電源パッケージの層の概略断面図は、パッケー
ジの電源側のランド２０１をパッケージの制御側のラン
ド２０２に接続するリードクリップを示している。上記
フレキシブルポリアミド製回路基板２０５が、セラミッ
ク面に対してフレキシブル基板を保持する接着材層によ
りセラミック基板２１０に保°搏される。このフレキシ
ブル基板或いは回路ボード２０５は、このフレキシブル
基板２０５０両側の銅コーチング部にエツチングされた
回路通路２０３を有する。これらの二つの側の回路通路
は径路２０８などの径路により接続される。しかしなが
らここで、フレキシブル基板の下側の回路通路は、接地
銅面２１１の残部により与えられる電気的分離特性に悪
影響を与えないように十分な注意の下にルート付けされ
なければならない。

更に、制御回路成分はセラミック基板２１０の底部側２
３１に装着される。電力トレインと制御回路の間の相互
結線はリードクリップ２００を通してなされ、これ等の
クリップはパッケージの側面をクリップし、またパッケ
ージが印刷回路板に電気的に結合され、機械的に保持さ
れることを許容するプロング２２０を備えている。

ここで第５図を参照すると１以上に検討したパッケージ
で実施される通常のスイッチング式電源５００が与えら
れる。電源スィッチ５１０、変成器５２０、誘導子５３
０、およびパワーステアリングダイオード５１１．５１
２及び５１３を有した電源トレイン成分が全てフレキシ
ブル絶縁基板上に表面装着される。１次制御スイッチン
グ回路５４０．２次制御回路５５０．および遮断回路５
６０を備えた制御回路は全てセラミック基板に搭載され
、ここにこの基板は破線６００で示しだ介在接地面によ
シミ源トレインから容歌的に減結合されている。

上記電力トレインは定周波数制御則によりフォワードコ
ンバータとして動作される。即ち、出力電圧がパルス幅
変調により調節され、その場合、上記２次制御部５５０
が出力電圧を検出して誤り信号を発生し、この信号によ
９１次制御装置５４０が電源スィッチ５１゜のデユーテ
ィサイクルを制御する。上記遮断回路５６０は上記１次
制御装置５４０と共同して、過電流制限保護および遠隔
遮断動作を行つ。パワーコンバータの動作は技術的に公
知のものであり、その動作の詳細な説明はここでは省略
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は多層ハイブリッド構成の電源の断面図で、この
電源はセラミック基板の両射向側に電力側成分と制御側
成分を備え、両者の間に分離用接地面がないものを示し
、 第２図は第１図に示した多層ハイブリッド構成の電源で
あるが、電力回路と制御回路を電気的に減結合する接地
面を有したものを示し。 第３図はフレキシブル基板とセラミック基板を結合し、
且つ両者間に接地面を備えた多層ハイブリッド構成の回
路パッケージの要部を示す展開斜視図であシ、 第４図は第３図に示しだ組付は多層ハイブリッド構成の
回路の複合基板の断面図であり、更に。 第５図は上記電源の概略図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １０・・・セラミックス基板 １１．１２．１３・・・電力トレイン成分１５．１６・
・・制御回路成分 ２０・・・コンデンサ ２５・・・接地導電面 １００・・・フレキシブル基板 １０１・・・第１銅シート層 １０４・・・変成器 １０５・・・銅シート １０６・・・ランド ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性のフレキシブル基板と、 該フレキシブル基板の両反対側に接着固 定された第１および第２銅シート層と、 セラミック基板と、 前記フレキシブル基板は、前記第２銅シ ート層が該フレキシブル基板とセラミック 基板との間に配置されるように該セラミッ ク基板の平面に接着接合されていることと、前記第１銅
   シート層は、第１回路通路と 第１成分ランドおよび該第１成分ランドに 装着され且つ前記第１回路通路により電気 的に相互接続された第１回路成分を備えた 第１回路とを与えるようにエッチングされ ていることと、 前記セラミック基板の底部側に載置され た第２回路通路及び第２成分ランドと、前 記セラミック基板に装着され、且つ前記第 ２回路通路により相互接続された複数個の 第２回路成分と、 前記第２銅シート層の少なくとも一部が 基準ポテンシャルに接続されていること、 とにより構成されたことを特徴とする組合 わせ。 ２、前記第１銅シート層上において導電性クリップによ
   りランドを前記セラミック基板 上のランドに電気的に接続し、且つ支承回 路基板のレセプタクルに係合するプロング を有してなる特許請求の範囲第１項に記載 の組合わせ。 ３、前記第２銅シート層は前記第１および第２回路通路
   の少なくとも一方の少なくとも 一つの回路通路を備えている特許請求の範 囲第２項に記載の組合わせ。 ４、電源回路パッケージであつて、 電力トレインを支承する第１基板と、 制御回路を支承する第２基板と、 前記第１および第２基板は基準ポテンシ ャルに維持された導電性シートの両反対側 に接着接合されていることと、更に、 前記電力トレインと前記制御回路とを相 互接続し、それにより前記導電性シートが 前記電力トレインにより発生された擬似信 号から前記制御回路を電気的に分離する導 電手段と、 から構成されたことを特徴とする電源回 路パッケージ。 ５、前記第１基板はフレキシブル絶縁材よりなり、前記
   第２基板は剛性の絶縁材からな る特許請求の範囲第４項に記載の電源回路 パッケージ。 ６、前記導電手段は、導電材製のクリップ装置を備え、
   該クリップ装置は電力供給パッ ケージの周辺をクリップし、且つ前記第１ および第２基板上の導電ランドをそれぞれ 相互に接続している特許請求の範囲第５項 に記載の電源回路パッケージ。 ７、前記銅シート層は前記電力トレインのための選択さ
   れた回路通路を備えている特許 請求の範囲第６項に記載の電源回路パッケ ージ。 ８、前記電源トレインは、前記第１基板に接着接合され
   た銅シート層からエッチングさ れた回路通路と、これに装着された成分装 置の表面とにより構成されてぃる特許請求 の範囲第７項に記載の電源回路パッケージ。 ９、前記制御回路は、前記第２基板からなるセラミック
   材により製造された厚膜よりな る特許請求の範囲第８項に記載の電源回路 パッケージ。 １０、前記クリップ装置は、回路パッケージが装着され
   る回路ボードに設けられたレセプ タクルに係合するように動作するプロング 手段を備えている特許請求の範囲第９項に 記載の電源回路パッケージ。 １１、回路パッケージであつて、 前記第１および第２基板がその両対向側 に接合されてなる導電材料製シートと、 更に、 前記第１基板に装着された第１回路ユニ ットおよび前記第２基板に装着された第２ 回路ユニットであつて、該第１および第２ 回路ユニットは回路パッケージの両対向側 に配置されてなる第１回路ユニットおよび 第２回路ユニットと、 により構成されることを特徴とする回路パ ッケージ。 １２、前記導電材料製シートは基準ポテンシャルに維持
   され、且つ前記第１および第２基 板に接着されている特許請求の範囲第１１ 項に記載の回路パッケージ。 １３、前記第１基板はフレキシブルな絶縁材からなり、
   更に、 前記第２基板は剛性絶縁材からなる特許 請求の範囲第１２項に記載の回路パッケー ジ。 １４、パッケージの周辺をクリップし、且つ前記第１お
   よび第２基板上の導電性ランドを 相互接続する導電材製の前記クリップ装置 は、前記第１および第２回路ユニットを相 互接続するために用いられている特許請求 の範囲第１３項に記載の回路パツケージ。