WO2019092926A1 - 電子回路装置 - Google Patents

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wiring pattern
circuit
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裕典 岡川
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic circuit device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-215915 filed on Nov. 8, 2017, and incorporates all the contents described in the aforementioned Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses a circuit structure capable of efficiently cooling bus bars constituting a power circuit with a simple structure.
  • the circuit structure includes a plurality of bus bars constituting a power circuit, and a heat dissipation member for cooling the bus bars, the heat dissipation member having a bus bar bonding surface coated with an insulating layer, and the bus bar bonding Each bus bar is directly bonded to the bus bar bonding surface in a state where the plurality of bus bars are arranged on the surface.
  • the circuit structure includes, for example, a power distribution circuit in which a plurality of bus bar substrates are stacked, a breaker element and a switch element in the power distribution circuit, and a DC regulator that converts input DC voltage into a desired output voltage. Etc., and applied to an electrical connection box etc. that distributes power from a common on-board power supply to each electronic unit.
  • Patent Document 2 discloses a power conversion device (DC / DC converter) mounted on an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle and performing power conversion from a high voltage storage battery to a low voltage storage battery or power conversion from a low voltage storage battery to a high voltage storage battery ), And filters such as an input filter circuit on the input side of the power conversion circuit and an output filter circuit on the output side of the power conversion circuit, in order to reduce noise mixed into electronic devices and the like arranged outside the power conversion apparatus.
  • An electronic device with a circuit connected is disclosed. This electronic device is provided with a filter circuit in which the influence of electromagnetic noise propagating in space from a circuit board is reduced and a parasitic inductance is reduced, and a voltage with sufficiently reduced noise can be output.
  • the electronic device passes through the housing, a circuit board provided in the housing, and a through hole provided in the housing, and outputs the output of the circuit board to the outside or inputs the circuit board from the outside Filter means having a filter capacitor, a first wire connecting the external terminal and the filter means, and a case connected to the housing at a position closer to the external terminal than the filter means, And a second wiring connecting the two and the filter means.
  • Filter means having a filter capacitor, a first wire connecting the external terminal and the filter means, and a case connected to the housing at a position closer to the external terminal than the filter means, And a second wiring connecting the two and the filter means.
  • a multilayer circuit board on which a plurality of circuit elements including switching elements constituting a power conversion circuit are mounted and a wiring pattern electrically connecting each circuit element is formed
  • a heat dissipation member contacting the multilayer circuit board, wherein the plurality of circuit elements including the switching element are arranged in a predetermined direction on a first main surface of the multilayer circuit board
  • a first wiring pattern including a virtual shortest current path which is mounted along the predetermined direction and which connects each circuit element along the predetermined direction is formed, and includes a second main surface opposite to the first main surface.
  • a second wiring pattern including an opposing current path facing the formation region of the virtual shortest current path is formed, and on the first wiring pattern formed on the first main surface and the specific layer surface Formation Of the first main surface, the mount region of the switching element and the second main surface of the first main surface are side regions of the opposite current path.
  • a via for heat transfer is provided, the heat dissipation member is in contact with the second main surface, and the heat generated by the switching element is dissipated by the heat dissipation member via the heat transfer via It is characterized in that it is configured to
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a switching waveform of the high side switching element when the parasitic inductance is small.
  • L, C, R distributed constant circuits are three-dimensionally formed between the wiring pattern of signal lines and the wiring pattern of ground lines, between each wiring, vias, and circuit elements to be mounted. , Parasitic capacitance and parasitic inductance.
  • the value of the parasitic inductance tends to be in inverse proportion to the wiring pattern width and proportional to the wiring length, and is formed on the inner wall of the via to electrically connect the wiring patterns formed on both sides of the circuit board. Since the copper foil pattern is thin, a large parasitic inductance is generated.
  • the circuit assembly disclosed in Patent Document 1 is mainly intended to cool a plurality of bus bars constituting a power circuit by bringing them into contact with a heat dissipation member, and a semiconductor switching element mounted on a circuit board instead of the bus bars. There is room for further improvement in terms of improving the heat dissipation characteristics and eliminating the adverse effect of the parasitic inductance generated in the power circuit including the semiconductor switching element.
  • the electronic device disclosed in Patent Document 2 aims to reduce the influence of noise due to parasitic inductance and the like generated in the wiring of the filter circuit, and improves the heat radiation characteristics of the semiconductor switching element mounted on the circuit substrate. In addition, there is room for further improvement as well in terms of reducing the influence of parasitic inductance generated in the power converter itself.
  • an object of the present disclosure is to provide an electronic circuit device that reduces the influence of parasitic inductance as much as possible and is excellent in heat dissipation.
  • the electronic circuit device has a multilayer circuit board on which a plurality of circuit elements including switching elements constituting a power conversion circuit are mounted and a wiring pattern for electrically connecting the circuit elements is formed. And a heat dissipation member in contact with the multilayer circuit board, wherein the plurality of circuit elements including the switching element are in a predetermined direction on a first main surface of the multilayer circuit board.
  • a first wiring pattern including virtual shortest current paths connecting the circuit elements along the predetermined direction is formed, and the second main surface facing the first main surface is A second wiring pattern including an opposing current path facing the formation region of the virtual shortest current path is formed on the specific layer surface including the first wiring pattern formed on the first main surface and the specific layer surface Formed on Of the first main surface, the mount region of the switching element and the second main surface of the first main surface are side regions of the opposite current path.
  • a via for heat transfer is provided, the heat dissipation member is in contact with the second main surface, and the heat generated by the switching element is dissipated by the heat dissipation member via the heat transfer via Are configured to
  • the first wiring pattern is connected via the via by being connected to the second wiring pattern including the opposing current path which is disposed on the specific layer surface including the second main surface and faces the virtual shortest current path.
  • a current path is formed in the second wiring pattern.
  • the thickness of the circuit board is caused by the current flowing through the virtual shortest current path and the opposing current path Since the directions of the magnetic fields generated in the directions are opposite to each other, the effects of the parasitic inductance generated due to the change in the current are effectively reduced (hereinafter also referred to as “inductance cancellation effect”) ). Further, the heat generated by the switching element mounted on the first main surface is transferred to the second main surface through the heat transfer via, and efficiently through the heat dissipation member in contact with the second main surface. It will be released to the heat.
  • the virtual shortest current path and the opposing current path are misaligned in a vertical direction with respect to the main surface It is preferable in that it can be arranged symmetrically without the current flowing through both paths effectively canceling out the magnetic field generated along the circuit board.
  • the power conversion circuit is a synchronous rectification type step-down regulator in which a capacitor is connected in parallel to a series circuit of a high side switching element and a low side switching element.
  • the virtual shortest current path is a current path connecting a low side switching element from the capacitor via the high side switching element.
  • the synchronous rectification step-down regulator has a merit that power loss can be significantly reduced as compared with the non-synchronous rectification step-down regulator.
  • the value of the parasitic inductance is large, switching loss may occur, it may be difficult to secure a dead time, or a large surge voltage may be applied to the high side switching element to cause damage.
  • a virtual shortest current path flowing from the capacitor to the low side switching element via the high side switching element is formed on the first main surface, and the opposing current path is the second main current so as to face the virtual shortest current path.
  • the value of the parasitic inductance can be greatly reduced, the switching loss can be reduced and the dead time can be easily ensured, and furthermore, the on resistance is small and the conduction loss is small.
  • a withstand voltage switching element can be used.
  • the heat generated in the switching element is transmitted to the second main surface through the heat dissipation via, and is efficiently dissipated through the heat dissipation member.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a synchronous rectification type step-down regulator which is an example of a power conversion circuit incorporated in the electronic circuit device of the present disclosure.
  • the synchronous rectification type step-down regulator 10 steps down the output voltage of a high voltage storage battery of DC 48 V such as a lithium ion battery to low voltage DC 12 V to supply various auxiliary devices mounted on the vehicle, or low voltage storage battery such as lead storage battery.
  • a non-isolated synchronous rectification buck regulator used to charge.
  • the step-down regulator 10 is connected in parallel to an electrolytic capacitor C1 for voltage stabilization connected between input terminals T1 and T2, a capacitor C2 for bypass connected in parallel to the electrolytic capacitor C1, and capacitors C1 and C2.
  • the switching circuit SC is composed of a choke coil L1 and a smoothing capacitor C3.
  • the switching circuit SC is formed of a series circuit of a high side switching element 11 and a low side switching element 12, and a choke coil L1 is connected between a connection N1 of the switching elements 11 and 12 and an output terminal T3.
  • a smoothing capacitor C3 is connected between T3 and T4.
  • a MOS-FET or IGBT is preferably used as the switching element.
  • the gate voltage is controlled so that the high side switching element 11 and the low side switching element 12 are alternately turned on with a certain dead time in which both are off.
  • the smoothing capacitor C3 is charged from the input terminal T1 via the high side switching element 11 and the choke coil L1. At this time, energy is accumulated in the choke coil L1.
  • the step-down regulator 10 further includes a control circuit that monitors the voltage between the output terminals T3 and T4 to control the gate voltage of the high side switching element 11 and the low side switching element 12. It is done.
  • FIG. 8 shows a voltage waveform Vh and a current waveform Ih at both ends of the high side switching element 11 when the power conversion circuit shown in FIG. 1 is incorporated in the substrate.
  • the high side switching element 11 When such a large surge voltage is generated, the high side switching element 11 may be damaged, and the use of a switching element having a large withstand voltage increases the cost of parts.
  • the current flowing when the high-side switching element 11 transitions from the on state to the off state causes a loss due to heat generation, and the power loss is more than that of an asynchronous rectification type buck regulator using a diode instead of the low-side switching element.
  • the advantage of the low synchronous synchronous buck regulator is lost.
  • FIGS. 3A to 3D show the element shapes of the switching elements 11 and 12 suitably used in the present disclosure.
  • An FET chip is accommodated in a substantially rectangular ceramic or resin package 13 and pins serving as gate terminals G and source terminals S are extended from the bottom surface, and a planar drain terminal D is formed on the back surface of the package 13 It is coplanar.
  • the electronic circuit device 1 is in contact with the circuit board PCB in which the power conversion circuit (step-down regulator) 10 is incorporated and one main surface PCB2 of the circuit board PCB. It is comprised by the board made from aluminum used as the thermal radiation member 20 fixed to this. It is comprised so that bolt fixation is possible for a vehicle body or a vehicle-mounted mounting apparatus via the attachment hole (not shown) with which the board made from the said aluminum was equipped.
  • the circuit board PCB is formed of, for example, a double-sided board made of glass epoxy resin, and each of the capacitor C2 constituting the synchronous rectification type step-down regulator 10 on the first main surface PCB1 and the high side switching element 11 and the low side switching element 12
  • the first connection portion N1), P4 (ground side in FIG. 1), and P6 (ground side in FIG. 1) are formed.
  • the linear direction from left to right is a predetermined direction
  • the center line or center line of the linear band-like current path 14 that covers the electrodes of the capacitor C2, the high side switching element 11, and the low side switching element 12 is centered.
  • a linear path represented by a strip having a predetermined width is a virtual shortest current path 15.
  • one terminal of the capacitor C2 (the terminal on the right in FIG. 2A) and the drain terminal D of the high side switching element 11 are connected by the wiring pattern P1, and the source terminal S of the high side switching element 11 and the low side switching
  • the drain terminal D of the element 12 is connected by the wiring pattern P2
  • the source terminal S of the low side switching element 12 is connected to the wiring pattern P5 of the second main surface PCB2 via the via V2.
  • the other terminal (the terminal on the left side in FIG. 2A) of the capacitor C2 is connected to the wiring pattern P5 of the second main surface PCB2 via the wiring pattern P6 and the via V1.
  • a second wiring pattern P5 (on the ground side in FIG. 1) includes an opposing current path 16 opposing the formation region of the virtual shortest current path 15 on the second principal surface PCB2 facing the first main surface PCB1.
  • the first wiring pattern P6 and the second wiring pattern P5 are electrically connected by five vias V1
  • the second wiring pattern P4 and the second wiring pattern P5 are electrically connected by five vias V2.
  • the opposite current path 16 is formed so that the virtual shortest current path and the opposite current path overlap in a vertical direction with respect to the main surfaces PCB1 and PCB2 so as to face the formation region of the virtual shortest current path 15
  • the opposing current path 16 does not have to be formed to overlap 100% with the virtual shortest current path 15, and the entire range along the virtual shortest current path 15
  • the overlapping ratio with at least the virtual shortest current path 15 be 50% or more.
  • the inductance A cancellation effect appears, for example, the surge voltage generated when the high side switching element 11 is off is reduced.
  • vias for heat transfer V11, V11 which connect the mount areas of the switching elements 11, 12 in the first main surface PCB1 and both side areas of the second main surface PCB2 across the opposite current path 16; V12 and V12 are formed.
  • the wiring pattern P1 and the via V11 formed on the first main surface PCB1 are electrically connected via the wiring pattern for conduction, and the wiring pattern P2 and the via V12 are electrically connected via the wiring pattern for conduction.
  • the end portions of the vias V11 and V12 on the second main surface PCB2 side may be covered with the insulating layer, and conversely, the wiring pattern P5 and the vias V11 and V12 formed on the second main surface PCB2 are conductive
  • the end portions of the vias V11 and V12 on the first main surface PCB1 side may be covered with an insulating layer.
  • the periphery of either end of the via V11 or V12 may be covered with an insulating layer.
  • the virtual shortest current path 15 and the opposite current path 16 are disposed in an overlapping manner in the vertical direction with respect to the main surfaces PCB1 and PCB2 and the current flows in the opposite direction, a sufficient inductance cancellation effect can be obtained.
  • the heat generated by the switching elements 11 and 12 mounted on the main surface PCB1 of 1 is transferred to the second main surface PCB2 via the heat transfer vias V11, V11, V12 and V12, and is transmitted to the second main surface PCB2 The heat is efficiently dissipated through the heat dissipating member 20 in contact.
  • FIG. 1 [Configuration of Electronic Circuit Device of Comparative Example 1] 7A, 7B, and 7C show an example of the configuration of the main part (the circuit part surrounded by the broken line in FIG. 1) of the electronic circuit device 1 improved for the reduction of the surge voltage.
  • the electronic circuit device 1 is composed of a circuit board PCB in which the power conversion circuit 10 is incorporated and an aluminum plate serving as a heat dissipating member 20 fixed so as to abut on one main surface PCB2 of the circuit board PCB. It is bolted to the car body or the on-board mounting device through the mounting holes provided in the aluminum plate. Note that the detailed shapes of the switching elements 11 and 12 are not shown in this figure but are represented in schematic shapes.
  • Capacitors C2 constituting the synchronous rectification step-down regulator 10, the high-side switching element 11 and the low-side switching element 12 are mounted on a first main surface PCB1 of the circuit board PCB along a predetermined direction,
  • the ground side) and P6 (the ground side in FIG. 1) are formed.
  • the linear direction from left to right is a predetermined direction (see the arrow in FIG.
  • a second wiring pattern P5 (the ground side in FIG. 1) including an opposite current path facing the formation region of the virtual shortest current path is formed
  • the first wiring pattern P6 and the second wiring pattern P5 are electrically connected by five vias V1
  • the second wiring pattern P4 and the second wiring pattern P5 are electrically connected by five vias V2.
  • the current paths are connected to form a current path indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 7A.
  • the opposing current path is formed so that the virtual shortest current path and the opposing current path overlap in a vertical direction with respect to the main surfaces PCB1 and PCB2 so as to face the formation region of the virtual shortest current path. Refers to the current path that has been
  • the virtual shortest current path and the opposite current path are superimposed on the main surfaces PCB1 and PCB2 in a vertical direction and the current flows in the opposite directions, the virtual shortest current
  • the direction of the magnetic field generated in the thickness direction of the circuit board by the current flowing through the path and the opposite current path is opposite to each other, and the two cancel each other. Therefore, the influence of the parasitic inductance generated due to the change of the current is effectively reduced.
  • the heat dissipation member 20 is used to avoid thermal damage to the high side switching element 11 and the low side switching element 12 that generate heat with switching operation. Therefore, it is necessary to directly attach a heat dissipating member such as a heat dissipating fin to each of the switching elements 11 and 12.
  • a heat dissipating member such as a heat dissipating fin
  • the heat radiation paths from switching elements 11 and 12 are limited to wiring patterns P1, P2 and P4, and are transmitted to wiring pattern P6 of second main surface PCB2 via via V2. This is because the amount of heat radiated from the heat radiating member 20 which is heated and in contact with the second main surface PCB 2 is extremely small.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C show examples of the electronic circuit device 1 capable of efficiently radiating heat from the radiating member 20 in response to the heat generation of the switching elements 11 and 12.
  • FIG. 7A, 7B, and 7C show the same members as those in FIGS. 7A, 7B, and 7C.
  • vias V11, V12 are formed in the mount region of the switching elements 11, 12 in the circuit board PCB.
  • nine vias of 3 rows and 3 columns are formed in the rectangular area, and the heat of the switching elements 11 and 12 is transferred to the heat dissipation member 20 through the vias V11 and V12.
  • the electronic circuit device 1 shown in FIGS. 6A, 6B and 6C is superior in heat dissipation to the switching elements 11 and 12 than the electronic circuit device 1 shown in FIGS. 7A, 7B and 7C. Since the opposing current path to be formed opposite to the current path or the virtual shortest current path is formed to bypass the vias V11 and V12 (see the dashed line in FIG. 6C), the inductance is canceled. The effect is reduced.
  • FIGS. 6A, 6B and 6C is different from FIGS. 6A, 6B and 6C in the mount area of switching elements 11 and 12 in circuit board PCB and in the mount area of switching elements 11 and 12 in first main surface PCB1. This is a point of forming heat transfer vias V11, V11, V12, and V12 that connect both side regions of the surface PCB 2 across the opposing current path.
  • the virtual shortest current path and the opposite current path are superimposed on the main surfaces PCB1 and PCB2 in a vertical direction and the current flows in the opposite direction. Therefore, a sufficient inductance cancellation effect can be obtained, and the heat generated by the switching elements 11 and 12 mounted on the first main surface PCB1 can be transmitted through the heat transfer vias V11, V11, V12 and V12. The heat is transmitted to the second main surface PCB2 and is efficiently dissipated through the heat dissipation member 20 in contact with the second main surface PCB2.
  • a radiation fin may be further attached to the back of the switching elements 11 and 12 mounted on the first main surface PCB1.
  • the switching element shown in FIG. 3 has a shape corresponding to the package code "TO252"
  • the shape of the switching element to which the present disclosure can be applied is not limited to this code, and classification of TO (Transistor Outline) system , And can be widely applied to switching elements in which a radiator is incorporated.
  • the DC regulator to which the present disclosure can be applied is not limited to the non-insulation synchronous rectification step-down regulator. It is needless to say that the present invention can also be applied to boost regulators and buck-boost regulators, and can also be applied to isolated buck regulators, boost regulators, and buck-boost regulators.
  • the present disclosure is applicable to any regulator circuit using a switching element other than a DC regulator, and can be widely applied to, for example, power conversion circuits such as a full bridge inverter circuit and a half bridge inverter circuit.
  • the heat dissipation member 20 may be a metal having good thermal conductivity such as copper.
  • the constituent material of the circuit board 3 is not limited to the glass epoxy resin, and a known material may be appropriately used.
  • the circuit board 3 is configured by a double-sided board
  • the circuit board to which the present invention is applied can be applied to a multilayer circuit board including a double-sided board. If it is a circuit board, the second wiring pattern including the counter current path can be formed on the specific layer surface with the intermediate layer as the specific layer surface.
  • the circuit board 3 may be configured in three or more layers.
  • a multilayer circuit board on which a plurality of circuit elements including switching elements constituting a power conversion circuit are mounted and on which a wiring pattern electrically connecting the circuit elements is formed;
  • a first wiring pattern including a virtual shortest current path connecting elements is formed, and an opposing current opposite to a formation region of the virtual shortest current path on a specific layer surface including a second main surface opposite to the first main surface A via which electrically connects a first wiring pattern formed on a first main surface and a second wiring pattern formed on a specific layer surface, and a second wiring pattern including a path is formed;
  • a heat transfer via is provided to connect the mount area of the switching element and the second main surface in the side area of the opposite current path, and the heat dissipation member abuts on the second main surface to generate the switching element
  • the heat may be dissipated by the heat dissipation member through the heat transfer via.
  • Circuit Board Synchronous Rectification Type Buck Regulator (DC Regulator, Buck Regulator, Power Conversion Circuit) 11 high side switching element 12 low side switching element 13 resin package 14 current path 15 virtual shortest current path 16 opposing current path 20 heat dissipation member C1 electrolytic capacitor C2 capacitor C3 smoothing capacitor L1 choke coil N1 connection P1, P2, P4, P6 Wiring pattern P5 Wiring pattern PCB Multilayer circuit board (circuit board) PCB1 first main surface PCB2 second main surface SC switching circuit T1, T2 input terminal T3, T4 output terminal V1, V2, V11, V12 via

Abstract

寄生インダクタンスの影響を極力低減するとともに、放熱性に優れた電子回路装置を提供する。　電子回路装置（１）は、回路基板（ＰＣＢ）の第１の主面（ＰＣＢ１）に、スイッチング素子を含む回路素子（１１－１２，Ｃ２）が所定方向に沿ってマウントされるとともに、当該方向に沿って各回路素子（１１－１２，Ｃ２）を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターン（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６）が形成され、第２の主面（ＰＣＢ２）に、仮想最短電流経路の形成領域に対向する対向電流経路を含む第２の配線パターン（Ｐ５）が形成され、第１と第２の配線パターンを電気的に接続するビア（Ｖ１，Ｖ２）と、第１の主面（ＰＣＢ１）のうちスイッチング素子（１１－１２）のマウント領域と第２の主面（ＰＣＢ２）のうち対向電流経路の側部領域とを接続する熱伝達用のビア（Ｖ１１，Ｖ１２）とが設けられ、第２の主面（ＰＣＢ２）に放熱部材（２０）が当接する。

Description

電子回路装置
　本発明は、電子回路装置に関する。
　本出願は、２０１７年１１月８日出願の日本出願第２０１７－２１５９１５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１には、簡単な構造で、電力回路を構成するバスバーを効率良く冷却することができる回路構成体が開示されている。当該回路構成体は、電力回路を構成する複数本のバスバーと、このバスバーを冷却するための放熱部材とを備え、この放熱部材は絶縁層がコーティングされたバスバー接着面を有し、このバスバー接着面上に前記複数本のバスバーが並べられた状態で当該バスバー接着面に各バスバーが直接接着されている。
　そして、当該回路構成体は、例えば、複数枚のバスバー基板が積層された配電用回路と、配電用回路にブレーカ素子やスイッチ素子、さらには入力直流電圧を所望の出力電圧に電圧変換する直流レギュレータなどが組み込まれ、共通の車載電源から各電子ユニットに電力を分配する電気接続箱などに適用される。
　特許文献２には、電気自動車やプラグインハイブリッド車に搭載され、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行う電力変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）であって、電力変換装置外に配置される電子機器等へ混入するノイズの低減のために、電力変換回路の入力側に入力フィルタ回路、電力変換回路の出力側に出力フィルタ回路などのフィルタ回路が接続された電子装置が開示されている。回路基板から空間伝播する電磁ノイズの影響を抑え、寄生インダクタンスを低減したフィルタ回路を備え、十分にノイズ低減された電圧を出力することができる電子装置である。
　詳述すると、当該電子装置は、筐体と、筐体内に設けられた回路基板と、筐体に設けられた貫通孔を貫通し、回路基板の出力を外部に出力または外部から回路基板に入力するための外部端子とを備え、フィルタコンデンサを有するフィルタ手段と、外部端子とフィルタ手段とを接続する第１の配線と、フィルタ手段よりも外部端子に近い位置で筐体に接続され、筐体とフィルタ手段とを接続する第２の配線と、を備えている。その結果、寄生インダクタンスや電磁誘導作用を低減して、フィルタ機能を確保することができる。
特開２００３－１６４０４０号公報 特開２０１３－９９０５７号公報
　本発明の一表現に係る電子回路装置は、電力変換回路を構成するスイッチング素子を含む複数の回路素子がマウントされ、各回路素子を電気的に接続する配線パターンが形成された複層回路基板と、前記複層回路基板に当接する放熱部材と、を備えた電子回路装置であって、前記複層回路基板の第１の主面に、前記スイッチング素子を含む前記複数の回路素子が所定方向に沿ってマウントされるとともに、当該所定方向に沿って各回路素子を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターンが形成され、前記第１の主面と対向する第２の主面を含む特定層面に、前記仮想最短電流経路の形成領域に対向する対向電流経路を含む第２の配線パターンが形成され、前記第１の主面に形成された前記第１の配線パターンと前記特定層面に形成された前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアと、前記第１の主面のうち前記スイッチング素子のマウント領域と前記第２の主面とを前記対向電流経路の側部領域で接続する熱伝達用のビアと、が設けられ、前記第２の主面に前記放熱部材が当接し、前記スイッチング素子で生じた熱が前記熱伝達用のビアを介して前記放熱部材により放熱されるように構成されていることを特徴とする。
電子回路装置の一例である直流レギュレータの回路図である。 電子回路装置の要部の断面図である。 電子回路装置の要部の平面図である。 電子回路装置の要部の背面図である。 電子回路装置に用いられるスイッチング素子の背面図である。 電子回路装置に用いられるスイッチング素子の正面図である。 電子回路装置に用いられるスイッチング素子の側面図である。 電子回路装置に用いられるスイッチング素子の底面図である。 寄生インダクタンスが小さい場合のハイサイド側スイッチング素子のスイッ チング波形の説明図である。 本開示に係る電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の断面図である。 本開示に係る電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の平面図である。 本開示に係る電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の背面図である。 第１の比較例を示す電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の断面図である。 第１の比較例を示す電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の平面図である。 第１の比較例を示す電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の背面図である。 第２の比較例を示す電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の断面図である。 第２の比較例を示す電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の平面図である。 第２の比較例を示す電子回路装置の電流経路の説明図であり、要部の背面図である。 寄生インダクタンスが大きい場合のハイサイド側スイッチング素子のスイッチング波形の説明図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　前述の特許文献１，２に開示された直流レギュレータなどの電力変換装置は、高密度実装のために、細幅の配線パターンやビアを介して各層にマウントされた回路素子が電気的に接続される両面基板や多層基板を用いている。
　この様な回路基板では、信号線の配線パターンとグラウンド線の配線パターン、各配線間、ビア、マウントされる回路素子との間でＬ，Ｃ，Ｒの分布定数回路が三次元的に形成され、寄生容量や寄生インダクタンスが内在する。
　特に、寄生インダクタンスの値は、配線パターン幅に反比例し、配線長さに比例する傾向があり、回路基板の両面に形成された配線パターン同士を電気的に接続するためビアの内壁に形成される銅箔パターンは薄肉であるため、大きな値の寄生インダクタンスが発生する。
　この様な寄生インダクタンスの影響を受けて、電力変換装置に組み込まれる半導体スイッチング素子にはスイッチング時に大きなサージ電圧が印加される虞があるため、高耐圧の半導体スイッチング素子を用いる必要がある。その結果、オン抵抗が大きくなり導通損失が増えるという問題や、スイッチング時間が長くなって電力損失が大きくなるという問題があった。
　特許文献１に開示された回路構成体は、電力回路を構成する複数本のバスバーを放熱部材と接触させて冷却することが主目的であり、バスバーではなく回路基板にマウントされた半導体スイッチング素子の放熱特性を改善するとともに、半導体スイッチング素子を含む電力回路に生じる寄生インダクタンスによる弊害を解消するという観点で、さらなる改良の余地があった。
　また、特許文献２に開示された電子装置は、フィルタ回路の配線に生じる寄生インダクタンスなどによるノイズの影響を低減することを目的としており、回路基板にマウントされた半導体スイッチング素子の放熱特性を改善するとともに、電力変換装置自体に生じる寄生インダクタンスの影響を低減するという観点で、同様にさらなる改良の余地があった。
　本開示の目的は、上述した問題点に鑑み、寄生インダクタンスの影響を極力低減し、放熱性に優れた電子回路装置を提供する点にある。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、寄生インダクタンスの影響を極力低減するとともに、放熱性に優れた電子回路装置を提供することができる。
［発明の実施形態の説明］
　最初に、一表現に係る、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
　（１）本実施形態に係る電子回路装置は、電力変換回路を構成するスイッチング素子を含む複数の回路素子がマウントされ、各回路素子を電気的に接続する配線パターンが形成された複層回路基板と、前記複層回路基板に当接する放熱部材と、を備えた電子回路装置であって、前記複層回路基板の第１の主面に、前記スイッチング素子を含む前記複数の回路素子が所定方向に沿ってマウントされるとともに、当該所定方向に沿って各回路素子を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターンが形成され、前記第１の主面と対向する第２の主面を含む特定層面に、前記仮想最短電流経路の形成領域に対向する対向電流経路を含む第２の配線パターンが形成され、前記第１の主面に形成された前記第１の配線パターンと前記特定層面に形成された前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアと、前記第１の主面のうち前記スイッチング素子のマウント領域と前記第２の主面とを前記対向電流経路の側部領域で接続する熱伝達用のビアと、が設けられ、前記第２の主面に前記放熱部材が当接し、前記スイッチング素子で生じた熱が前記熱伝達用のビアを介して前記放熱部材により放熱されるように構成されている。
　複層回路基板の第１の主面に配され、所定方向に沿ってマウントされたスイッチング素子を含む各回路素子を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターンと、複層回路基板の第２の主面を含む特定層面に配され、当該仮想最短電流経路に対向する対向電流経路を含む第２の配線パターンとがビアで接続されることにより、ビアを介して第１の配線パターンから第２の配線パターンに電流経路が形成される。主面に対して垂直方向視で当該仮想最短電流経路と対向電流経路が重畳配置され電流の流れる方向が逆方向になるので、当該仮想最短電流経路と対向電流経路を流れる電流により回路基板の厚み方向に生じる磁界の方向が逆方向となり互いに打ち消されるため、当該電流の変化に起因して生じる寄生インダクタンスの影響が効果的に低減されるようになる（以下、「インダクタンスの打消し効果」とも記載する。）。また、第１の主面にマウントされたスイッチング素子で生じる熱が熱伝達用のビアを介して第２の主面に伝達され、第２の主面に当接した放熱部材を介して効率的に放熱されるようになる。
　（２）前記放熱用のビアが前記対向電流経路を挟む両側部に位置するように設けられていると、主面に対して垂直方向視で仮想最短電流経路と対向電流経路とを位置ずれすることなく対称に配置することができ、両経路を流れる電流により回路基板に沿って生じる磁界が効果的に打ち消されるようになる点で好ましい。
　（３）前記熱伝達用のビアの周囲であって前記第１または第２の主面の何れかに伝熱用の配線パターンが形成されていると、より効率的に放熱できるようになる。
　（４）前記電力変換回路は、ハイサイド側スイッチング素子及びローサイド側スイッチング素子の直列回路にコンデンサが並列接続された同期整流型降圧レギュレータである。前記仮想最短電流経路は、前記コンデンサから前記ハイサイド側スイッチング素子を介してローサイド側スイッチング素子を結ぶ電流経路であることが好ましい。
　同期整流型降圧レギュレータは非同期整流型降圧レギュレータに比べて電力損失を大幅に低減できるという良さがある。ただし、寄生インダクタンスの値が大きいと、スイッチング損失が発生したり、デッドタイムの確保が困難になったり、ハイサイド側スイッチング素子に大きなサージ電圧が印加されて破損を招いたりする虞がある。
　一方、コンデンサからハイサイド側スイッチング素子を介してローサイド側スイッチング素子に流れる仮想最短電流経路が第１の主面に形成され、当該仮想最短電流経路に対向するように対向電流経路が第２の主面に形成されることにより、寄生インダクタンスの値が大きく低減されるようになり、スイッチング損失が低減されるとともに容易にデッドタイムを確保することができ、さらにはオン抵抗が小さく導通損失の少ない低耐圧のスイッチング素子を用いることができるようになる。同時に、スイッチング素子に生じる熱が放熱用のビアを介して第２の主面に伝達されて放熱部材を介して効率的に放熱されるようになる。
［発明の実施形態の詳細］
　次に、本発明の実施形態について更に具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、添付の請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　［電力変換回路の構成］
　図１には、本開示の電子回路装置に組み込まれる電力変換回路の一例である同期整流型降圧レギュレータの回路図が示されている。当該同期整流型降圧レギュレータ１０は、リチウムイオン電池などのＤＣ４８Ｖの高圧の蓄電池の出力電圧を低圧のＤＣ１２Ｖに降圧して車載された各種の補機に給電し、或いは鉛蓄電池などの低圧の蓄電池を充電するために用いられる非絶縁の同期整流型降圧レギュレータである。
　当該降圧レギュレータ１０は、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に接続された電圧安定化のための電解コンデンサＣ１と、電解コンデンサＣ１に並列接続されたバイパス用のコンデンサＣ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２に並列接続されたスイッチング回路ＳＣと、チョークコイルＬ１と平滑コンデンサＣ３とで構成されている。
　スイッチング回路ＳＣは、ハイサイド側スイッチング素子１１とローサイド側スイッチング素子１２の直列回路で構成され、スイッチング素子１１，１２の接続部Ｎ１と出力端子Ｔ３との間にチョークコイルＬ１が接続され、出力端子Ｔ３，Ｔ４間に平滑コンデンサＣ３が接続されている。スイッチング素子としてＭＯＳ－ＦＥＴやＩＧＢＴが好適に用いられる。
　ハイサイド側スイッチング素子１１とローサイド側スイッチング素子１２は、双方がオフする一定のデッドタイムを挟んで、交互にオンするようにゲート電圧が制御される。ハイサイド側スイッチング素子１１がオンすると、入力端子Ｔ１からハイサイド側スイッチング素子１１及びチョークコイルＬ１を介して平滑コンデンサＣ３が充電される。このとき、チョークコイルＬ１にエネルギーが蓄積される。
　その後、ハイサイド側スイッチング素子１１がオフされ、デッドタイムを挟んでローサイド側スイッチング素子１２がオンされると、チョークコイルＬ１に蓄積されたエネルギーが、ローサイド側スイッチング素子１２を含む閉ループに沿って放出されて平滑コンデンサＣ３が充電される。
　ハイサイド側スイッチング素子１１とローサイド側スイッチング素子１２のスイッチングのデューティを調整することにより、出力端子Ｔ３，Ｔ４間に所望の直流電圧が出力されるようになる。図には示されていないが、降圧レギュレータ１０には、出力端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧をモニタしてハイサイド側スイッチング素子１１とローサイド側スイッチング素子１２のゲート電圧を制御する制御回路がさらに設けられている。
　図８には、図１に示す電力変換回路が基板に組み込まれた場合のハイサイド側スイッチング素子１１の両端の電圧波形Ｖｈ及び電流波形Ｉｈが示されている。図１の破線で囲まれた回路部分の寄生インダクタンス値が大きいと、スイッチング素子のオフ時に大きなサージ電圧が発生する。この例では、時刻ｔ０でハイサイド側スイッチング素子１１がオン状態からオフ状態へ移行したときに、回路基板に生じる寄生インダクタンスの影響を受けて、ハイサイド側スイッチング素子１１のドレインに大きなサージ電圧が印加され、またドレイン電流の立下りが緩やかになる。
　この様な大きなサージ電圧が発生するとハイサイド側スイッチング素子１１が破損する虞があり、耐圧の大きなスイッチング素子を採用すると部品コストが嵩むようになる。またハイサイド側スイッチング素子１１のオン状態からオフ状態への移行時に流れる電流が原因となって発熱による損失を生じ、ローサイド側スイッチング素子に替えてダイオードを用いる非同期整流型降圧レギュレータよりも電力損失が少ないという同期整流型降圧レギュレータの利点が損なわれる。
　［本開示の電子回路装置の構成］
　以下、具体的な構成を説明する。
　図３Ａから図３Ｄには、本開示に好適に用いられるスイッチング素子１１，１２の素子形状が示されている。略直方体のセラミックまたは樹脂パッケージ１３にＦＥＴチップが収容され、底面からゲート端子Ｇ及びソース端子Ｓとなるピンが延出形成され、パッケージ１３の背面に面状のドレイン端子Ｄがパッケージ１３の背面と面一に形成されている。
　図２Ａ，図２Ｂ，及び図２Ｃに示すように、電子回路装置１は、電力変換回路（降圧レギュレータ）１０が組み込まれた回路基板ＰＣＢと、回路基板ＰＣＢの一方の主面ＰＣＢ２に当接するように固定された放熱部材２０となるアルミ製の板で構成されている。当該アルミ製の板に備えた取付孔（図示せず）を介して車体または車載搭載装置にボルト固定可能に構成されている。
　回路基板ＰＣＢは、例えばガラスエポキシ樹脂製の両面基板で構成され、第１の主面ＰＣＢ１に同期整流型降圧レギュレータ１０を構成するコンデンサＣ２、ハイサイド側スイッチング素子１１、ローサイド側スイッチング素子１２の各回路素子が所定方向に沿ってマウントされるとともに、当該所定方向に沿って各回路素子を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターンＰ１（図１の入力端子Ｔ１側），Ｐ２（図１の接続部Ｎ１側），Ｐ４（図１のグランド側），Ｐ６（図１のグランド側）が形成されている。本例では左から右への直線方向が所定方向となり、コンデンサＣ２、ハイサイド側スイッチング素子１１、ローサイド側スイッチング素子１２の各電極を包摂する直線帯状の電流経路１４の中心線または中心線を中心とする所定幅の帯状で表される直線経路が仮想最短電流経路１５となる。
　即ち、コンデンサＣ２の一方の端子（図２Ａ中、右側の端子）とハイサイド側スイッチング素子１１のドレイン端子Ｄが配線パターンＰ１で接続され、ハイサイド側スイッチング素子１１のソース端子Ｓとローサイド側スイッチング素子１２のドレイン端子Ｄが配線パターンＰ２で接続され、ローサイド側スイッチング素子１２のソース端子ＳがビアＶ２を介して第２の主面ＰＣＢ２の配線パターンＰ５と接続されている。また、コンデンサＣ２の他方の端子（図２Ａ中、左側の端子）が配線パターンＰ６、ビアＶ１を介して第２の主面ＰＣＢ２の配線パターンＰ５と接続されている。
　第１の主面ＰＣＢ１と対向する第２の主面ＰＣＢ２に、当該仮想最短電流経路１５の形成領域に対向する対向電流経路１６を含む第２の配線パターンＰ５（（図１のグランド側）が形成されている。第１の配線パターンＰ６と第２の配線パターンＰ５が５つのビアＶ１で電気的に接続され、第２の配線パターンＰ４と第２の配線パターンＰ５が５つのビアＶ２で電気的に接続され、図２Ａに一点鎖線で示す電流経路が形成されている。
　ここに、対向電流経路１６とは、仮想最短電流経路１５の形成領域に対向するように主面ＰＣＢ１，ＰＣＢ２に対して垂直方向視で当該仮想最短電流経路と対向電流経路が重畳するように形成された電流経路をいう。仮想最短電流経路１５が所定幅の帯状領域で構成される場合、対向電流経路１６は仮想最短電流経路１５と１００％重畳するように形成される必要はなく、仮想最短電流経路１５に沿う全範囲で一部が重畳していればよく、少なくとも仮想最短電流経路１５との重複率が５０％以上に形成されていることが好ましい。
　この例のように、主面ＰＣＢ１，ＰＣＢ２に対して垂直方向視で当該仮想最短電流経路１５と対向電流経路１６が重畳配置され、それぞれの経路の電流の流れる方向が逆方向になると、インダクタンスの打消し効果が表れ、例えばハイサイド側スイッチング素子１１のオフ時に生じるサージ電圧が低減される。
　図４に示すように、図１の破線で囲まれた回路部分の寄生インダクタンス値が小さくなると、ハイサイド側スイッチング素子１１のオフ時（時刻ｔ０）に発生するサージ電圧レベルが低減されるとともにドレイン電流の立下りも急峻になりスイッチング損失が大きく低減されるようになり、高価な耐圧の高いスイッチング素子を用いる必要が無くなる。
　さらに、第１の主面ＰＣＢ１のうちスイッチング素子１１，１２のマウント領域と第２の主面ＰＣＢ２のうち対向電流経路１６を挟んだ両側部領域とを接続する熱伝達用のビアＶ１１，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１２が形成されている。
　第１の主面ＰＣＢ１に形成された配線パターンＰ１とビアＶ１１が伝導用の配線パターンを介して導通し、配線パターンＰ２とビアＶ１２が伝導用の配線パターンを介して導通するように構成され、ビアＶ１１，Ｖ１２の第２の主面ＰＣＢ２側の端部は絶縁層で被覆されていればよく、逆に、第２の主面ＰＣＢ２に形成された配線パターンＰ５とビアＶ１１，Ｖ１２が伝導用の配線パターンを介して導通するように構成され、ビアＶ１１，Ｖ１２の第１の主面ＰＣＢ１側の端部は絶縁層で被覆されていてもよい。さらに、ビアＶ１１，Ｖ１２の何れの端部も周囲が絶縁層で被覆されていてもよい。
　主面ＰＣＢ１，ＰＣＢ２に対して垂直方向視で仮想最短電流経路１５と対向電流経路１６が重畳配置され電流の流れる方向が逆方向になるので、十分なインダクタンスの打消し効果が得られるとともに、第１の主面ＰＣＢ１にマウントされたスイッチング素子１１，１２で生じる熱が熱伝達用のビアＶ１１，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１２を介して第２の主面ＰＣＢ２に伝達され、第２の主面ＰＣＢ２に当接した放熱部材２０を介して効率的に放熱されるようになる。
　［比較例１の電子回路装置の構成］
　図７Ａ，図７Ｂ，及び図７Ｃには、サージ電圧の低減のために改良された電子回路装置１の要部（図１の破線で囲まれた回路部分）の構成例が示されている。電子回路装置１は、電力変換回路１０が組み込まれた回路基板ＰＣＢと、回路基板ＰＣＢの一方の主面ＰＣＢ２に当接するように固定された放熱部材２０となるアルミ製の板で構成され、当該アルミ製の板に備えた取付孔を介して車体または車載搭載装置にボルト固定されている。なお、本図にはスイッチング素子１１，１２の詳細形状は示されず概略形状で表されている。
　回路基板ＰＣＢの第１の主面ＰＣＢ１に同期整流型降圧レギュレータ１０を構成するコンデンサＣ２、ハイサイド側スイッチング素子１１、ローサイド側スイッチング素子１２の各回路素子が所定方向に沿ってマウントされるとともに、当該所定方向に沿って各回路素子を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターンＰ１（図１の入力端子Ｔ１側），Ｐ２（図１の接続部Ｎ１側），Ｐ４（図１のグランド側），Ｐ６（図１のグランド側）が形成されている。本例でも左から右への直線方向が所定方向となり（図７Ｂの矢印参照）、コンデンサＣ２、ハイサイド側スイッチング素子１１、ローサイド側スイッチング素子１２の各電極を包摂する直線帯状の電流経路の中心線または中心線を中心とする所定幅の帯状で表される直線経路が仮想最短電流経路となる。
　第１の主面ＰＣＢ１と対向する第２の主面ＰＣＢ２に、当該仮想最短電流経路の形成領域に対向する対向電流経路を含む第２の配線パターンＰ５（（図１のグランド側）が形成されている。第１の配線パターンＰ６と第２の配線パターンＰ５が５つのビアＶ１で電気的に接続され、第２の配線パターンＰ４と第２の配線パターンＰ５が５つのビアＶ２で電気的に接続され、図７Ａに一点鎖線で示す電流経路が形成されている。
　上述と同様に、対向電流経路とは、仮想最短電流経路の形成領域に対向するように主面ＰＣＢ１，ＰＣＢ２に対して垂直方向視で当該仮想最短電流経路と対向電流経路が重畳するように形成された電流経路をいう。
　この例のように、主面ＰＣＢ１，ＰＣＢ２に対して垂直方向視で当該仮想最短電流経路と対向電流経路が重畳配置され、それぞれの経路の電流の流れる方向が逆方向になると、当該仮想最短電流経路と対向電流経路を流れる電流により回路基板の厚み方向に生じる磁界の方向が逆方向となり互いに打ち消されるようになる。そのため、当該電流の変化に起因して生じる寄生インダクタンスの影響が効果的に低減される。
　しかし、図７Ａ，図７Ｂ，及び図７Ｃに示した電子回路装置１では、スイッチング動作に伴って発熱するハイサイド側スイッチング素子１１及びローサイド側スイッチング素子１２の熱損傷を回避するために放熱部材２０を有効活用できず、各スイッチング素子１１，１２に直接放熱フィンなどの放熱部材を取り付ける必要がある。図７Ａに白抜きの矢印で示すように、スイッチング素子１１，１２からの放熱経路が配線パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ４に限られ、ビアＶ２を介して第２の主面ＰＣＢ２の配線パターンＰ６に伝熱し、第２の主面ＰＣＢ２に当接した放熱部材２０からの放熱量は極めて僅かとなるからである。
　［比較例２の電子回路装置の構成］
　図６Ａ，図６Ｂ，及び図６Ｃには、各スイッチング素子１１，１２の発熱に対応して放熱部材２０から効率的に放熱可能な電子回路装置１の例が示されている。なお、図中、図７Ａ，図７Ｂ，及び図７Ｃと同一の部材には同一の符号を付している。
　図７Ａ，図７Ｂ、及び図７Ｃと異なる点は、回路基板ＰＣＢのうちスイッチング素子１１，１２のマウント領域にビアＶ１１，Ｖ１２を形成している点である。本例では、方形領域に３行３列の９つのビアが形成され、当該ビアＶ１１，Ｖ１２を介してスイッチング素子１１，１２の熱が放熱部材２０に伝熱されるように構成されている。
　図６Ａ，図６Ｂ，及び図６Ｃに示した電子回路装置１は、図７Ａ，図７Ｂ，及び図７Ｃに示した電子回路装置１よりもスイッチング素子１１，１２に対する放熱性に優れるが、仮想最短電流経路に対向するように形成されるべき対向電流経路、或いは仮想最短電流経路がビアＶ１１，Ｖ１２を迂回するように形成されるので（図６Ｃの一点鎖線の破線参照。）、インダクタンスの打消し効果が低下する。
　［比較例との対比］
　図５Ａ，図５Ｂ，及び図５Ｃには、図２Ａ，図２Ｂ，及び図２Ｃに示したスイッチング素子１１，１２の詳細形状に代えて概略形状が示されている。図６Ａ，図６Ｂ，及び図６Ｃ及び図７Ａ，図７Ｂ，及び図７Ｃに示した比較例に対して、インダクタンスの打消し効果及び放熱効果に優れた電子回路装置１の構成が示されている。なお、図中、図６Ａ，図６Ｂ，及び図６Ｃ及び図７Ａ，図７Ｂ，及び図７Ｃと同一の部材には同一の符号を付している。
　図６Ａ，図６Ｂ，及び図６Ｃと異なる点は、回路基板ＰＣＢのうちスイッチング素子１１，１２のマウント領域に、第１の主面ＰＣＢ１のうちスイッチング素子１１，１２のマウント領域と第２の主面ＰＣＢ２のうち対向電流経路を挟んだ両側部領域とを接続する熱伝達用のビアＶ１１，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１２を形成している点である。
　既に図２Ａ，図２Ｂ，及び図２Ｃを参照して説明したように、主面ＰＣＢ１，ＰＣＢ２に対して垂直方向視で仮想最短電流経路と対向電流経路が重畳配置され電流の流れる方向が逆方向になるので、十分なインダクタンスの打消し効果が得られるとともに、第１の主面ＰＣＢ１にマウントされたスイッチング素子１１，１２で生じる熱が熱伝達用のビアビアＶ１１，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１２を介して第２の主面ＰＣＢ２に伝達され、第２の主面ＰＣＢ２に当接した放熱部材２０を介して効率的に放熱されるようになる。
　［その他の実施形態］
　上述した実施形態では、対向電流経路を挟んだ両側部領域にビアＶ１１，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１２を形成した例を説明したが、一方の側部領域にのみビアが形成されていてもよい。
　第１の主面ＰＣＢ１にマウントされたスイッチング素子１１，１２の背面に放熱フィンがさらに取り付けられていてもよい。
　図３に示したスイッチング素子はパッケージコード「ＴＯ２５２」に対応する形状を備えているが、本開示が適用可能なスイッチング素子の形状はこのコードに限るものではなく、ＴＯ（Transistor Outline）系の分類に属し、放熱器が組み込まれたスイッチング素子に広く適用できる。
　上述した実施形態では、直流レギュレータが同期整流型降圧レギュレータである場合を説明したが、本開示が適用可能な直流レギュレータは、非絶縁型の同期整流型降圧レギュレータに限らず、非同期整流型降圧レギュレータ、昇圧レギュレータ、昇降圧レギュレータにも適用可能であり、絶縁型の降圧レギュレータ、昇圧レギュレータ、昇降圧レギュレータにも適用可能であることはいうまでもない。
　本開示は、直流レギュレータ以外に、スイッチング素子を用いる任意のレギュレータ回路に適用可能であり、例えばフルブリッジのインバータ回路、ハーフブリッジのインバータ回路などの電力変換回路にも広く応用できる。
　放熱部材２０としてアルミ製の金属板状体を説明したが、銅などの熱伝導性のよい金属であってもよい。また、回路基板３の構成材料もガラスエポキシ樹脂製に限るものではなく、適宜公知の素材を用いればよい。
　上述した実施形態では、回路基板３が両面基板で構成される例を説明したが、本発明が適用される回路基板は両面基板を含む複層回路基板に適用することができ、例えば、３層回路基板であれば、中間層を特定層面として、当該特定層面に前記対向電流経路を含む第２の配線パターンを形成することができる。回路基板３は３層以上の複層に構成されていてもよい。
　即ち、本開示による電子回路装置は、電力変換回路を構成するスイッチング素子を含む複数の回路素子がマウントされ、各回路素子を電気的に接続する配線パターンが形成された複層回路基板と、複層回路基板に当接する放熱部材と、を備え、複層回路基板の第１の主面に、スイッチング素子を含む回路素子が所定方向に沿ってマウントされるとともに、当該所定方向に沿って各回路素子を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターンが形成され、第１の主面と対向する第２の主面を含む特定層面に、仮想最短電流経路の形成領域に対向する対向電流経路を含む第２の配線パターンが形成され、第１の主面に形成された第１の配線パターンと特定層面に形成された第２の配線パターンとを電気的に接続するビアと、第１の主面のうちスイッチング素子のマウント領域と第２の主面とを対向電流経路の側部領域で接続する熱伝達用のビアと、が設けられ、第２の主面に放熱部材が当接し、スイッチング素子で生じた熱が熱伝達用のビアを介して放熱部材により放熱されるように構成されていればよい。
　１　電子回路装置
　３　回路基板
　１０　同期整流型降圧レギュレータ（直流レギュレータ、降圧レギュレータ、電力変換回路）
　１１　ハイサイド側スイッチング素子
　１２　ローサイド側スイッチング素子
　１３　樹脂パッケージ
　１４　電流経路
　１５　仮想最短電流経路
　１６　対向電流経路
　２０　放熱部材
　Ｃ１　電解コンデンサ
　Ｃ２　コンデンサ
　Ｃ３　平滑コンデンサ
　Ｌ１　チョークコイル
　Ｎ１　接続部
　Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６　配線パターン
　Ｐ５　配線パターン
　ＰＣＢ　複層回路基板（回路基板）
　ＰＣＢ１　第１の主面
　ＰＣＢ２　第２の主面
　ＳＣ　スイッチング回路
　Ｔ１，Ｔ２　入力端子
　Ｔ３，Ｔ４　出力端子
　Ｖ１，Ｖ２，Ｖ１１，Ｖ１２　ビア
 

Claims (4)

  1. 　電力変換回路を構成するスイッチング素子を含む複数の回路素子がマウントされ、各回路素子を電気的に接続する配線パターンが形成された複層回路基板と、前記複層回路基板に当接する放熱部材と、を備えた電子回路装置であって、
    　前記複層回路基板の第１の主面に形成され、前記スイッチング素子を含む前記複数の回路素子が所定方向に沿ってマウントされるとともに、当該所定方向に沿って各回路素子を接続する仮想最短電流経路を含む第１の配線パターンと、
    　前記第１の主面と対向する第２の主面を含む特定層面に形成され、前記仮想最短電流経路の形成領域に対向する対向電流経路を含む第２の配線パターンと、
    　前記第１の主面に形成された前記第１の配線パターンと前記特定層面に形成された前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアと、
    　前記第１の主面のうち前記スイッチング素子のマウント領域と前記第２の主面とを前記対向電流経路の側部領域で接続する熱伝達用のビアと、が設けられ、
    　前記第２の主面に前記放熱部材が当接し、前記スイッチング素子で生じた熱が前記熱伝達用のビアを介して前記放熱部材により放熱されるように構成されている、電子回路装置。
  2. 　前記放熱用のビアは前記対向電流経路を挟む両側部に位置するように設けられている、請求項１に記載の電子回路装置。
  3. 　前記熱伝達用のビアの周囲であって前記第１または第２の主面の何れかに伝熱用の配線パターンが形成されている、請求項１または請求項２に記載の電子回路装置。
  4. 　前記電力変換回路は、ハイサイド側スイッチング素子及びローサイド側スイッチング素子の直列回路にコンデンサが並列接続された同期整流型降圧レギュレータであり、前記仮想最短電流経路は、前記コンデンサから前記ハイサイド側スイッチング素子を介してローサイド側スイッチング素子を結ぶ電流経路である、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電子回路装置。
     
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