特許 5784304 直流電圧変換モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5784304

(24)【登録日】2015年7月31日

(45)【発行日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】直流電圧変換モジュール

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20150907BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/155 Z

【請求項の数】14

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2010-287062(P2010-287062)

(22)【出願日】2010年12月24日

(65)【公開番号】特開2011-152034(P2011-152034A)

(43)【公開日】2011年8月4日

【審査請求日】2013年12月20日

(31)【優先権主張番号】特願2009-295448(P2009-295448)

(32)【優先日】2009年12月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100103078

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(74)【代理人】

【識別番号】100115369

【弁理士】

【氏名又は名称】仙波 司

(74)【代理人】

【識別番号】100130650

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 泰光

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(72)【発明者】

【氏名】武藤 玄

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１９４３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２８２８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
入力用、出力用、およびグランド端子と、
上記基板に搭載された直流電圧変換制御素子と、
上記基板に搭載されており、上記直流電圧変換制御素子と上記出力用端子とに接続されたコイルと、
上記基板に搭載されており、上記入力用端子と上記グランド端子とに接続された入力側コンデンサと、
上記基板に搭載されており、上記出力用端子と上記グランド端子とに接続された出力側コンデンサと、を備えており、
上記入力用、出力用、およびグランド端子は、同一方向に互いに平行に突出しており、
上記入力用、出力用、およびグランド端子が突出する突出方向と直角である方向において、上記入力用端子、上記グランド端子、および上記出力用端子の順に配置されているとともに、
上記コイルは、上記突出方向において上記入力用、出力用、およびグランド端子と上記直流電圧変換制御素子とに挟まれた配置とされており、
上記突出方向と直角である方向において、上記出力側コンデンサは、上記コイルと並んで配置されており、かつ上記出力用端子側に位置しており、
上記基板に搭載されており、上記入力用端子と上記直流電圧変換制御素子とに接続されており、上記突出方向と直角である方向において、上記コイルを挟んで上記出力側コンデンサとは反対側に配置されているヒューズをさらに備えていることを特徴とする、直流電圧変換モジュール。

【請求項2】

上記突出方向において、上記入力側コンデンサは、上記出力側コンデンサと隣接しており、かつ上記入力用、出力用、およびグランド端子とは反対側に配置されている、請求項１に記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項3】

上記基板は、基材と、この基材の表面に形成された表面配線パターンと、上記基材の裏面に形成された裏面配線パターンと、上記基材を貫通しており、かつ上記基材の厚さ方向視において上記表面および裏面配線パターンと重なる１以上のスルーホールと、上記１以上のスルーホールに充填されたハンダ部と、を有する、請求項１または２に記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項4】

基板と、
入力用、出力用、およびグランド端子と、
上記基板に搭載された直流電圧変換制御素子と、
上記基板に搭載されており、上記直流電圧変換制御素子と上記出力用端子とに接続されたコイルと、
上記基板に搭載されており、上記入力用端子と上記グランド端子とに接続された入力側コンデンサと、
上記基板に搭載されており、上記出力用端子と上記グランド端子とに接続された出力側コンデンサと、を備えており、
上記入力用、出力用、およびグランド端子は、同一方向に互いに平行に突出しており、
上記入力用、出力用、およびグランド端子が突出する突出方向と直角である方向において、上記入力用端子、上記グランド端子、および上記出力用端子の順に配置されているとともに、
上記基板は、基材と、この基材の表面に形成された表面配線パターンと、上記基材の裏面に形成された裏面配線パターンと、上記基材を貫通しており、かつ上記基材の厚さ方向視において上記表面および裏面配線パターンと重なる１以上のスルーホールと、上記１以上のスルーホールに充填されたハンダ部と、を有することを特徴とする、直流電圧変換モジュール。

【請求項5】

上記コイルは、上記突出方向において上記入力用、出力用、およびグランド端子と上記直流電圧変換制御素子とに挟まれた配置とされている、請求項４に記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項6】

上記突出方向と直角である方向において、上記出力側コンデンサは、上記コイルと並んで配置されており、かつ上記出力用端子側に位置する、請求項５に記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項7】

上記突出方向において、上記入力側コンデンサは、上記出力側コンデンサと隣接しており、かつ上記入力用、出力用、およびグランド端子とは反対側に配置されている、請求項６に記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項8】

上記基板に搭載されており、上記入力用端子と上記直流電圧変換制御素子とに接続されており、上記突出方向と直角である方向において、上記コイルを挟んで上記出力側コンデンサとは反対側に配置されているヒューズをさらに備えている、請求項６または７に記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項9】

上記直流電圧変換制御素子、上記コイル、および上記入力側および出力側コンデンサは、いずれも上記基板の表面に搭載されている、請求項３ないし８のいずれかに記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項10】

上記裏面配線パターンは、上記グランド端子に接続され、かつ上記突出方向において上記入力用、出力用、およびグランド端子とは反対側に突出する凸状部分を有する第１ブロックと、上記凸状部分を囲むようなＵ字形状とされた第２ブロックとを有する、請求項９に記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項11】

上記第１ブロックの面積は、上記第２ブロックよりも大である、請求項１０記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項12】

上記基板の裏面に張り付けられた放熱板をさらに備える、請求項９ないし１１のいずれかに記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項13】

上記直流電圧変換制御素子と重なる上記スルーホールを有する、請求項３ないし１２のいずれかに記載の直流電圧変換モジュール。

【請求項14】

上記表面配線パターンのうち、上記直流電圧変換制御素子が搭載された部分は、上記直流電圧変換制御素子とは重ならない位置にあり、かつ１以上の上記スルーホールが形成された領域を有する、請求項１３に記載の直流電圧変換モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電圧変換モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器において直流の入力電圧を供給対象のデバイスに応じた直流の出力電圧に変換する手段として、いわゆるスイッチングレギュレータが広く用いられている（たとえば特許文献１参照）。図１７は、従来のスイッチングレギュレータの一例を示している。スイッチングレギュレータＸは、コントローラ９１を備えている。コントローラ９１は、入力電圧Ｖｉｎを受けると、たとえば出力電圧Ｖｏｕｔに応じたパルス電圧を発生する。このパスル幅を調節することにより、出力電圧Ｖｏｕｔに対応している。

【0003】

しかしながら、コントローラ９１から出力されるパルス電圧を直流の出力電圧Ｖｏｕｔとするためには、電圧の平滑化が欠かせない。そのため、スイッチングレギュレータＸの前後には、入力側コンデンサＣｉｎ、コイルＬｏｕｔ、出力側コンデンサＣｏｕｔ、ダイオードＤｉ、および負荷としての抵抗Ｒ１，Ｒ２などの電子部品が必要である。適切な出力電圧を得るには、これらの電子部品の選定および配置が重要となる。たとえば、これらの電子部品を接続するための配線が不当に長いと、配線自体にインダクタンスやノイズが発生する。特に、接地までの経路長はノイズ発生に影響を与えやすい。また、入力側コンデンサＣｉｎおよび出力側コンデンサＣｏｕｔの充放電が繰り返されることとなるため、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が小さいものが望まれる。上述した電子部品の選定や配置を誤ると、コントローラ９１の性能を十分に発揮できないおそれがある。このような選定や配置には、コントローラ９１や電子部品について精通することが求められ、簡単ではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２７８７５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、外付けの部品を必要とすることなく電圧変換を適切に行うことが可能な直流電圧変換モジュールを提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によって提供される直流電圧変換モジュールは、基板と、入力用、出力用、およびグランド端子と、上記基板に搭載された直流電圧変換制御素子と、上記基板に搭載されており、上記直流電圧変換制御素子と上記出力用端子とに接続されたコイルと、上記基板に搭載されており、上記入力用端子と上記グランド端子とに接続された入力側コンデンサと、上記基板に搭載されており、上記出力用端子と上記グランド端子とに接続された出力側コンデンサと、を備えており、上記入力用、出力用、およびグランド端子は、同一方向に互いに平行に突出しており、上記入力用、出力用、およびグランド端子が突出する突出方向と直角である方向において、上記入力用端子、上記グランド端子、および上記出力用端子の順に配置されていることを特徴としている。

【0007】

このような構成によれば、上記直流電圧変換モジュールには、上記直流電圧変換制御素子だけでなく上記コイル、上記入力側コンデンサ、および上記出力側コンデンサが上記基板に実装された形態で一体的に装備されている。これらの電子部品は、上記直流電圧変換モジュールの製造に先立って直流電圧変換制御素子に適した仕様のものが適切に選定される。このため、上記直流電圧変換モジュールの使用者は、コイルやコンデンサをわざわざ選定する必要がなく、上記入力用端子、上記グランド端子、および上記出力用端子の３つの端子を、構成しようとする回路に接続するだけでよい。したがって、上記直流電圧変換制御素子の機能を十分に発揮させた適切な直流電圧変換を行うことができる。また、上記入力用端子、上記グランド端子、および上記出力用端子の配置は、直流電圧変換手段として広く用いられている一般的なＬＤＯレギュレータ（リニア電圧レギュレータ）と同じである。このため上記直流電圧変換モジュールをＬＯＤレギュレータの置換えとして用いる場合に、回路基板の設計変更を知られないという長所がある。

【0008】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記コイルは、上記突出方向において上記入力用、出力用、およびグランド端子と上記直流電圧変換制御素子とに挟まれた配置とされている。

【0009】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出方向と直角である方向において、上記出力側コンデンサは、上記コイルと並んで配置されており、かつ上記出力用端子側に位置する。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出方向において、上記入力側コンデンサは、上記出力側コンデンサと隣接しており、かつ上記入力用、出力用、およびグランド端子とは反対側に配置されている。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板に搭載されており、上記入力用端子と上記直流電圧変換制御素子とに接続されており、上記突出方向と直角である方向において、上記コイルを挟んで上記出力側コンデンサとは反対側に配置されているヒューズをさらに備えている。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は、基材と、この基材の表面に形成された表面配線パターンと、上記基材の裏面に形成された裏面配線パターンと、上記基材を貫通しており、かつ上記基材の厚さ方向視において上記表面および裏面配線パターンと重なる１以上のスルーホールと、上記１以上のスルーホールに充填されたハンダ部と、を有する。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記直流電圧変換制御素子、上記コイル、および上記入力側および出力側コンデンサは、いずれも上記基板の表面に搭載されている。

【0014】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記裏面配線パターンは、上記グランド端子に接続され、かつ上記突出方向において上記入力用、出力用、およびグランド端子とは反対側に突出する凸状部分を有する第１ブロックと、上記凸状部分を囲むようなＵ字形状とされた第２ブロックとを有する。

【0015】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１ブロックの面積は、上記第２ブロックよりも大である。

【0016】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の裏面に張り付けられた放熱板をさらに備える。

【0017】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記裏面配線パターンには、複数のスペーサハンダが形成されており、これらのスペーサハンダと上記放熱板とが接している。上記基板のうち上記複数のスペーサハンダ以外の部分と上記放熱板との間の隙間には、絶縁部材が充てんされている。上記複数のスペーサハンダは、上記第１ブロックのみに形成されている。

【0018】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記直流電圧変換制御素子と重なる上記スルーホールを有する。

【0019】

本発明の好ましい実施の形態においては、上記表面配線パターンのうち、上記直流電圧変換制御素子が搭載された部分は、上記直流電圧変換制御素子とは重ならない位置にあり、かつ１以上の上記スルーホールが形成された領域を有する。

【0020】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に基づく直流電圧変換モジュールの一例を示す正面図である。

【図2】図１に示す直流電圧変換モジュールを示す背面図である。

【図3】図１に示す直流電圧変換モジュールを示す左側面図である。

【図4】図１に示す直流電圧変換モジュールを示す右側面図である。

【図5】図１に示す直流電圧変換モジュールを示す底面図である。

【図6】図１のＶＩ―ＶＩ線に沿う断面図である。

【図7】図１に示す直流電圧変換モジュールを示す要部正面図である。

【図8】図１に示す直流電圧変換モジュールに用いられる基板を示す正面図である。

【図9】図１に示す直流電圧変換モジュールに用いられる基板を示す背面図である。

【図10】図８のＸ−Ｘ線に沿う要部断面図である。

【図11】図１に示す直流電圧変換モジュールを示す等価回路図である。

【図12】本発明の第２実施形態に基づく直流電圧変換モジュールの一例を示す要部正面図である。

【図13】図１２に示す直流電圧変換モジュールに用いられる基板を示す背面図である。

【図14】図１２のＸＩＶ―ＸＩＶ線に沿う断面図である。

【図15】図１３のＸＶ―ＸＶ線に沿う要部断面図である。

【図16】図１２に示す直流電圧変換モジュールを示す等価回路図である。

【図17】従来のスイッチングレギュレータの一例を示す概略等価回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

【0023】

図１〜図７は、本発明の第１実施形態に基づく直流電圧変換モジュールの一例を示している。本実施形態の直流電圧変換モジュールＡ１は、基板１、複数の電子部品２、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、出力用端子３Ｃ、樹脂パッケージ４、および放熱板５を備えており、受けた入力電圧を所望の出力電圧に変換して電子機器のデバイスに供給するために用いられる。なお、図７においては理解の便宜上、樹脂パッケージ４および放熱板５を省略している。直流電圧変換モジュールＡ１は、たとえば幅が１３．６ｍｍ程度、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、出力用端子３Ｃを含めない高さが２０ｍｍ程度、厚さが５．２ｍｍ程度とされている。

【0024】

基板１は、複数の電子部品２を支持するためのものであり、図１０に示すようにたとえばガラスエポキシ樹脂からなる基材１１、および基材１１の表面に形成された図８に示す表面配線パターン１２および裏面に形成された図９に示す裏面配線パターン１３を有している。本実施形態においては、基板１は、平面視寸法が１２．８ｍｍＸ１３．５ｍｍ程度、厚さが０．８ｍｍ程度とされている。

【0025】

基板１には、複数のスルーホール１５が形成されている。各スルーホール１５は、図１０に示すように基材１１を貫通しており、表面配線パターン１２および裏面配線パターン１３の双方に到達している。各スルーホール１５の内面には表面配線パターン１２および裏面配線パターン１３の双方につながるメッキ１６が形成されている。また、各スルーホール１５には、ハンダ１７が充填されている。

【0026】

図８に示すように、表面配線パターン１２は、ブロック１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆを有している。また、表面配線パターン１２には、複数の電子部品２を実装するための複数のパッド１４が適所に設けられている。

【0027】

図９に示すように、裏面配線パターン１３は、ブロック１３Ａ，１３Ｂを有している。ブロック１３Ａには、グランド端子３Ｂが接続されており、いわゆるグランドパターンとして機能する。ブロック１３Ａは、基板１の裏面のうち入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃ寄りの大部分を覆っている。ブロック１３Ａには、凸状部分１３Ａａが形成されている。凸状部分１３Ａａは、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃとは反対側に突出している。ブロック１３Ｂは、略Ｕ字状とされており、ブロック１３Ａの凸状部分１３Ａａと嵌合するように配置されている。

【0028】

入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃは、いわゆるピンタイプの端子であり、図６および図７に示すように基板１に取り付けられている。本実施形態においては、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃは、図１〜図７に示すように、同一方向に突出しており、互いに平行に配置されている。より詳しくは、図７に示すように、図中左側から順に、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、出力用端子３Ｃの順で配置されている。入力用端子３Ａは、ブロック１２Ａに接続されている。出力用端子３Ｃは、ブロック１２Ｆに接続されている。グランド端子３Ｂは、ブロック１３Ａに接続されている。

【0029】

複数の電子部品２は、直流電圧変換モジュールＡ１の機能を実現するためのものであり、図７に示すように、ＩＣ２１、ヒューズ２２、コイル２３、コンデンサ２４Ａ〜２４Ｅ、および抵抗器２５Ａ〜２５Ｆを含んでいる。複数の電子部品２は、図１１に示すとおりに組み込まれることにより、直流電圧変換機能を果たす回路を構成している。

【0030】

ＩＣ２１は、本発明でいう直流電圧変換制御素子の一例であり、ＦＥＴを内蔵した１チップタイプの同期整流降圧型スイッチングレギュレータである。ＩＣ２１は、５Ｖもしくは１２Ｖの入力電圧から１．２Ｖ、１．８Ｖ、３．３Ｖ、５Ｖなどの降圧出力を作製することができる。ＩＣ２１は、ブロック１２Ｄのうちグランド端子３Ｂとは反対側寄りの部分に重なるように搭載されている。ブロック１２ＤのうちＩＣ２１と重なる領域には、比較的大径の２つのスルーホール１５が形成されている。また、ブロック１２ＤのうちＩＣ２１と重ならない領域には、比較的小径な６つのスルーホール１５が形成されている。

【0031】

図１１に示すように、ＩＣ２１は、８つの端子を有している。図中の記号を参照すると、ＧＮＤ端子は、グランド端子であり、ＶＣＣ端子は、コントロール部電源入力端子である。ＶＲＥＧ端子は、内部回路用レギュレータ５Ｖ出力端子であり、ＰＧＮＤ端子は、パワートランジスタグランド端子である。Ｌｘ端子は、コイル接続端子であり、ＰＶＣＣ端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ入力端子である。ＳＴＢ端子は、ＯＮ／ＯＦＦ端子であり、ＩＮＶ端子は、エラーアンプ入力端子である。

【0032】

ヒューズ２２は、過電流によってＩＣ２１が破損することを防止するためのものである。ヒューズ２２は、図７において図中左側寄りに配置されており、ブロック１２Ａとブロック１２Ｂとに跨るように搭載されている。これにより、ヒューズ２２は、入力用端子３Ａと導通している。

【0033】

コイル２３は、ＩＣ２１からの出力電圧を平滑化するためのものであり、ＩＣ２１とグランド端子３Ｂとの間に配置されている。コイル２３は、表面配線パターン１２のうちＩＣ２１のコイル接続端子につながる部分とブロック１２Ｆとに跨るように搭載されており、ブロック１２Ｄのうちグランド端子３Ｂ寄りの部分に重なっている。

【0034】

コンデンサ２４Ａ〜２４Ｅは、ＩＣ２１からの出力電圧を平滑化するためのものである。このうち、コンデンサ２４Ｄは、入力側コンデンサとして機能し、コンデンサ２４Ｅは、出力側コンデンサとして機能する。コンデンサ２４Ａ〜２４Ｅは、図７および図１１に示すとおりに組み込まれている。

【0035】

コンデンサ２４Ｅは、ブロック１２Ｅとブロック１２Ｆとに跨るように配置されており、出力用端子３Ｃと導通している。また、コンデンサ２４Ｅは、ブロック１２Ｅ、スルーホール１５のメッキ１６、およびブロック１３Ａを介してグランド端子３Ｂとも導通している。コンデンサ２４Ｅは、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃの突出方向と直角である方向においてコイル２３と並んで配置されており、出力用端子３Ｃ側に位置している。

【0036】

コンデンサ２４Ｄは、ブロック１２Ｃとブロック１２Ｅとに跨るように配置されている。コンデンサ２４Ｄは、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃの突出方向において、コンデンサ２４Ｅに隣接しており、コンデンサ２４Ｅに対して出力用端子３Ｃとは反対側に位置している。コンデンサ２４Ｄは、ブロック１２Ｃ、スルーホール１５のメッキ１６、ブロック１３Ｂ、ブロック１２Ｂ、ヒューズ２２、およびブロック１２Ａを介して入力用端子３Ａと導通している。また、コンデンサ２４Ｄは、ブロック１２Ｅ、スルーホール１５のメッキ１６、およびブロック１３Ａを介してグランド端子３Ｂとも導通している。

【0037】

抵抗器２５Ａ〜２５Ｆは、電圧変換をバランスさせるための負荷であり、図７および図１１に示すとおりに組み込まれている。

【0038】

樹脂パッケージ４は、複数の電子部品２を保護するためのものであり、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。図１、図３、図４および図５に示すように、樹脂パッケージ４は、直流電圧変換モジュールＡ１の正面の大部分を占めており、側方に回り込んでいる。図６に示すように、樹脂パッケージ４には空隙部が設けられており、この空隙部に複数の電子部品２が収容されている。樹脂パッケージ４と複数の電子部品２との間には、シリコーン樹脂６が設けられている。

【0039】

放熱板５は、たとえばアルミからなり、図６に示すように、基板１の裏面に取り付けられている。放熱板５と基板１との接合は、比較的熱伝導に優れた接着剤によってなされている。図１〜図４に示すように、放熱板５は、樹脂パッケージ４から入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃとは反対側に突出している。

【0040】

図２に示すように、樹脂パッケージ４には、３つの突起４ａが形成されている。図中右側の突起４ａは、放熱板５とは重ならない位置において基板１の凹部１ａに嵌合している。図中左側の２つの突起４ａは、基板１の他の凹部１ａおよび放熱板５の凹部５ａにそれぞれ嵌合している。

【0041】

直流電圧変換モジュールＡ１の仕様の一例は、以下のとおりである。入力電圧は、定格が１２Ｖで、最低が６Ｖ、最大が１４Ｖである。出力電圧は、定格が５．００Ｖ、最低が４．９０Ｖ、最大が５．１０Ｖである。出力電流は、最大５００ｍＡであり、ヒートシンクを併用する場合には、最大８００ｍＡである。ラインレギュレーションは、定格が５ｍＶ、最大が５０ｍＶ、ロードレギュレーションは、定格が１０ｍＶ、最大が５０ｍＶである。出力リップル電圧は、定格が５ｍＶ、最大が５０ｍＶである。最小起動時間は、定格が７．０ｍｓｅｃ、最短で４．０ｍｓｅｃであり、電力変換効率は、定格が８８％、最低が８３％である。

【0042】

次に、直流電圧変換モジュールＡ１の作用について説明する。

【0043】

本実施形態によれば、直流電圧変換モジュールＡ１には、ＩＣ２１だけでなくコイル２３、入力側のコンデンサ２４Ｄ、および出力側のコンデンサ２４Ｅをはじめとした電子部品２が基板１に実装された形態で一体的に装備されている。これらの電子部品２は、ＩＣ２１の特性を熟知した製造者によって、求められる電圧変換仕様を満足するように適切に選定される。このため、直流電圧変換モジュールＡ１の使用者は、コイルやコンデンサをわざわざ選定する必要がなく、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃの３つの端子を、構成しようとする回路に接続するだけでよい。したがって、ＩＣ２１の機能を十分に発揮させた適切な直流電圧変換を行うことができる。

【0044】

また、入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃの配置は、直流電圧変換手段として広く用いられている一般的なＬＤＯレギュレータ（リニア電圧レギュレータ）と同じである。このため直流電圧変換モジュールＡ１をＬＯＤレギュレータの置換えとして用いる場合に、回路基板の設計変更を知られないという長所がある。

【0045】

複数の電子部品２のうちＩＣ２１以外のものは、ＩＣ２１と入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃの経路に介在すべきものがほとんどである。ＩＣ２１を入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃから最も離間した配置とすることにより、これ以外の電子部品２を効率よく配置することができる。コイル２３は比較的大型の電子部品であるため、ＩＣ２１と入力用端子３Ａ、グランド端子３Ｂ、および出力用端子３Ｃとの間に配置することは合理的である。

【0046】

出力側のコンデンサ２４Ｅをコイル２３と並べるとともに、出力用端子３Ｃ側に配置することにより、コイル２３から出力用端子３Ｃへの経路長を短縮することができる。これは、ノイズの発生を抑制するのに有利である。また、入力側のコンデンサ２４Ｄを出力側のコンデンサ２４Ｅと並べることにより、コンパクトな配置を実現している。そして、入力側のコンデンサ２４Ｄを比較的大面積であるブロック１３Ｂ，１３Ａを介して入力用端子３Ａおよびグランド端子３Ｂと導通させることにより、これらの経路長を短縮することができる。経路長を短縮することは、コンデンサ２４Ｄ，２４Ｅを含んだＥＳＲを低減するのに適している。

【0047】

比較的大型の電子部品であるヒューズ２２をコイル２３を挟んで出力側のコンデンサ２４Ｅと反対側に配置することにより、よりコンパクトな配置が可能である。

【0048】

ハンダ１７によって充填された複数のスルーホール１５を設けることにより、表面配線パターン１２と裏面配線パターン１３とを導通させつつ、基板１の表面から裏面へと熱の伝達を促進することができる。もっとも発熱量が大であるＩＣ２１と重なるように比較的大径のスルーホール１５を配置することにより、ＩＣ２１からの熱を効率良く裏面へと逃がすことができる。また、ブロック１２ＤのうちＩＣ２１とは重ならない部分にも複数のスルーホール１５を設けることにより、ＩＣ２１の放熱をさらに促進可能である。これらの複数のスルーホール１５は、ＩＣ２１と重なっているものよりも相対的に小径である。大径であるスルーホール１５は、充填されたハンダ１７がＩＣ２１からの熱を直接受けるのに適しているのに対し、小径であるスルーホール１５は、ブロック１２Ｄを伝ってきた熱をハンダ１７へと伝える面積を増加させるのに適している。

【0049】

基板１の裏面に放熱板５を設けることにより、スルーホール１５のハンダ１７を伝ってきた熱を効率よく放散させることができる。

【0050】

裏面配線パターン１３を、互いに嵌合するように配置されたブロック１３Ａ，１３Ｂを有する構成とすることにより、複数の電子部品２をコイル２３を中心としたコンパクトな配置とするのに適している。また、グランドパターンとしてのブロック１３Ａが基板１の裏面の大部分を覆っていることにより、ノイズ漏れを防止するシールド効果を高めることができる。また、ブロック１３Ａを大型とすることによって、放熱効果をさらに促進することができる。

【0051】

基板１の表面中央部分には、グランド接続されたブロック１２Ｄが配置されている。これにより、ＩＣ２１などから発生するノイズが裏面側に漏れてしまうことを防止することができる。最も発熱量が大きいＩＣ２１を放熱板５の中央付近に配置することは、放熱の効率を高めるのに有利である。

【0052】

図２に示すように、図中下方に設けられた２つの凹部１ａは、放熱板５とは重ならない位置に配置されている。これにより、基板１と樹脂パッケージ４との位置ずれの有無を容易に確認することができる。位置ずれの解消は、放熱やノイズ遮断を適切に行うのに望ましい。放熱板５には、１つの凹部５ａが形成されており、この凹部５ａにのみ凸部４ａが嵌合している。これにより、放熱板５の露出面積が不当に減少することを回避することが可能であり、放熱効果を促進することができる。

【0053】

図１２〜図１６は、本発明の第２実施形態に基づく直流電圧変換モジュールを示している。これらの図において、上述した実施形態と類似の要素には、同様の符号を付しており、その説明を適宜省略する。なお、スルーホール１５、メッキ１６、およびハンダ１７の構成は、上述した実施形態と同様であり、図示および説明を省略している。

【0054】

本実施形態の直流電圧変換モジュールＡ２は、主に、複数の電子部品２の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、複数の電子部品２は、ＩＣ２１、ヒューズ２２、コイル２３、コンデンサ２４Ｄ，２４Ｅ、抵抗器２５Ｂ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆ、およびショットキーダイオード２６を含んでいる。複数の電子部品２は、図１６に示すとおりに組み込まれることにより、直流電圧変換機能を果たす回路を構成している。また、直流電圧変換モジュールＡ２は、直流電圧変換モジュールＡ１と異なり、シリコーン樹脂６を備えていない。直流電圧変換モジュールＡ１において、シリコーン樹脂６を省略した構成としてもよい。

【0055】

本実施形態においては、基板１の基材１１に複数の凹部１１ａが形成さている。各凹部１１ａは、基材１１の外縁から内方にへこんだ部分である。一方、樹脂パッケージ４には、複数の突起４１が形成されている。各突起４１は、各凹部１１ａにわずかな隙間をおいて嵌まり込んでいる。

【0056】

基板１の基材１１には、接着領域１１ｂが設定されている（図１２におけるハッチングされた領域）。接着領域１１ｂは、基材１１の外縁に沿った枠状とされている。この接着領域に接着剤（図示略）を塗布することにより、図１４に示すように基板１と樹脂パッケージ４とが接合されている。

【0057】

図１３に示すように、基板１の裏面には、複数のスペーサハンダ１８が設けられている。複数のスペーサハンダ１８は、裏面配線パターン１３のうちブロック１３Ａにのみ形成されており、ブロック１３Ｂとは導通していない。複数のスペーサハンダ１８は、ブロック１３Ａの端縁に沿って、Ｌ字状に配置されたグループと、凸状部分１３Ａａにおいて端縁に沿って平行に配列されたグループとを含んでいる。各スペーサハンダ１８は、矩形状とされており、図１５に示すように基材１１から盛り上がっている。これにより、複数のスペーサハンダ１８が放熱板５と接する。このため、基材１１のうちスペーサハンダ１８が形成されている部分以外の部分と放熱板との間には、隙間が生じる。この隙間には、たとえばシリコーンオイル６１が充てんされている。シリコーンオイル６１は、絶縁性であり、かつ比較的熱伝導率が高い。シリコーンオイル６１に代えて、たとえば接着剤を充てんしてもよい。

【0058】

本実施形態によっても、ＩＣ２１の機能を十分に発揮させた適切な直流電圧変換を行うことができる。また、基板１の複数の凹部１１ａと樹脂パッケージ４の複数の突起４１とを嵌合させることにより、樹脂パッケージ４に対して基板１をより正確に位置決めすることができる。複数のスペーサハンダ１８を設けることにより、基材１１と放熱板５との間に適切な隙間を生じさせることができる。この隙間に充てんされたシリコーンオイル６１を介して、放熱板５への放熱を促進することができる。複数のスペーサハンダ１８を設けることは、個々のスペーサハンダ１８の高さにばらつきがあっても、基材１１と放熱板５とをより平行に対面させるのに有利である。複数のスペーサハンダ１８をブロック１３Ａのみに設けることにより、放熱板５を介した意図せぬ導通を排除することができる。

【0059】

本発明に係る直流電圧変換モジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る直流電圧変換モジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0060】

Ａ１，Ａ２ 直流電圧変換モジュール
１ 基板
１１ 基材
１１ａ 凹部
１１ｂ 接着領域
１２ 表面配線パターン
１２Ａ〜１２Ｆ ブロック
１３ 裏面配線パターン
１３Ｂ （第２）ブロック
１３Ａ （第１）ブロック
１３Ａａ 凸状部分
１４ パッド
１５ スルーホール
１６ メッキ
１７ ハンダ
１８ スペーサハンダ
２ 電子部品
２１ ＩＣ（直流電圧変換制御素子）
２２ ヒューズ
２３ コイル
２４Ａ〜２４Ｃ コンデンサ
２４Ｄ （入力側）コンデンサ
２４Ｅ （出力側）コンデンサ
２５Ａ〜２５Ｆ 抵抗器
２６ ショットキーダイオード
３Ａ 入力用端子
３Ｂ グランド端子
３Ｃ 出力用端子
４ 樹脂パッケージ
４１ 突起
５ 放熱板
６ シリコーン樹脂
６１ シリコーンオイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】