(57)【要約】      （修正有）【課題】  スイッチング電源のＦＥＴやダイオード等のスイッチング素子より放射されるノイズを低減化する場合に好適な複合部材を提供する。【解決手段】  放熱板４に固定されたスイッチング素子１をプリント配線基板に取り付けた構成において、半導体のリード足５に挿入または固定して、リード間に容量性の特性を持たせた複合部材１である。リード部において、一つの円筒状受け部材と隣の円筒状受け部材の間にそれぞれサブリードを形成し、容量性部品で接続している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板に固定されたスイッチング素子をプリント配線基板に取り付けられた構成にあって、半導体のリード部に挿入または固定して、リード間に容量性の特性を持たせたことを特徴とする複合部材。
【請求項２】
前記リードの１つの円筒状受け部材と隣の円筒状受け部材間にそれぞれサブリードを形成し、容量性部品で接続したことを特徴とする請求項１記載の複合部材。
【請求項３】
直列に配置された複数のチップ部材が、サブリードにより固定されていることを特徴とする請求項１記載の複合部材。
【請求項４】
前記円筒状受け部材を２つに分割して、一方に容量性部品を取り付け、他方の円筒部材で該リード部を挟み込んで固定することを特徴とする請求項２記載の複合部材。
【請求項５】
前記円筒状受け部材間に比誘電率が１００から１５０００の誘電体ブロックを配置し、固定すると共に、リード受けの金属部材間でコンデンサを形成したことを特徴とする請求項２記載の複合部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源のＦＥＴやダイオード等のスイッチング素子より放射されるノイズを低減化する場合に好適な複合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータや複写機等の電子機器から放射される電磁波によって周辺装置が障害を起こすことが問題となっている。このため、電子装置から放射される放射ノイズのレベルをＶＣＣＩ（情報処理装置等電波障害自主協議会）で定める規格値以下に抑えるように自主規制されている。この中で特に、複写機などに利用されるスイッチング電源には多くの対策が施されているが、筐体構成が複雑で、発生する放射ノイズが大きな問題となっている。これらの対策として、従来から、発生源のスイッチング素子の制御波形をなだらかにしたり、発生したノイズ成分にフィルターをつけたり、多くの放射ノイズの低減化策が実施されてきた。
【０００３】
図７は一般的なフォワードコンバート方式のスイッング電源の回路図である。この図で、トランスの前が１次側で数１００ボルトの高圧がかかり、部品間やパターン間で十分な保安距離が要求される。２次側は電圧は下がるが、その分大きな電流が流れる。この為、電源基板のパターン設計では、１次側で十分な間隔が必要で、２次側は大電流が流せる広いパターンが必要である。又、個々の大型トランスや大型平滑コンデンサの部品サイズやコスト面考えると、両面基板を使用してもあまり小型高密度化ができず、片面プリント基板が多用されている。こうした中で、スイッチング素子から発生したノイズは、直列に入れたフェライトコアと並列に入れた小容量のコンデンサに保護用抵抗をつなげて、スイッチングノイズを落とす回路が使用されている。
【０００４】
しかし、片面基板上にコンデンサと抵抗を配置すると、スイッチング素子からの距離が少し離れてしまい、回路図的には効果を期待しても、実際の基板実装後は効果が下がってしまう。
【０００５】
又、これらの問題点に対し以下のような提案がなされている。
【０００６】
まず、デュアルインライン形態の電子機器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、スナバコンデンサとスナバダイオードをスィチングＩＣのパッケージ内の電気伝導性と熱伝導性が良好な同一基板上に形成したものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、基板上ではなく、パッケージ部に誘電体を封止して、リードの根元に容量性を持たせたものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】実公昭６４―５８７７号公報
【特許文献２】特開平７−００７９２４号公報
【特許文献３】特開平７−１２２８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例においては、以下のような問題点があった。
【００１０】
まず、例えば、特許文献１では、この方式は中央部に共通グランドを設けて使用する中央上部からネジ構造で、グランド板金に引き回して接続されている為、スイッチング素子の動作が１０Ｋｈｚから、現状では１５０キロヘルツにも達していてグランドインピーダンスの更なる低下が求められている。
【００１１】
次に、特許文献２では、きわめてインダクタンスが低くなり、ノイズ除去特性の良い結果が期待できる。しかし、汎用性が下がり、コスト面など必ずしも十分でないように思われる。
【００１２】
また、特許文献３の提案では、理論的には比較的良好なノイズ除去効果が期待できるが、一般的な封止樹脂はエポキシが主成分で、セラミックの粉末を入れても十分な容量は得られない。セラミック材を使用すれば、先に焼き固める為、加工が複雑で、コストが高くなってしまうという課題があった。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、放射ノイズを確実に低減することが可能な複合部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明においては、放熱板に固定されたトランジスタやダイオードをプリント配線基板に取り付けられた構成にあって、半導体のリード部に挿入または固定して、リード間に容量性の特性を持たせたことを特徴とした複合部材としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放熱板に固定されたトランジスタやダイオードをプリント配線基板に取り付けられた構成にあって、該半導体のリード部に挿入または固定して、リード間に容量性の特性を持たせたことを特徴とした複合部材を使用した構造であり、放射ノイズを確実に低減する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る放熱板に取り付けられたスイッチング素子に複合部材を実装した構造を示す模式図である。
【００１８】
図１において、本複合部材１の外形を示す。本複合部材１はスイッチング素子の一つであるダイオード２がネジ３により放熱板４に固定され、ダイオード２のリード足５は基板との固定部である基板穴６で半田で固定されている。また、放熱板４は下部が折り曲げられ、放熱板の基板固定部である折り曲げ部７で基板にもネジで固定されている。
【００１９】
図７はここで使用した、フォワードコンバート方式のスイッチング電源回路を示す。ただし、電流検出部や制御部は未記入である。大きな電流がスイッチングされ、ノイズが発生し、伝達されていると思われる部分である。
【００２０】
ここで使用したダイオードは、単体でなく、図８に示すように、許容電流を大きく取るため、素子が２個平行に入っている。左側が入力の１ピンで中央が出力の２ピンである。右側が入力の３ピンである。
【００２１】
ここでは、本複合部材１は、このダイオードの１と２ピン間、２と３ピン間に容量性部材である、コンデンサチップが取り付けられている。
【００２２】
図２は本複合部材１の内部の基本構成を示したものである。ここでは、上記ダイオードが２個入った回路用である。
【００２３】
金属製のほぼリード足の幅に等しい円筒部材８が３個で構成されている。この円筒部材８はスリット９が入れられ、リード足が入った時に、やや広がり、弾性でリード足に固定される。円筒部材８の側部には、部材の一部が切り起こされ、コンデンサチップが取り付けられる、リード部１０がつけられている。それぞれの、リード間にはコンデンサチップ１１が取り付けられている。円筒状金属（円筒部材８）と隣の円筒状金属は約２ミリメートルで、コンデンサチップ１１は１６０８サイズで、長さ１６ミリメートルである。ここでは容量は１００ピコファラッドのものを使用した。
【００２４】
図２の構成を示す部材は、このままでもよいが、周りをプラスチック製の直方体形状の絶縁材料で覆われている。
【００２５】
基板上には、図７で示した回路が配置され、周辺の制御部も実装されている。左側が、１００ボルト５０ヘルツの交流入力部で、整流されたあと、新たにトランス下のスイッチング素子であるＦＥＴトランジスタで、１５０キロヘルツの矩形波でトランスに入力され、トランスで電圧が２４ボルトに下げられ７アンペア取り出されている。このあと２次側の２つのダイオードで、トランスとチョークコイルに蓄えられたエネルギが整流される。このとき、ダイオードのスイッチング素子で大きなノイズが発生する。
【００２６】
スイッチング電源においては、この３つのスイッチング素子のノイズをいかに下げ、又、外に出て行く経路を減らすことが、放射ノイズの低減化対策である。
【００２７】
ここでは、その中の最も使用される、スイッチング素子の接合部にコンデンサをつけ、スイッチングノイズを低減する方法である。この発生源である、接合部にできるだけ近く、コンデンサを入れることが重要である。回路図では、インピーダンスを増加させるコアの後にコンデンサが入っているが、理想は、コンデンサを接合部に近づけたほうが良い。ただし、このコアはリードの足につけることが可能で、回路図どおりの方が実装的には小型化できるが、コンデンサの方は、ノイズ低減効果が少ない。
【００２８】
従って、いかに、インピーダンス下げて、コンデンサを接続するかが重要である。
【００２９】
そこで、本発明では図２のように、ダイオード２のリード足５の接合部にできるだけ近く配置できる構造を示したものである。
【００３０】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態の複合部材１の実装構造で、スイッチングノイズが低減され、放射ノイズを確実に低減する事が可能である事がわかる。
【００３１】
ここで、図３は、複合部材１を上から見たものである。コンデンサ（コンデンサチップ１１）と抵抗（抵抗チップ１３）が直列に配置されたもので、抵抗はコンデンサショートでの保護回路で、図２の構成と同等な効果が期待できる。なお、図中１２は接続部材である。
【００３２】
又、ここで示した円筒形状は、角状でもよい。容量を計算するうえでは対抗する面積が容易に計算できる。
【００３３】
更に、上記例では、ダイオードを部で使用したが、同様にもうひとつのスイッチング素子のＦＥＴ即ち、電界効果トランジスタでにも適応できる。この場合、３ピンがゲートになっているので、１ピンと２ピン間の円筒部材間にコンデンサを入れる必要がある。ただし、この部分は１次側で耐圧の為、コンデンサも通常のものではなく、高耐圧の安全規格認定品を使用する。
【００３４】
コンデンサの容量としては、ダイオードと同様に１０ピコから０．１μファラッド程度が良好である。
【００３５】
［第２の実施の形態］
図４は、第１の実施形態が弾性円筒部部材８を使用して、リード足５を固定したが、開閉形状（半円状部材１４）にして、リード足５をはさんで固定するものである。実装形態が変わるが、ノイズが低減化され、同様の放射ノイズを低減する効果が得られる。
【００３６】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る複合部材の実装構造を示した図である弾性円筒状部材８と隣の弾性円筒状部材８間にセラミック誘電体ブロック（誘電体チップ）１５を配置して、弾性円筒部材８を電極にとしたコンデンサとしたものである。
【００３７】
コンデンサの容量Ｃは、比誘電率に対抗する電極の表面積をかけ、電極間距離で割ったものである。
【００３８】
電極間距離を１ミリメートル、面積を１０平方ミリメートル、比誘電率が１２００、真空での誘電率は８．８５×１０（−１２乗）とすると、コンデンサの容量は１０６ピコファラッドとなる。
【００３９】
通常使われている、誘電体はチタン酸バリウムで、比誘電率は１０００〜１５０００程度である。比誘電率の小さい空気の部分が増加すると容量は大きく減少する。従って、誘電体はできるだけ弾性円筒状部材間の巾一杯であるのが効果的である。
【００４０】
又、この方式は大きな容量を得ることが難しいが、前記発明と同様の放射ノイズを低減する効果が得られる。
【００４１】
ここでは、誘電体ブロックを直方体ブロックとしたが、図６は、弾性円筒状部材の外形よりやや大きい内径で外形を２ミリメートル弱大きくした円筒状ブロック１６を使用して、中央部のリード足５に取り付ければ同程度のコンデンサ容量が得られ、前記発明と同様の放射ノイズを低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態に係るスイッチング素子に複合部材を示した模式図
【図２】第１の実施の形態に係る複合部材のスイッチング素子リード受け部の模式図
【図３】第１の実施の形態に係る複合部材のコンデンサと抵抗チップ実装の上面図
【図４】第２の実施の形態に係る受け部材を分割して固定する構造を示した上面図
【図５】第３の実施の形態に係る受け部材と誘電体の配置構造を示す模式図。
【図６】第３の実施の形態に係る誘電体形状を示す模式図
【図７】一般的なフォワードコンバート方式の制御部を除く回路図
【図８】第１の実施の形態に係る、デュワルダイオードとノイズフィルタ構成図
【符号の説明】
【００４３】
１  複合部材
２  ダイオード
３  ネジ
４  放熱板
５  リード足
６  基板穴（基板との固定部）
７  折り曲げ部（放熱板の基板固定部）
８  円筒部材
９  スリット
１０  部品取り付けリード部
１１  コンデンサチップ
１２  接続部材
１３  抵抗チップ
１４  半円状部材
１５  誘電体チップ（セラミック誘電体ブロック）
１６  誘電体製円筒部材（円筒状ブロック）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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