(57)【要約】【課題】導体膜間の絶縁沿面距離を確保し、また、コンデンサ等の実装スペースが確保できる一枚金属基板の電源モジュールを得ること。【解決手段】フレームグランドとなる金属基板２ａに絶縁層２ｂを積層し、絶縁層２ｂ上に導体パターンを形成し、導体パターン上に回路部品３及び入出力端子ピン４を実装する電源モジュールにおいて、金属基板２ａ及び絶縁層２ｂに設けられた孔に圧入される圧入ピン１１と、圧入ピン１１上に一端が実装され、他端が電源供給先装置のアースグランド端子に接続されるフレームグランドピン１１とを備える。【選択図】        図２
2008206314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームグランドとなる金属基板に絶縁層を積層し、該絶縁層上に導体パターンを形成し、導体パターン上に回路部品及び入出力端子ピンを実装する電源モジュールにおいて、
前記金属基板及び絶縁層に設けられた孔に圧入される圧入ピンと、
前記圧入ピン上に一端が実装され、他端が電源供給先装置のアースグランド端子に接続されるフレームグランドピンと、
を備えることを特徴とする電源モジュール。
【請求項２】
前記フレームグランドピンの一端は、前記圧入ピンの頭部に、ハンダ付けにより接続されることを特徴とする請求項１に記載の電源モジュール。
【請求項３】
前記孔の周囲の絶縁層の表層には、前記回路部品が接続される導体パターンが形成され、前記フレームグランドピンは、前記圧入ピンの頭部及び前記孔の周囲の導体パターンにハンダ付けにより接続されることを特徴とする請求項１に記載の電源モジュール。
【請求項４】
前記圧入ピンは、前記金属基板及び絶縁層に圧入された後に頭部がカシメられ、前記金属基板に圧接されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の電源モジュール。
【請求項５】
前記フレームグランドピンは、前記絶縁層から離間した位置で屈曲されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の電源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームグランドとなる金属基板に絶縁層を積層し、この絶縁層上に回路部品及び入出力端子ピンを面実装する、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源モジュールに関し、更に詳しくはフレームグランドピンと前記フレームグランドとなる金属基板の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のオンボード電源装置（電源モジュール）として、多数のピンからなる端子を主回路等の部品とともに実装した親基板上に、絶縁基板を配し、この絶縁基板上に、各種回路が搭載され前記多数のピンを挿通するための孔が形成されるプリント基板を配するようにした、２段の基板構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０６１０８号公報（第３頁、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の電源モジュールには、小型・薄型化が要求され、従来、特許文献１のように２段の基板に実装されていたものを、最近では、狭い面積の回路基板一枚に実装するようになってきている。また、大容量化が要求され、実装される回路部品数が増え、部品の大きさも大きくなってきている。
【０００５】
狭い面積の回路基板一枚に高密度で回路部品及び入出力端子ピンを実装しようとすると、回路部品及び入出力端子ピンをハンダ付けするための導体パターン間の絶縁沿面距離（例えば、電圧４８Ｖで２．４ｍｍ）が確保できなくなり、また、大容量化に伴なって数が増えたコンデンサ等の実装スペースが確保できない、という問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導体パターン間の絶縁沿面距離を確保し、また、コンデンサ等の回路部品の実装スペースが確保できる一枚の回路基板から成る電源モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電源モジュールは、フレームグランドとなる金属基板に絶縁層を積層し、該絶縁層上に導体パターンを形成し、導体パターン上に回路部品及び入出力端子ピンを実装する電源モジュールにおいて、前記金属基板及び絶縁層に設けられた孔に圧入される圧入ピンと、前記圧入ピン上に一端が実装され、他端が電源供給先装置のアースグランド端子に接続されるフレームグランドピンとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、フレームグランドに接続される圧入ピン上にフレームグランドピンを配しているので、電源供給先装置のアースグランド端子と電源モジュールの圧入ピンとが接続されて電源供給先装置のアース電位と電源モジュールのアース電位を一致させるとともに、アース回路のための導体パターンのスペースが不要となり、そのスペースを、回路部品のための導体パターン間の絶縁沿面距離の確保や、増加したコンデンサ等回路部品の実装スペースとして利用することができる一枚回路基板の電源モジュールが得られる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる電源モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態
図１は、本発明にかかる電源モジュールの実施の形態１を示す一部破断平面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、図３は、実施の形態２のフレームグランドピンの接続状態を示す平面図であり、図４は、実施の形態２のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図であり、図５は、実施の形態３のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図であり、図６は、実施の形態３のフレームグランドピンの接続状態を示す平面図であり、図７は、実施の形態４のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図であり、図８は、実施の形態４のフレームグランドピンの接続状態を示す平面図であり、図９は、比較例として示す従来のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、実施の形態１の電源モジュール（ＤＣ／ＤＣコンバータ）１００は、四隅にスタッド孔１ａが形成された方形枠状の樹脂製のフレーム１と、フレーム１の底板を形成するようにフレーム１に取付けられる回路基板２とを備えている。回路基板２は、フレームグランドとなる方形のアルミニウム等の金属基板２ａと、金属基板２ａ上に積層された絶縁層２ｂとを備えている。
【００１２】
回路基板２の絶縁層２ｂ上には、導体パターン（図示せず）が形成され、導体パターン上には、ダイオード、トランジスタ、電界効果トランジスタ、フォトカプラ、抵抗、コンデンサ３ａ、インダクタ、トランス等の回路部品３及び入出力端子ピン４が、リフローハンダ付けにより実装されている。
【００１３】
次に、実施の形態１の電源モジュール１００の特徴的な構成について説明する。電源供給先であるユーザー側の装置の回路基板（図示せず）が、フレーム１の上面に取付けられる。回路基板２の任意の位置Ｚに、金属基板２ａ及び絶縁層２ｂを貫通する孔が設けられ、この孔に、回路基板２の厚さと略同じ長さの金属製の圧入ピン１０が圧入されている。
【００１４】
圧入ピン１０の頭部は、圧入後、拡径して回路基板２に圧接されるようにカシメられている。位置Ｚは、ユーザー側の装置の回路基板のアースグランド端子に対応する位置である。
【００１５】
回路基板２の位置Ｚに圧入された圧入ピン１０の頭部に、電源供給先装置としてのユーザー側装置のアースグランド端子に接続される直線状のフレームグランドピン１１の一端を配置し、ハンダ付けＴ（図２参照）により、直線状のフレームグランドピン１１の一端を圧入ピン１０上に実装する。すなわち、圧入ピン１０の軸線と直線状のフレームグランドピン１１の軸線とを一致させている。このハンダ付けは、回路部品３及び入出力端子ピン４の絶縁膜２ｂ上の導体パターンへのハンダ付けと同時に、リフローハンダ付けにより行ってもよい。
【００１６】
フレームグランドピン１１及び圧入ピン１０を介して、フレームグランドとしての金属基板２ａと電源供給先装置としてのユーザー側装置のアースグランド端子とが接続されるので、電源供給先装置のアース電位と電源モジュールのアース電位が一致する。
【００１７】
以上説明した実施の形態１の電源モジュール１００によれば、圧入ピン１０の頭部が回路基板２に圧接されるようにカシメられ、直線状のフレームグランドピン１１の一端がハンダ付けＴにより圧入ピン１０の頭部に直接ハンダ付けにより接続されるので、フレームグランドピン１１とフレームグランドとしての金属基板２ａとの電気的接続が確実に行われる。
【００１８】
次に、図３及び図４を参照して、圧入ピン及びフレームグランドピンの実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、回路基板２の位置Ｚに、金属基板２ａ、絶縁層２ｂ及び導体パターン３０を貫通する孔が設けられ、この孔に、圧入ピン１０が圧入されている。
【００１９】
圧入ピン１０の頭部は、絶縁層２ｂの表層に形成され電源モジュール１２０の回路部品の一部が接続された導体パターン３０を貫通し、孔の周囲に導体パターン３０が残っている。この実施の形態２においても、圧入ピン１０の軸線と直線状のフレームグランドピン２１の軸線とは一致している。
【００２０】
この圧入ピン１０の頭部上に、電源供給先装置としてのユーザー側装置のアースグランド端子に接続されるフレームグランドピン２１の一端に形成されたフランジ部２１ａを配置し、フランジ部２１ａと、圧入ピン１０の頭と、導体パターン３０とをハンダ付けＴ（図４参照）により接続する。このハンダ付けは、回路部品３及び入出力端子ピン４の導体パターンへのハンダ付けと同時に、リフローハンダ付けにより行ってもよい。
【００２１】
実施の形態２の電源モジュール１２０によれば、直線状のフレームグランドピン２１の一端のフランジ部２１ａがハンダ付けＴにより圧入ピン１０の頭部及び導体パターン３０に直接ハンダ付けにより接続されるので、フレームグランドピン２１と導体パターン３０とフレームグランドとしての金属基板２ａとの電気的接続が確実に行われる。
【００２２】
次に、図５及び図６を参照して、圧入ピン及びフレームグランドピンの実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、回路基板２の位置Ｚに、金属基板２ａ及び絶縁層２ｂを貫通する孔が設けられ、この孔に、圧入ピン１０が圧入されている。
【００２３】
この圧入ピン１０の頭部上に、電源供給先装置としてのユーザー側装置のアースグランド端子（図示せず）に接続されるフレームグランドピン３１の一端に形成されたフランジ部３１ａを配置し、フランジ部３１ａと、圧入ピン１０の頭とをハンダ付けＴ（図５参照）により接続する。
【００２４】
フレームグランドピン３１は、絶縁層２ｂから離間した中間部の位置でクランク状に屈曲され、フレームグランドピン３１の他端３１ｂは、圧入ピン１０の軸線と同一軸線上には配置されていない電源供給先装置の図示しないアースグランド端子に接続される。すなわち、圧入ピン１０と、屈曲されたフレームグランドピン３１の一端部とは同一軸線上に配置され、屈曲されたフレームグランドピン３１の他端部３１ｂは圧入ピン１０の軸線からずれた位置に配置されている。
【００２５】
実施の形態３の電源モジュール１３０によれば、クランク状に屈曲されたフレームグランドピン３１により、ずれた軸線上に配置されている圧入ピン１０と電源供給先装置のアースグランド端子との電気的接続が確実に行われる。
【００２６】
次に、図７及び図８を参照して、圧入ピン及びフレームグランドピンの実施の形態４について説明する。この実施の形態４では、回路基板２の位置Ｚに、金属基板２ａ及び絶縁層２ｂを貫通する孔が設けられ、この孔に、圧入ピン１０が圧入されている。
【００２７】
この圧入ピン１０の頭部上に、電源供給先装置としてのユーザー側装置のアースグランド端子（図示せず）に接続されるフレームグランドピン４１の一端に形成されたフランジ部４１ａを配置し、フランジ部４１ａと、圧入ピン１０の頭とをハンダ付けＴ（図７参照）により接続する。
【００２８】
フレームグランドピン４１は、フランジ部４１ａと軸部４１ｂとから成る第１グランドピン４１ｃと、第１グランドピン４１ｃと軸線をずらして配置した第２グランドピン４１ｄと、第１グランドピン４１ｃの他端と第２グランドピン４１ｄの一端とを接続する接続導体４１ｆとを備えている。
【００２９】
フレームグランドピン４１は、絶縁層２ｂから離間した中間部の位置でクランク状に屈曲し、フレームグランドピン４１の第２グランドピン４１ｄは、圧入ピン１０の軸線からずれた位置に配置されている電源供給先装置の図示しないアースグランド端子に接続される。すなわち、圧入ピン１０と、屈曲したフレームグランドピン４１の第１グランドピン４１ｃとは同軸に配置され、フレームグランドピン４１の第２グランドピン４１ｄは、圧入ピン１０の軸線からずれた位置に配置されている。
【００３０】
実施の形態４の電源モジュール１４０によれば、クランク状に屈曲したフレームグランドピン４１により、軸線をずらして配置された圧入ピン１０と電源供給先装置のアースグランド端子との電気的接続が確実に行われる。
【００３１】
因みに、図５に示すように、従来の一枚金属基板の電源モジュール２００は、金属基板２０２ａ及び絶縁膜２０２ｂから成る回路基板２０２における電源モジュール設計側の設計事情で決められた位置Ｗに孔が設けられ、この孔に、圧入ピン２１０が圧入され、ユーザー側装置のアースグランド端子に接続されるフレームグランドピン２１１の一端を回路基板２０２上の位置Ｚに配置し、圧入ピン２１０とフレームグランドピン２１１とを絶縁層２０２ｂの表層に形成した導体パターン２３０にそれぞれハンダ付けして電気的に接続していた。すなわち、この場合、圧入ピン２１０とフレームグランドピン２１１とは回路基板２０２上の同一位置には配置されていない。
【００３２】
それ故、この場合は、圧入ピン２１０及び導体パターン２３０が配置される回路基板上のスペースＶは、回路部品としてのコンデンサ３ａ等の実装スペースとして利用することができず、また、金属導電パターン間の絶縁沿面距離の確保のために利用することもできなかった。
【００３３】
これに対し、上述した実施の形態１〜４の電源モジュール１００〜１４０によれば、電源供給先装置に接続されるフレームグランドピン１１、２１、３１、４１の一端部と圧入ピン１０とが回路基板２上の同一位置に配置されるので、従来の圧入ピン２１０及び導体パターン２３０のためのスペースＶが不要となり、そのスペースＶを、回路部品のための導体膜間の絶縁沿面距離の確保や、増加したコンデンサ３ａ等の実装スペースとして利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる電源モジュールは、小型・薄型化及び大容量化の要求に応える電源モジュールとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る電源モジュールの実施の形態１を示す一部破断平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図３】実施の形態２のフレームグランドピンの接続状態を示す平面図である。
【図４】実施の形態２のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図である。
【図５】実施の形態３のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図である。
【図６】実施の形態３のフレームグランドピンの接続状態を示す平面図である。
【図７】実施の形態４のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図である。
【図８】実施の形態４のフレームグランドピンの接続状態を示す平面図である。
【図９】比較例として示す従来のフレームグランドピンの接続状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  フレーム
１ａ  スタッド孔
２  回路基板
２ａ  金属基板
２ｂ  絶縁層
３  回路部品
３ａ  コンデンサ
４  入出力端子ピン
１０  圧入ピン
１１，２１，３１，４１  フレームグランドピン
３０  導体パターン
１００，１２０，１３０，１４０  電源モジュール
【図１】
2008206314.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008206314.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008206314.tif 000008
【図７】
2008206314.tif 000009
【図８】
2008206314.tif 000010
【図９】
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