(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の片面の部品搭載面にインダクタンス素子を含むＤＣ／ＤＣコンバータ回路部品を搭載し、フェライト粉末を樹脂に混合した複合フェライトで前記基板片面の部品搭載面をモールドして前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部品の全体を覆ったモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記基板は、フェライト粉末を樹脂に混合した構成で、縁部に面装着端子電極が形成されており、
前記面装着端子電極は、はんだが充填されたスルーホールを２分割した側面電極部分を前記基板の端面位置に有するものであることを特徴とするモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記基板が前記フェライト粉末を繊維強化樹脂に混合し積層した両面銅張積層基板である請求項１記載のモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記部品搭載面をモールドした複合フェライトが、前記面装着端子電極の当該部品搭載面側の一部を少なくとも覆っている請求項１又は２記載のモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に回路部品を搭載してなる小型の面装着に適したＤＣ／ＤＣコンバータに係り、とくに前記基板をフェライト粉末入りの樹脂基板とするとともに当該基板片面の回路部品全体を複合フェライトでモールドして覆うことにより、前記基板の上下面双方の輻射ノイズを低減したモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、輻射ノイズ低減を目的とした構造を持つＤＣ／ＤＣコンバータとして、本出願人提案の特開平８−１８６９７８号公報に記載のものがある。
【０００３】
特開平８−１８６９７８号公報に記載のＤＣ／ＤＣコンバータは、図７及び図８に示すように、ガラス・エポキシ基板やＢＴレジン基板を用いたプリント配線基板１の部品搭載面（上面）にトランスＴ等を含む回路部品１０を搭載し、フェライト粉末を樹脂に混合した複合フェライト２０で基板片面の回路部品１０の全体を覆う構成である。また、前記基板１の下面の輻射ノイズ対策として、基板裏面にグランドパターン２を設けている。さらに、基板１の縁部に面装着端子電極３を設けており、該面装着端子電極３にかからないように（電極３の部分を残して）前記複合フェライト２０のモールドを行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７及び図８の従来例のように、プリント配線基板１の下面にグランドパターン２を形成した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの下面に相対する相手側基板（ＤＣ／ＤＣコンバータが装着される各種機器の基板）上には耐圧等の点から、配線パターンを描くことを避ける必要があり、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた機器を設計するにあたり、設計上の制約が増えることになる。
【０００５】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータのプリント配線基板を多層基板として中間層にグランドパターンを形成する構造も考えられるが、多層基板となるため、コストが高くなり、またプリント配線基板の厚みが増してしまう欠点が生じる。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、基板裏面又は中間層にグランドパターンを設けることなく基板裏面側の輻射ノイズを効果的に低減でき、小型化、薄型化を図ることのできるモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
基板の片面の部品搭載面にインダクタンス素子を含むＤＣ／ＤＣコンバータ回路部品を搭載し、フェライト粉末を樹脂に混合した複合フェライトで前記基板片面の部品搭載面をモールドして前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部品の全体を覆ったモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記基板は、フェライト粉末を樹脂に混合した構成で、縁部に面装着端子電極が形成されており、
前記面装着端子電極は、はんだが充填されたスルーホールを２分割した側面電極部分を前記基板の端面位置に有するものであることを特徴している。
【０００９】
前記モールド型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記基板が前記フェライト粉末を繊維強化樹脂に混合し積層した両面銅張積層基板であるとよい。
【００１１】
前記部品搭載面をモールドした複合フェライトが、前記面装着端子電極の当該部品搭載面側の一部を少なくとも覆った構成にするとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
図１乃至図３は本発明に係るモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態の構造を示し、図４は第１の実施の形態の回路構成例を示す。
【００１４】
これらの図において、３０はプリント配線基板３１の片面の部品搭載面のみにインダクタンス素子としてのトランスＴやその他のコンバータ回路部品４０を搭載したＤＣ／ＤＣコンバータの回路ユニットであり、例えば図４の回路構成を有するものである。
【００１５】
前記プリント配線基板３１は、例えばガラス繊維強化樹脂にフェライト粉末を分散、混合した両面銅張積層基板である。より具体的に言えば、基板作製のための塗工工程において、焼成済みのＭｎ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系等のフェライトを平均粒径０.５〜５０ミクロンになるように粉砕したフェライト粉末をエポキシ樹脂に混合、分散した液状樹脂を使用してガラス繊維に浸漬することで、シート状のプリプレグを得て、このプリプレグを複数枚重ねて熱プレスを行って所望の厚さのフェライト粉末入りの樹脂基板とする。その後、基板の上下面に配線パターン及び面装着端子電極用パターンを形成するための銅箔を貼ることで両面銅張積層基板とすることができ、エッチングでそれらの必要パターンを形成する。なお、銅箔を貼る前のフェライト粉末入りの樹脂基板におけるフェライト粉末の重量比は５０〜８０重量％の範囲が好ましい。５０重量％未満では磁気特性が低下し、８０重量％を越えると成型性に問題がでてくる。
【００１６】
このように作製されたプリント配線基板３１は縦、横寸法がそれぞれ１０数mmの方形状で、肉厚は０.１〜１mm程度であり、そのプリント配線基板３１の両側縁部には、図２及び図３の如く、それぞれ複数個の半円状切欠３３が形成されており、各半円状切欠３３の内面及び上下面（部品搭載面及び反対側の裏面）における切欠３３の近傍にわたって面装着端子電極３４が導体膜で形成されている。但し、半円状切欠３３内に後工程でモールド材が浸入しないように、半円状切欠３３の内部ははんだ３５が埋設されている。実際上、面装着端子電極３４は、図２の拡大円内に示すように、端子スルーホール３３Ａを設けてはんだ３５を充填したものを切断して得られる形状、すなわち、はんだ３５を充填したカットスルーホールとなっており、カットスルーホールのはんだ側面が面装着端子電極３４の側面電極部分３４ａの大部分を占めるようになっている。
【００１７】
図４の回路構成は昇圧形チョッパーを用いたＤＣ／ＤＣコンバータ回路（出力１.２Ｗ程度）であり、トランスＴ、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５、ダイオードＤ１、定電圧ダイオードＤ２、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６等の回路部品を有し、図１に示すように、トランスＴを含むこれらの回路部品４０はプリント配線基板３１の前記部品搭載面上に搭載され、当該部品搭載面上に導体膜として形成された配線パターンに例えば面装着で接続固着されている。
【００１８】
前記トランスＴは、図１に図示の例ではフェライト・ドラムコア４１に所要の巻線４２を巻装したものであり、ドラムコア４１の底部にてプリント配線基板３１の部品搭載面上に接着等で固着されている。そして、前記面装着端子電極３４には図４のＤＣ／ＤＣコンバータ回路の入力端（Ｖin）、出力端（Ｖout）が部品搭載面側の前記配線パターンで接続されている。
【００１９】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの回路ユニット３０をモールドするための複合フェライト５０は、焼成済みのＭｎ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系等のフェライトを平均粒径０.５〜５０ミクロンになるように粉砕したフェライト粉末とエポキシ、液晶ポリマー等の樹脂とを混練して成型用材料としたものである。複合フェライト５０におけるフェライト粉末の重量比は５０〜８０重量％の範囲が好ましい。５０重量％未満では磁気特性が低下し、８０重量％を越えると成型性に問題がでてくる。このような複合フェライト５０の成型材料を用い、プリント配線基板３１の部品搭載面を前記トランスＴを含む回路部品４０の全体を覆うようにモールドする（基板片側と一体成型する）。このモールドによりプリント配線基板３１の部品搭載面側に硬化した成型体としての複合フェライト５０が当該基板３１に対し固着一体化される。この場合、予め半円状切欠３３の内部をはんだ３５で埋設しておくことで、面装着端子電極３４の上側（はんだ３５の上側も含む）を少なくとも部分的に覆うように複合フェライトをモールドすることができ、面装着端子電極３４全体をモールドの外側に露出させる場合に比較して基板面積を縮小して小型化を図ることができる。
【００２０】
その複合フェライト５０の外形は上方に向けて僅かにテーパー状に窄まった略直方体状であって、上面は平坦面５１となっている。このように、複合フェライト５０の上端面を平坦面５１とするのは、電子部品装着機で吸着保持して各種電子機器の基板に対し自動装着可能とするためである。
【００２１】
前記複合フェライト５０の高さ方向の厚みは数mm程度であり、トランスＴを含めて背の低い回路部品を使用することで、基板３１を含む全体の厚さを例えば３mm位とすることもできる。
【００２２】
なお、複合フェライト５０のモールドはＤＣ／ＤＣコンバータの回路ユニット１０を絶縁保護する機能も合わせ持つものであり、この種のＤＣ／ＤＣコンバータ回路の使用電圧（例えば入力電圧＋５Ｖ、昇圧後の出力電圧＋１２Ｖ）において充分な絶縁性能を有する。
【００２３】
図５及び図６は、本発明の実施の形態と、従来例（複合フェライトモールド＋ガラス・エポキシのプリント配線基板）の輻射ノイズの大きさ（ｄＢμＶ）を比較したグラフである。
【００２４】
ここで、図５はプリント配線基板裏側で測定した輻射ノイズの大きさであり、図５（Ａ）は、本実施の形態の場合、同図（Ｂ）は従来例の場合であり、本実施の形態の方が数ｄＢμＶ以上輻射ノイズが低減されていることが判る。例えば、基板裏側で測定した基本波の輻射ノイズの大きさが従来例のガラス・エポキシ基板使用時は８５.９２ｄＢであるのに対し、フェライト粉末入りのガラス・エポキシ基板の実施の形態では８１.８７ｄＢに低下している。
【００２５】
図６は、プリント配線基板表側（モールド面）で測定した輻射ノイズの大きさであり、図６（Ａ）は、本実施の形態の場合、同図（Ｂ）は従来例の場合であり、複合フェライトのモールドの組成、肉厚の条件は同じであっても、プリント配線基板裏面側からのノイズの回り込みが本実施の形態の方が少なくなるため、やはり本実施の形態により数ｄＢμＶ以上輻射ノイズが低減されている。例えば、基板表側で測定した基本波の輻射ノイズの大きさが従来例のガラス・エポキシ基板使用時は８６.８ｄＢであるのに対し、フェライト粉末入りのガラス・エポキシ基板の実施の形態では８３.９７ｄＢに低下しており、フェライト粉末入りの基板を用いることで、基板表側に回り込む輻射ノイズについても効果があることが実証されている。
【００２６】
なお、図５及び図６において、複合フェライトのモールド部分は、フェライト粉末としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を５５重量％含有するものであり、フェライト粉末入り基板はＭｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を６８重量％含有するものである。
【００２７】
この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００２８】
(1)  プリント配線基板３１の片面の部品搭載面にインダクタンス素子を含むＤＣ／ＤＣコンバータ回路部品４０を搭載し、これら回路部品全体を複合フェライト５０でモールドするとともに、前記プリント配線基板３１もフェライト粉末を樹脂に混合した複合フェライト基板とした構成であり、プリント配線基板３１の裏面、又は中間層にグランドパターンを設けなくとも輻射ノイズを充分低減可能である。
【００２９】
(2)  プリント配線基板３１の裏側にグランドパターンを設ける必要がなく、ＤＣ／ＤＣコンバータを装着するユーザー側基板の配線パターンの制約とならない。また、中間層にグランドパターンを設ける場合よりもプリント配線基板を薄くでき、コスト面でも有利である。
【００３０】
(3)  プリント配線基板３１及びモールド材（つまり、複合フェライト５０）ともにフェライト粉末が入ることにより、線膨張係数が近くなり、モールド後の反りをフェライト粉末の無いプリント配線基板の場合よりも少なくできる。さらに、プリント配線基板及びモールド材に使用する樹脂を同種類の樹脂とする、例えば両方ともにエポキシ樹脂とすることで、いっそう良好な効果が得られる。
【００３１】
(4)  プリント配線基板３１の縁部に形成された面装着端子電極３４は、はんだ３５が充填されたスルーホールを２分割した構造を持ち、その側面電極部分を前記基板の端面位置に有している。つまり、面装着端子電極３４の半円状切欠３３の内部ははんだ３５が埋設されているため、基板３１上面の複合フェライト５０によるモールドを面装着端子電極３４上（はんだ３５上）も含めて行うことができる。このことは、面装着端子電極３４の全体をモールドの外側に露出させる場合に比較して基板面積を縮小して小型化を図ることができることを意味する。
【００３２】
上記実施の形態ではフェライト粉末を混合、分散させたガラス繊維強化樹脂基板を例示したが、ガラス繊維以外の繊維を用いた基板、あるいは強化繊維を用いない基板であってもよい。
【００３３】
また、端子構造は実施の形態で示した構造以外の面装着端子構造であってもよい。
【００３４】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は図４の昇圧形チョッパー以外の回路構成を採用しても差し支えないし、トランスのコア形状もドラムコア以外のものとしてもよく、空心コイルを複合フェライトで他の部品と共にモールドする構成でもよい。
【００３５】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータによれば、フェライト粉末を樹脂に混合した基板構成とすることにより、基板裏面又は中間層にグランドパターンを設けることなく基板裏面側の輻射ノイズを効果的に低減でき、小型化、薄型化を図ることが可能である。
【００３７】
また、基板裏面にグランドパターンが無いため、ＤＣ／ＤＣコンバータを搭載するユーザー側の基板設計の自由度を損なうことがない。
【００３８】
さらに、基板及び回路部品のモールド材の両者にフェライト粉末が入っているため、基板及びモールド材の線膨張係数を近づけて、モールドの際の反りを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモールド型ＤＣ／ＤＣコンバータの実施の形態を示す正断面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】実施の形態における面装着端子電極及びその周辺の構造を示す拡大断面図である。
【図４】実施の形態の回路構成を示す回路図である。
【図５】実施の形態の場合と、フェライト粉末を含まないガラス・エポキシ基板を用いた従来例の基板裏面側で測定した輻射ノイズの大きさの周波数特性を示すグラフである。
【図６】実施の形態の場合と、フェライト粉末を含まないガラス・エポキシ基板を用いた従来例の基板表側（モールド面）で測定した輻射ノイズの大きさの周波数特性を示すグラフである。
【図７】従来例の正断面図である。
【図８】同平面図である。
【符号の説明】
１，３１  プリント配線基板
３，３４  面装着端子電極
１０，４０  回路部品
２０，５０  複合フェライト
３０  回路ユニット
３３  半円状切欠
５１  平坦面
【図１】
0004315264.tif 000002
【図２】
0004315264.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004315264.tif 000007
【図７】
0004315264.tif 000008
【図８】
0004315264.tif 000009