JP2014212284A - 回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧／低圧混成回路において、高圧／低圧絶縁性を確保しつつ、小型化が可能で、かつ容易な工法で実装可能なハイブリッドＩＣを実現する技術を提供する。【解決手段】ハイブリッドＩＣ１０は、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２とを別体に構成し、端子３０でいわゆる２階建てに一体に構成され、メインＰＣＢ９０に実装される。また、端子３０が高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２が共通で接続されるので、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２との間の配線が不要となる。また、このハイブリッドＩＣ１０では、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２との分離及び絶縁が確実に確保される。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、高圧回路及び低圧回路が混在する回路装置に関する。

従来より、高圧回路及び低圧回路が混在する装置が知られており、それら回路を共存させるにあたり様々な技術が提案されている。例えば、高圧回路と低圧回路を別々の基板とし、階層状に配置することで、基板の配置面積の抑制を図る技術がある（例えば特許文献１参照）。また、所定のケースに入れて、高圧基板及び低圧基板を分離し、蓋部に低圧基板、底部に高圧基板を２段構成で実装する技術がある（例えば特許文献２参照）。さらに、高圧／低圧混成回路をいわゆるハイブリッドＩＣ（ＨＩＣ）化する際に、絶縁確保に効果的な部品配置を実現した技術がある（例えば特許文献３参照）。

特開平１１−１６４４８５号公報 特許第３８５９８４８号公報 特開２０１１−１３４７５６号公報

ところで、特許文献１〜３等に示した従来技術にあっては、感電防止手法や省スペース化に関する考案がなされており、ケース入りでその基板のみで実装を完結できる使用形態では効果が見込める。しかし、それら単独ではなく別の基板に実装して使用することが前提であるいわゆるハイブリットＩＣの形態をとる回路装置においては別の技術が必要とされていた。すなわち、自身の構造形態だけでなく、実装相手先の基板（メイン基板）への実装も考慮しながらの感電防止、小型化、絶縁性・耐湿性等の確保が望まれており、これらを合わせて実現できる有効な技術が求められていた。

本発明の目的は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決する技術を提供することにある。

本発明は、高圧回路と低圧回路とを備えた回路装置であって、前記高圧回路と前記低圧回路とは各基板面を対向して配置されて、メイン基板にＤＩＰ構造で固定される固定手段を有する。
また、前記固定手段は接続端子であって、前記固定手段を兼ねてもよい。
また、前記接続端子は、前記高圧回路と前記低圧回路とを共通に接続するとともに、前記高圧回路と前記低圧回路のそれぞれの基板の面に接続する複数の接続部を備えてもよい。
また、前記高圧回路と前記低圧回路とは、前記メイン基板に対して基板面を平行に配置されて固定されてもよい。
また、前記高圧回路と前記低圧回路とは、各基板面を前記メイン基板に対して垂直に配置されており、前記固定手段は、前記高圧回路と前記低圧回路のそれぞれに対して設けられており、一方の端部が分岐して各基板面の両面に接続可能に構成された端子であってもよい。

本発明によれば、高圧回路と低圧回路とが混在する回路装置において、高圧回路と低圧回路との絶縁性を確保しつつ、小型化が可能で、かつ容易な工法で実装可能な技術を実現することができる。

第１の実施形態に係る、ハイブリッドＩＣを示す図である。 第２の実施形態に係る、ハイブリッドＩＣを示す図である。 第３の実施形態に係る、ハイブリッドＩＣを示す図である。 第４の実施形態に係る、ハイブリッドＩＣを示す図である。 第５の実施形態に係る、ハイブリッドＩＣを示す図である。 第１〜４の実施形態に係る、ハイブリッドＩＣの特徴を纏めて示す図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本実施形態に係るハイブリッドＩＣ１０を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は端子３０を分離して示す側面図である。

図示のように、ハイブリッドＩＣ１０は、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２とを備え、メインＰＣＢ９０に実装される。より具体的には、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２は、それぞれの基板面を対向配置して、所定距離離間している。ここでは、高圧ＰＣＢ２１が上側に低圧ＰＣＢ２２が下側になり、ハイブリッドＩＣ１０は階層構造となっている。

高圧ＰＣＢ２１及び低圧ＰＣＢ２２には、それぞれの機能を果たすための回路パターンの印刷及び電子部品５１のマウントが成されて配線、配置されている。

高圧ＰＣＢ２１及び低圧ＰＣＢ２２のそれぞれの基板は、略同一の長方形形状を呈しており、それぞれの長手方向の側面に複数の金属の端子３０が取り付けられる。ここでは、片方の側面にそれぞれ７本、合計１４本の端子３０が取り付けられている。この端子３０によって、ハイブリッドＩＣ１０は所定のメインＰＣＢ９０にいわゆるＤＩＰ（デュアルインライン）構造により取り付けられる。

図示のように、一つの端子３０は、高圧ＰＣＢ２１及び低圧ＰＣＢ２２の両方に接続されている。つまり、端子３０は、上下方向に延びるベース部３５の上端から順に所定間隔でベース部３５に対して垂直につまり横方向に第１〜第４接続部３１〜３４が延出している。また、メインＰＣＢ９０に接続されるベース部３５の下側部分は上側部分と比較して一段狭く形成されている。一段狭くなる位置がメインＰＣＢ９０に接続される部分になり、電子部品５１の形状に対応して定められたり、逆に、狭くなる位置に対応して電子部品５１が定められる。

第１接続部３１は高圧ＰＣＢ２１の上面に接触配置される。第２接続部３２は高圧ＰＣＢ２１の下面に接触配置される。したがって、高圧ＰＣＢ２１の側面は第１接続部３１と第２接続部３２により挟持されることになる。言い換えると、第１接続部３１と第２接続部３２の間隔は高圧ＰＣＢ２１の基板厚さに対応して設定されている。

同様に、第３接続部３３は低圧ＰＣＢ２２の上面に接触配置される。第４接続部３４は低圧ＰＣＢ２２の下面に接触配置される。したがって、低圧ＰＣＢ２２の側面は第３接続部３３と第４接続部３４により挟持されることになる。言い換えると、第３接続部３３と第４接続部３４の間隔は低圧ＰＣＢ２２の基板厚さに対応して設定されている。

また、第２接続部３２と第３接続部３３との間隔は、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２との間隔に対応して設定されている。一般には、マウントされている電子部品５１の形状を考慮してその間隔が設定されている。

第１〜第４の接続部３１〜３４はそれぞれ必要に応じて高圧ＰＣＢ２１及び低圧ＰＣＢ２２の回路パターンに接続される。つまり、端子３０は金属の導体であるので、第１〜第４接続部３１〜３４は、高圧ＰＣＢ２１及び低圧ＰＣＢ２２の各面の回路パターンを電気的に一体に接続し、メインＰＣＢ９０に繋がる。なお、第１〜第４接続部３１〜３４は全てが回路パターンに接続される必要はなく、単に高圧ＰＣＢ２１又は低圧ＰＣＢ２２の支持手段として機能してもよい。また、端子３０は、全てにおいて第１〜第４接続部３１〜３４が形成されている必要もない。つまり、高圧ＰＣＢ２１及び低圧ＰＣＢ２２の各面全てに接続される必要はない。例えば、第１〜第４接続部３１〜３４のうち回路パターンに接続不要で、支持手段として要求が高くないものについては、適宜省略されてもよい。

以上、本実施形態のハイブリッドＩＣ１０は、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２とを別体に構成し、端子３０でいわゆる２階建てに一体に構成される。また、端子３０が高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２が共通で接続されるので、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２との間の配線が不要となる。また、このハイブリッドＩＣ１０では、高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２との分離及び絶縁が確実に確保される。

また、いわゆるＤＩＰ（デュアルインライン）構成で小型化が容易であるので、ハイブリッドＩＣ１０の実装時の取り扱いやすさ（部品自立、自動挿入機対応可能）や耐震性を所望に実現できる。一般に、シングル構造だと耐震性が低い傾向がある。さらに、メインＰＣＢ９０側でハイブリッドＩＣ１０の下のスペースが使用可能であり、さらにハイブリッドＩＣ１０の低背化が実現できる。

また、特別な工法を必要としないため、特殊工法を採用することにともなうコストアップを回避することができ、作業者の特別な技術習得を必要とせず、ハンドリングが容易であって、確実な防湿コーティングが可能である。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態のハイブリッドＩＣ１１０は第１の実施形態の変形例であって端子（Ａ端子１３０Ａ、Ｂ端子１３０Ｂ）の接続態様が異なる。ここでは異なる構成に着目して説明する。

図２は本実施形態のハイブリッドＩＣ１１０を示す図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は高圧ＰＣＢ２１と低圧ＰＣＢ２２とを分離して示す側面図である。高圧ＰＣＢ１２１と低圧ＰＣＢ１２２との配置及びマウントされる電子部品１５１は第１の実施形態と同様で、高圧ＰＣＢ１２１が上側で低圧ＰＣＢ１２２が下側になる階層構造となっている。

本実施形態の端子はＡ端子１３０ＡとＢ端子１３０Ｂの２種類が用いられている。Ａ端子１３０Ａは高圧ＰＣＢ１２１に接続される。Ｂ端子１３０Ｂは低圧ＰＣＢ１２２に接続される。

したがって、Ａ端子１３０Ａは長さが長く、Ｂ端子１３０Ｂは長さが短い。つまり、Ａ端子１３０Ａの先端から順に第１接続部１３１Ａと第２接続部１３２Ａがベース部１３５Ａから垂直（横方向）に延出している。第１接続部１３１Ａは高圧ＰＣＢ１２１の上側面に接続され、第２接続部１３２Ａは高圧ＰＣＢ１２１の下側面に接続される。

同様に、Ｂ端子１３０Ｂの先端から順に第１接続部１３１Ｂと第２接続部１３２Ｂがベース部１３５Ｂから垂直（横方向）に延出している。第１接続部１３１Ｂは低圧ＰＣＢ１２２の上側面に接続され、第２接続部１３２Ｂは低圧ＰＣＢ１２２の下側面に接続される。

図２（ｃ）に示すように、メインＰＣＢ１９０に実装する場合には、Ｂ端子１３０Ｂが取り付けられた低圧ＰＣＢ１２２をまずメインＰＣＢ１９０に実装した後、Ａ端子１３０Ａが取り付けられた高圧ＰＣＢ１２１を低圧ＰＣＢ１２２の上を覆うようにメインＰＣＢ１９０に取り付ける。なお、このような取り付け態様のため、当然にＡ端子１３０ＡとＢ端子１３０Ｂとの各基板面への取り付け位置は重ならないように設定されている。

以上、本実施形態によると第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、高圧ＰＣＢ１２１と低圧ＰＣＢ１２２とを別々にメインＰＣＢ１９０に固定するので、高圧ＰＣＢ１２１や低圧ＰＣＢ１２２の仕様違いや変更等に柔軟に対応することができる。なお、高圧ＰＣＢ１２１と低圧ＰＣＢ１２２との間の配線は、メインＰＣＢ１９０に設けられる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施の形態は第２の実施形態の変形例である。図３は、本実施形態のハイブリッドＩＣ１１０ａは、高圧ＰＣＢ１２１ａの基板と低圧ＰＣＢ１２２ａの基板の大きさが異なり、低圧ＰＣＢ１２２ａの方が幅方向（Ｂ端子１３０Ｂで挟まれる方向の長さ）に短くなっている。

したがって、メインＰＣＢ１９０に取り付けられた状態において、あたかも低圧ＰＣＢ１２２ａが高圧ＰＣＢ１２１ａの内部に収容されたような状態になる。このような構成を採用することで、Ａ端子１３０ＡとＢ端子１３０Ｂが重なることがないので、Ａ端子１３０ＡとＢ端子１３０Ｂの配置の自由度が向上する。

＜第４の実施形態＞
図４は本実施形態に係るハイブリッドＩＣ２１０の側面図を示した図であり、図４（ａ）はメインＰＣＢ２９０に固定前の高圧ＰＣＢ２２１と低圧ＰＣＢ２２２とが分離した状態を示し、図４（ｂ）はハイブリッドＩＣ２１０がメインＰＣＢ２９０に実装された状態を示している。

このハイブリッドＩＣ２１０は、高圧ＰＣＢ２２１と低圧ＰＣＢ２２２とを対面配置したうえで、各基板面をメインＰＣＢ２９０に垂直にして実装される。ここでは図示左側が高圧ＰＣＢ２２１で右側が低圧ＰＣＢ２２２となっている。

具体的には、ともに電子部品２５１がマウントされた高圧ＰＣＢ２２１と低圧ＰＣＢ２２２とが所定間隔離間して所定の端子２３０によって接続される。高圧ＰＣＢ２２１と低圧ＰＣＢ２２の間隔はマウントされる電子部品２５１によって定まる。

高圧ＰＣＢ２２１の下側端部には、メインＰＣＢ固定用端子２４０が取り付けられている。メインＰＣＢ固定用端子２４０は、上側の端部が二股状に分離した接続部２４１が形成されており、高圧ＰＣＢ２２１の端部を挟持する。必要に応じて接続部２４１に挟持される部分には回路パターンが印刷されている。

同様に、低圧ＰＣＢ２２２の下側端部には、メインＰＣＢ固定用端子２４０が取り付けられている。メインＰＣＢ固定用端子２４０は、上側の端部が二股状に分離した接続部２４１が形成されており、低圧ＰＣＢ２２２の端部を挟持する。必要に応じて接続部２４１に挟持される部分には回路パターンが印刷されている。

そして、メインＰＣＢ固定用端子２４０が取り付けられ端子２３０によって一体に構成された高圧ＰＣＢ２２１と低圧ＰＣＢ２２２とが、メインＰＣＢ固定用端子２４０の分離していない下側端部をメインＰＣＢ２９０に取り付けることで実装が完了する。

本実施形態では、シングルライン構造の高圧ＰＣＢ２２１と低圧ＰＣＢ２２２とをそれぞれに形成して、端子２３０で両者間を接続したツイン構造のハイブリッドＩＣ２１０として一体化している。そのため、ハイブリッドＩＣ２１０は耐振動的に有利なＤＩＰ構造を実現できる。また、高圧ＰＣＢ２２１と低圧ＰＣＢ２２２との間に別の配線は不要となる。

＜第５の実施形態＞
図５は本実施形態に係るハイブリッドＩＣ３１０の側面図を示した図であり、図５（ａ）はメインＰＣＢ３９０に固定前の高圧ＰＣＢ３２１と低圧ＰＣＢ３２２とが分離した状態を示し、図５（ｂ）はハイブリッドＩＣ３１０がメインＰＣＢ３９０に実装された状態を示している。

本実施形態は、第４の実施形態の変形例であって高圧ＰＣＢ３２１と低圧ＰＣＢ３２２との接続には、図４の端子２３０ではなく、スペーサー３３０を用いている。

メインＰＣＢ固定用端子３４０の形状や、マウントされる電子部品３５１、メインＰＣＢ３９０との実装態様は第４の実施形態と同様である。なお、高圧ＰＣＢ３２１と低圧ＰＣＢ３２２との間の配線は、メインＰＣＢ３９０に設けられる。

このように、シングルライン構造の高圧ＰＣＢ３２１と低圧ＰＣＢ３２２それぞれに作成し、メインＰＣＢ３９０へ実装時に高圧ＰＣＢ３２１と低圧ＰＣＢ３２２を結合させることでツイン構造とし一体化させ、耐振的に有利なＤＩＰ構造として構成することができる。高圧ＰＣＢ３２１と低圧ＰＣＢ３２２それぞれは一般的な工法で製造可能であり、コスト抑制に繋がる。

図６を参照して第１〜４の実施形態のハイブリッドＩＣの特徴を纏めて説明する。
従来では、基板一枚構成のＤＩＰ構造のハイブリッドＩＣ上で、高圧回路エリア／低圧回路エリアが分離して配置されていた。したがって、低背実装には有利であったが実装面積が非常に広くなってしまうことがあった。

一方、第１〜３の実施形態では、実装面積を一定範囲内にとどめつつ低背実装が可能となった。また、第４、５の実施形態では、低背化には若干不利な点もあるものの実装面積を大幅に小さくできる。

また、防湿剤コーティング処理に関して、塗布ムラ、ピンホール等を考慮すると、防湿剤にハイブリッドＩＣを浸漬（ディッピング）させる工法が、より確実なコーティングが可能となる工法であるが、第１の実施形態のハイブリッドＩＣ１０及び第４の実施形態のハイブリッドＩＣ２１０では、完成後（メインＰＣＢへの実装直前に）、浸漬法でのコーティングが可能である。また、第２、３、５の実施形態のハイブリッドＩＣ１１０、１１０ａ、３１０では、各ＨＩＣ（高圧ＰＣＢ又は低圧ＰＣＢ）毎に浸漬法でコーティングし、その後メインＰＣＢ実装時に重ね合わせ可能である。このように、いずれも浸漬法対応可能となる。

高圧ＰＣＢ／低圧ＰＣＢ配置の汎用性に関しては、高圧ＰＣＢ／低圧ＰＣＢの第1−３の実施形態における上下配置、第３、４の実施形態における左右の配置は、上述の配置に限定するものではなく、絶縁レベル・部品構成・実装するメインＰＣＢの状況、その他諸条件により、入れ替えての構成も可能である。例えば、第１の実施形態において、必要以上に端子３０の長さを長くしたくなければ、高さのある電子部品５１を最上面に配置することで対応できる。また、外部からの感電を防止したい場合なら、高圧ＰＣＢ２１を下側に配置することで対応することができる。さらに、低圧ＰＣＢ２２をメインＰＣＢ側に取り込みたい場合には、低圧ＰＣＢ２２を排除して高圧ＰＣＢ２１のみとすることも可能である。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０、１１０、１１０ａ、２１０、３１０ ハイブリッドＩＣ（回路装置）
２１、１２１，２２１、３２１ 高圧ＰＣＢ
２２、１２２，２２２、３２２ 低圧ＰＣＢ
３０、２３０ 端子
３１〜３４ 第１〜第４接続部
３５、１３５Ａ、１３５Ｂ ベース部
５１、１５１、２５１、３５１ 電子部品
１３０Ａ Ａ端子
１３０Ｂ Ｂ端子
２４０ メインＰＣＢ固定用端子
２４１ 接続部
９０、１９０、２９０、３９０ メインＰＣＢ（メイン基板）

Claims (5)

1. 高圧回路と低圧回路とを備えた回路装置であって、
   前記高圧回路と前記低圧回路とは各基板面を対向して配置されて、メイン基板にＤＩＰ構造で固定される固定手段を有することを特徴とする回路装置。
2. 前記固定手段は接続端子であって、前記固定手段を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
3. 前記接続端子は、前記高圧回路と前記低圧回路とを共通に接続するとともに、前記高圧回路と前記低圧回路のそれぞれの基板の面に接続する複数の接続部を備えることを特徴とする請求項２に記載の回路装置。
4. 前記高圧回路と前記低圧回路とは、前記メイン基板に対して基板面を平行に配置されて固定されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の回路装置。
5. 前記高圧回路と前記低圧回路とは、各基板面を前記メイン基板に対して垂直に配置されており、
   前記固定手段は、前記高圧回路と前記低圧回路のそれぞれに対して設けられており、一方の端部が分岐して各基板面の両面に接続可能に構成された端子であることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。

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