JPH06152146A - 電源装置の配線基板 - Google Patents

電源装置の配線基板

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Publication number
JPH06152146A
JPH06152146A JP4293234A JP29323492A JPH06152146A JP H06152146 A JPH06152146 A JP H06152146A JP 4293234 A JP4293234 A JP 4293234A JP 29323492 A JP29323492 A JP 29323492A JP H06152146 A JPH06152146 A JP H06152146A
Authority
JP
Japan
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insulating layer
metal
supply device
power supply
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4293234A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadao Okochi
貞男 大河内
Kiyotaka Tsunoda
清隆 角田
Norio Kasama
則夫 笠間
Mitsuhisa Yabuta
光久 薮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4293234A priority Critical patent/JPH06152146A/ja
Publication of JPH06152146A publication Critical patent/JPH06152146A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】電源装置の安全性を向上する。 【構成】この電源装置の配線基板は、金属ベース1上に
電源装置の1次側回路および2次側回路をそれぞれ実装
してなる配線基板において、金属ベース1上に設けられ
た第1絶縁層2と、この第1絶縁層2上に併設された金
属層3、4と、各金属層3、4上に設けられた第2絶縁
層5と、金属層3のパターンエリア上の第2絶縁層5上
に設けられ、1次側回路を構成する電子部品を実装され
る導体パターン6と、金属層4のパターンエリア上の第
2絶縁層5上に設けられ、2次側回路を構成する電子部
品を実装される導体パターン7とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば金属ベースを用
いたOA機器用のスイッチング電源やACアダプタなど
の電源装置の配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、例えばOA機器などに用いられる
電源装置は小型化される傾向にあり、その内部に多くの
発熱部品を実装していることから、長時間使用にも耐え
得るように安全性を向上することが望まれている。
【0003】通常、電源装置は、紙フェノールやガラス
エポキシなど樹脂材料をベースにした基板上に、入力側
(1次側回路)と出力側(2次側回路)との各配線を施
して配線基板を形成し、この配線基板上にさまざまな電
子部品を実装した後、配線基板を筺体内に収容すること
により得られる。
【0004】ところで、近年、電源装置は小型化される
傾向にあり、その筺体は小型に、しかも感電防止の点か
ら密閉型にされることが多い。このため、筺体内は冷却
効率が悪く、特に密閉型の場合などは空気の対流がない
ため、内部の配線基板や部品などに対する冷却効果は期
待できない。
【0005】一方、電源装置が動作中には、筺体内の電
子部品、例えば半導体素子、トランスおよび電力抵抗な
どの熱を発する部品が温度上昇し、配線基板が熱伝導率
の低い樹脂がベースになっているのも影響して、それぞ
れの部品の許容温度を越えてしまい、この結果、動作が
不安定になることがある。
【0006】そこで、上記部品の温度上昇を軽減する目
的で、近年では、配線基板の基材に伝熱性のよい金属ベ
ースなどの金属基板が使用されている。
【0007】この場合、図4に示すように、金属ベース
41上には、薄い絶縁層42を介して一次側回路の配線
として導体パターン43と、2次側回路の配線として導
体パターン44とが離間して形成される。この絶縁層4
2は、上下の金属層を絶縁するためと熱の伝達を効率よ
く行うために、金属ベース41上に樹脂コーティング、
例えばエポキシ吹き付け粉体塗装などが薄く施され、そ
の厚さは100 μm程度に形成される。
【0008】しかしながら、この金属ベース41を用い
たスイッチング電源を動作させた場合、金属で挟まれた
部分とそうでない部分とでは電荷の集中度合いが異な
り、特に導体パターン43、44の各縁端部には電界強
度の歪みが生じる。この影響で薄い絶縁層42には、例
えばコロナ放電Xなどが発生し、わずか100 μm程度の
絶縁層42は時間経過に伴って劣化する。そして、この
絶縁層42の劣化が進むにつれて絶縁層42には、例え
ば亀裂などが生じてそこから絶縁破壊が起こり、最悪の
場合、導体パターン43と導体パターン44とが金属ベ
ース41を通じて導通してしまい、電源装置そのものの
安全性が損なわれることがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように上述した従
来の電源装置の配線基板では、電源装置内部の温度軽減
対策のため、伝熱性のよい金属基板が用いられるように
なったが、導体パターンと金属基板間に薄い絶縁層を挟
む必要がある。このため、電源装置の動作中に絶縁層が
劣化し、これが進むと電源装置の安全性が損なわれると
いう問題があった。
【0010】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、導体パターンから金属基板に熱をよく
伝え、かつ金属間の絶縁を維持でき、この結果、電源装
置の安全性を向上することのできる配線基板を提供する
ことを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置の配線
基板は上記した目的を達成するために、金属基板と、こ
の金属基板上に設けられた第1絶縁層と、この第1絶縁
層上に設けられた金属層と、この金属層上に設けられた
第2絶縁層と、この第2絶縁層上に前記金属層と平面上
少なくとも重なるように設けられ、電源装置の電源回路
を構成する電子部品が実装される導体パターンとを具備
している。
【0012】また、この電源装置の配線基板は、金属基
板上に電源装置の1次側回路および2次側回路をそれぞ
れ実装してなる配線基板において、前記金属基板上に設
けられた第1絶縁層と、この第1絶縁層上の、前記1次
側回路および2次側回路にそれぞれ対応する2つの位置
に離間して併設された第1および第2金属層と、これら
第1および第2金属層上に設けられた第2絶縁層と、前
記第1金属層に対応する前記第2絶縁層上の位置に設け
られ、前記1次側回路を構成する電子部品が実装される
第1の導体パターンと、前記第2金属層に対応する前記
第2絶縁層上の位置に設けられ、前記2次側回路を構成
する電子部品が実装される第2の導体パターンとを具備
している。
【0013】さらに、この電源装置の配線基板は金属基
板上に電源装置の1次側回路および2次側回路をそれぞ
れ実装してなる配線基板において、前記金属基板上に設
けられた第1絶縁層と、この第1絶縁層上の、前記1次
側回路および2次側回路にそれぞれ対応する2つの位置
に離間して併設された第1および第2の金属層と、これ
ら第1および第2の金属層上に設けられた第2絶縁層
と、この第2絶縁層上の、前記第1の金属層と平面上少
なくとも重なる位置に設けられ、前記1次側回路を構成
する電子部品が実装される第1の導体パターンと、前記
第2絶縁層上の、前記第2の金属層と平面上少なくとも
重なる位置に設けられ、前記2次側回路を構成する電子
部品が実装される第2の導体パターンとを具備してい
る。
【0014】
【作用】本発明では、電源装置が動作中、1次側回路お
よび2次側回路の各電子部品に発生した熱は、それぞれ
が実装されている導体パターンより第2絶縁層を通じて
第1および第2の各金属層に伝達され、各金属層より第
1絶縁層を通じて金属基板に伝達される。
【0015】すなわち、絶縁層を2層に厚く形成したに
もかかわらず、導体パターンより従来同様の間隔で金属
基板に伝熱できる。
【0016】また、第2絶縁層上に第1および第2金属
層にそれぞれ対応するように第1および第2の導体パタ
ーンを形成したことにより、各導体パターンの縁端部と
対応する金属層の縁端部との距離が離れたので、第2絶
縁層が各金属層から電界強度の歪みの影響を受け難くな
り、電位分布がほぼ均等になり、第1および第2絶縁層
が劣化し難くなる。特に各金属層の下の絶縁層は劣化す
ることがなくなる。
【0017】この結果、伝熱性を低下させることなく第
1および第2の導体パターンと金属基板との絶縁状態を
それぞれ維持できるようになり、電源装置の安全性を向
上することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【0019】図1は本発明に係る一実施例の電源装置の
配線基板の平面図、図2は図1のA−A断面図、図3は
図2の各距離を説明するための図である。
【0020】図1および図2において、1はこの電源装
置の配線基板の基材としての金属ベースである。この金
属ベース1には、例えばアルミニウムおよび鉄などの伝
熱性のよい金属材料が用いられている。この金属ベース
1上には、第1絶縁層2が形成されている。この第1絶
縁層2の上には、第1および第2金属層3、4がそれぞ
れ離間して併設されている。これらの金属層3、4は、
例えば銅箔サブトラクト法やアディティブ法などにより
形成することができる。また、この第1絶縁層2の上に
は、これらの金属層3、4を少なくとも覆うように第2
絶縁層5が形成されている。この第2絶縁層5と上述し
た第1絶縁層2は、それぞれ樹脂コーティング、プリプ
レグ加工および絶縁フィルムの接着などさまざまな技術
を用いて薄く形成されている。この第2絶縁層5の上に
は、この配線基板を上方から平面的に透視してみた状態
(以下、平面上と称す)で、この第2絶縁層5を介した
金属層3上の領域内に1次側回路(電源回路の入力側)
の導体パターン6が形成されている。また、同様に、こ
の第2絶縁層5の上には、この第2絶縁層5を介した金
属層4上の領域内に2次側回路(電源回路の出力側)の
導体パターン7が形成されている。これらの導体パター
ン6、7は、例えば銅箔などがエッチングされた配線パ
ターンである。導体パターン6内には、1次側回路の配
線が設けられており、この1次側回路を構成する電子部
品が実装されている。また、導体パターン7内には、2
次側回路の配線が設けられており、この2次側回路を構
成する電子部品が実装されている。なお、それぞれのエ
リア内には、1次側および2次側回路を構成する電子部
品の露出充電部なども収められている。また、これらの
電子部品には、例えば半導体素子、トランスおよび電力
抵抗などの発熱部品などが含まれている。このように形
成された配線基板は、図示しない筺体に収容されて電源
装置となる。
【0021】なお、図3において、Cr1 は絶縁層2、5
の厚さ方向の距離を含まない金属ベース1と導体パター
ン6との沿面距離、Cr2 は導体パターン6と導体パター
ン7との沿面距離、Cr3 は絶縁層2、5の厚さ方向の距
離を含まない金属ベース1と導体パターン7との沿面距
離、l1、l2、l3は絶縁層内における電位の異なる金属間
絶縁距離である。本実施例では、Cr1 >l1、Cr2 >l2、
Cr3 >l3となるように、導体パターン6、7よりも金属
層3、4を広く形成した。なお、場合によっては、Cr1
=l1、Cr2 =l2、Cr3 =l3としてもよい。
【0022】このように配線基板を形成した場合、金属
ベース1の電位は、接地と非接地の2つに設定できる。
例えば接地とした場合の各沿面距離Cr1 、Cr2 、Cr3
は、それぞれ安全規格に準じて定める必要がある。
【0023】一方、本実施例のように金属層3、4を非
接地として、かつ互いを離間して設け、さらに、図示し
ない筺体から金属ベース1を絶縁した場合、いわゆる2
重絶縁構造となるが、この場合、金属層3、4は1次側
回路(導体パターン6)と2次側回路(導体パターン
7)との中間の電位に帯電する。このとき、沿面距離部
分で負担する電界強度を一様にするために、Cr1 をCr2
/2に近似させ、かつCr3 をCr2 /2に近似させること
が望ましい。
【0024】この電源装置を動作させると、各導体パタ
ーン6、7の縁端部に接した絶縁層5の部分は、下側の
金属層3、4の縁端部からの距離が遠くなった分、電界
強度の歪みの影響を受け難くなり絶縁層5の電位がほぼ
均等になる。これによって、コロナ放電などの電気的ス
トレスの発生が妨げられるようになり絶縁層5が劣化し
難くなる。特に金属層3、4から下の絶縁層2は劣化す
ることがなくなり、第1の導体パターン6と金属基板1
との絶縁状態や、第2の導体パターン7と金属基板1と
の絶縁状態などがそれぞれ維持されるようになる。
【0025】一方、電源装置の動作に伴い導体パターン
6、7上に実装された電子部品の温度は、徐々に上昇し
てゆくが、その熱は絶縁層を2重(絶縁層2および絶縁
層5)に形成したにもかかわらず、従来とほぼ同様な距
離(厚さ)に位置する金属層3、4にそれぞれ伝達さ
れ、これらの金属層3、4を介して金属ベース1に伝達
され放熱されるので、許容温度を越えるまでに部品温度
は上昇しなくなる。
【0026】このように本実施例の電源装置の配線基板
によれば、絶縁層2、5の間に金属層3、4をそれぞれ
挟んだことにより、それぞれの層で電界強度が弱めら
れ、導体パターン6、7および金属ベース1間の絶縁層
2、5に印加される電位分布がほぼ均等になるので絶縁
層2、5が劣化し難くなる。特に金属層3、4より下層
の絶縁層2の劣化は防止できる。
【0027】また、各電子部品より発せられた熱は、導
体パターン6、7上よりそれぞれの金属層3、4を介し
て金属ベース1に伝達されるので絶縁層が厚くなったに
もかかわらず、従来の金属ベースとほぼ同様に放熱で
き、電源装置の筺体内の温度上昇を軽減することができ
る。
【0028】この結果、例えば電源装置の動作寿命が長
くなるなど電源装置の安全性が高められる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電源装置の
配線基板によれば、金属基板上に第1および第2の絶縁
層を設け、互いの絶縁層間に第1および第2金属層を併
設したことによって、導体パターンよりの電気的ストレ
スから各金属層が絶縁層を保護し、かつ伝熱性も低下せ
ずに第1および第2の導体パターン上の電子部品の温度
上昇を軽減できるので、電源装置の安全性を向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例の電源装置の配線基板の
構成を示す平面図である。
【図2】図1の配線基板のA−A断面図である。
【図3】図2の配線基板の各金属間距離を示す図であ
る。
【図4】従来の配線基板を示す断面図である。
【符号の説明】
1…金属ベース、2…第1絶縁層、3…第1金属層、4
…第2金属層、5…第2絶縁層、6…第1の導体パター
ン、7…第2の導体パターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薮田 光久 東京都青梅市末広町2丁目9番地 株式会 社東芝青梅工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属基板と、 この金属基板上に設けられた第1絶縁層と、 この第1絶縁層上に設けられた金属層と、 この金属層上に設けられた第2絶縁層と、 この第2絶縁層上に前記金属層と平面上少なくとも重な
    るように設けられ、電源装置の電源回路を構成する電子
    部品が実装される導体パターンとを具備したことを特徴
    とする電源装置の配線基板。
  2. 【請求項2】 金属基板上に電源装置の1次側回路およ
    び2次側回路をそれぞれ実装してなる配線基板におい
    て、 前記金属基板上に設けられた第1絶縁層と、 この第1絶縁層上の、前記1次側回路および2次側回路
    にそれぞれ対応する2つの位置に離間して併設された第
    1および第2金属層と、 これら第1および第2金属層上に設けられた第2絶縁層
    と、 前記第1金属層に対応する前記第2絶縁層上の位置に設
    けられ、前記1次側回路を構成する電子部品が実装され
    る第1の導体パターンと、 前記第2金属層に対応する前記第2絶縁層上の位置に設
    けられ、前記2次側回路を構成する電子部品が実装され
    る第2の導体パターンとを具備したことを特徴とする電
    源装置の配線基板。
  3. 【請求項3】 金属基板上に電源装置の1次側回路およ
    び2次側回路をそれぞれ実装してなる配線基板におい
    て、 前記金属基板上に設けられた第1絶縁層と、 この第1絶縁層上の、前記1次側回路および2次側回路
    にそれぞれ対応する2つの位置に離間して併設された第
    1および第2の金属層と、 これら第1および第2の金属層上に設けられた第2絶縁
    層と、 この第2絶縁層上の、前記第1の金属層と平面上少なく
    とも重なる位置に設けられ、前記1次側回路を構成する
    電子部品が実装される第1の導体パターンと、 前記第2絶縁層上の、前記第2の金属層と平面上少なく
    とも重なる位置に設けられ、前記2次側回路を構成する
    電子部品が実装される第2の導体パターンとを具備した
    ことを特徴とする電源装置の配線基板。
JP4293234A 1992-10-30 1992-10-30 電源装置の配線基板 Withdrawn JPH06152146A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6440574B2 (en) 1998-08-05 2002-08-27 Infineon Technologies Ag Substrate for high-voltage modules
JP2008187107A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 配線板
WO2009133863A1 (ja) 2008-04-28 2009-11-05 国立大学法人浜松医科大学 Ep1アゴニストを含有してなる免疫増強剤

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6440574B2 (en) 1998-08-05 2002-08-27 Infineon Technologies Ag Substrate for high-voltage modules
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