CN102360808B - 线圈基板结构、基板保持结构以及转换电源装置 - Google Patents

线圈基板结构、基板保持结构以及转换电源装置 Download PDF

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Abstract

提供一种提高散热性且充分地确保安装区域的线圈基板结构以及转换电源装置。线圈基板结构(100)具备：具有一次侧变压器线圈部(41)的第1线圈基板(110)、与该第1线圈基板(110)重叠且具有二次侧变压器线圈部(42)的第2线圈基板(120)、用于磁连接变压器线圈部(41、42)的变压器铁芯(130)。在此，线圈基板(110、120)以变压器线圈部(41、42)在基板厚度方向上重叠的方式彼此错开地重叠，因此，能够增大线圈基板(110、120)的散热面面积。此外，在变压器线圈部(41、42)中，从基板厚度方向看时，输送方向(A)的宽度小于与该输送方向(A)交叉的交叉方向(B)的宽度。因此，能够在输送方向(A)上缩小线圈基板(110、120)的层叠区域。

Description

线圈基板结构、基板保持结构以及转换电源装置
本申请是申请日为2009年12月28日、申请号为200910261145.6、发明名称为线圈基板结构、基板保持结构以及转换电源装置的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及线圈基板结构、基板保持结构以及转换电源装置。
背景技术
作为现有的线圈基板结构，已知具备：具有一次侧变压器线圈部的第1线圈基板、具有二次侧变压器线圈部的第2线圈基板、以及用于磁连接一次侧和二次侧变压器线圈部的变压器铁芯(参照例如日本专利特开2005-38872号公报)。这样的线圈基板结构中的第1和第2线圈基板相互重叠，使得一次侧和二次侧变压器线圈部在基板厚度方向上重叠。
此外，作为现有的基板保持结构，已知具备：电路基板、载置有电路基板的筐体、安装于电路基板的安装部件、以及将被安装的安装部件向筐体推压的推压部材(参照例如日本专利实开平01-139494号公报)。
然而，在近来的线圈基板结构中，需要提高散热性，期望能够进一步从第1和第2线圈基板散热。此外，在如上所述的线圈基板结构中，要求进一步小型化，伴随着这一要求，需要即使实现小型化也能够充分地确保安装区域(即第1和第2线圈基板中可搭载安装部件的区域)。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供能够提高散热性并且可以充分地确保安装区域的线圈基板结构以及转换电源装置。
为了解决上述问题，本发明所涉及的线圈基板结构为具备以下构成的线圈基板结构：具有一次侧变压器线圈部的第1线圈基板、以及与第1线圈基板重叠且具有二次侧变压器线圈部的第2线圈基板，一次侧和二次侧变压器线圈部被构成为包含从基板厚度方向看时延伸为漩涡状的导体图案，第1和第2线圈基板以一次侧和二次侧变压器线圈部在基板厚度方向上重叠的方式彼此错开地重叠，在一次侧和二次侧变压器线圈部中，在从基板厚度方向看时，规定方向上的宽度小于与该规定方向交叉的交叉方向上的宽度。
在本发明的线圈基板结构中，由于第1和第2线圈基板彼此错开地重叠，因此与第1和第2线圈基板以彼此一致的方式重叠的结构相比，能够增加其外表面、即散热面的面积。在此，第1和第2线圈基板彼此重叠的区域为一次侧和二次侧变压器线圈部在基板厚度方向上重叠的区域，由于安装部件的散热路径变长，因此在该区域中，难以搭载发热量大的安装部件。对此，在本发明中，由于从基板厚度方向看时，一次侧和二次侧变压器线圈部中的规定方向上的宽度变小，因此第1和第2线圈基板彼此重叠的区域在规定方向上缩小。因此，即使在例如线圈基板结构小型化了的情况下，也可以充分地确保安装区域。即根据本发明，能够提高散热性并且可以充分地确保安装区域。
此外，优选本发明的线圈基板结构为从第1线圈基板侧向第2线圈基板侧输送电力的线圈基板结构，并且规定方向为沿着电力的输送方向的方向。在这种情况下，由于也缩短了线圈基板结构中的电力输送长度，因此可以减少线圈基板结构的电力损失。
此外，存在下述情况：在导体图案中，规定方向上的导体宽度小于交叉方向上的导体宽度。
此外，优选具有散热部材，该散热部材与第1和第2线圈基板中搭载有安装部件的一个主面的相反侧的另一个主面接触。在这种情况下，搭载于一个主面的安装部件的热量经由第1和第2线圈基板而向散热部材传导，并在散热部材散热。这样，能够进一步使安装部件的热量散热，从而可以进一步提高散热性。
此时，优选第1和第2线圈基板重叠，使得两者中发热量高的一方位于散热部材侧。在这种情况下，例如如图6(a)所示，在位于散热板140侧的一个线圈基板120中，与另一个线圈基板110相比，能够增大与散热板140的接触面积。因此，通过使发热量大的线圈基板120位于散热板140侧而重叠，能够使线圈基板结构100的热量有效地散热。
此外，作为充分发挥上述作用效果的结构，具体来说，可以举出如下结构，即第1和第2线圈基板呈长板状，并且在长度方向上彼此错开地重叠，在一次侧和二次侧变压器线圈部中，从基板厚度方向看时，作为规定方向的长度方向上的宽度小于作为交叉方向的宽度方向上的宽度。
此外，存在下述情况：本发明的线圈基板结构还具有用于磁连接一次侧和二次侧变压器线圈部的变压器铁芯，在一次侧和二次侧变压器线圈部上分别形成有变压器铁芯插通的贯通孔，导体图案以贯通孔为中心延伸为漩涡状。
此外，本发明所涉及的转换电源装置的特征在于，具备上述线圈基板结构。在该转换电源装置中，也可以达到上述提高散热性并且充分地确保安装区域的效果。在此，作为转换电源装置，可以举出例如DC-DC变换器或AC-DC变换器。
在此，在如上所述的基板保持结构中，由于通常利用螺钉等的固定件而将电路基板固定于筐体，因此，存在由于该固定而产生使电路基板弯曲的应力的情况。因此，存在电路基板容易产生翘曲或弯曲、从而使电路基板与筐体的紧贴性降低之虞。进而，若利用螺钉等的固定件而将电路基板固定，则由于电路基板与筐体的热膨胀系数的不同，容易产生由于温度变化而导致的电路基板的翘曲或弯曲，这也可能会造成电路基板与筐体的紧贴性降低。
此外，在近来的线圈基板结构中，要求进一步的小型化。因此，伴随着这样的要求，需要即使在例如被小型化了的情况下，也能够确保安装区域(即在电路基板上可安装安装部件的区域)。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够确保安装区域并提高电路基板与筐体的紧贴性的基板保持结构以及转换电源装置。
为了解决上述问题，本发明所涉及的基板保持结构的特征在于，为具备构成规定电路的电路基板且保持该电路基板的基板保持结构，具备：载置有电路基板的筐体、安装于电路基板的安装部件、将被安装的安装部件向筐体推压的推压部材、以及构成规定电路且贯通电路基板并且被卡止于筐体的贯通部材，电路基板的沿其主面的方向上的偏移仅由贯通部材控制。
在该基板保持结构中，通过利用推压部材推压安装部件，电路基板在其厚度方向上相对于筐体被按压。此外，贯通部材贯通电路基板，电路基板的沿其主面的方向上的偏移(以下简称为“偏移”)仅由该贯通部材控制。因此，对电路基板而言，允许大小为与贯通部材之间的间隙大小的偏移并被固定于筐体。因此，能够释放在电路基板上产生的应力，从而防止翘曲或弯曲的产生，并且可以提高电路基板与筐体之间的紧贴性。其结果，例如能够抑制电路基板的振动，并使来自电路基板的热量顺利地向筐体进行热传导。进而，由于贯通部材为构成规定电路的部材，因此，在固定电路基板时无须另外设置螺钉或销等的固定件，从而能够防止由于该固定件而使安装区域缩小。其结果，根据本发明，可以确保安装区域并提高电路基板与筐体之间的紧贴性。
此外，作为很好地实现上述作用效果的结构，具体来说，可以举出贯通部材具有规定量的间隙并贯通电路基板的结构。此外，可以举出以下的结构，即电路基板具有第1线圈基板和第2线圈基板，其中，第1线圈基板具有一次侧变压器线圈部，第2线圈基板与该第1线圈基板重叠且具有二次侧变压器线圈部，贯通部材为用于将一次侧和二次侧变压器线圈部彼此磁连接的变压器铁芯。
此时，优选第1和第2线圈基板彼此错开地重叠，使得一次侧和二次侧变压器线圈部在基板厚度方向上重叠。在这种情况下，与第1和第2线圈基板以彼此一致的方式进行重叠的情况相比，能够增加第1和第2线圈基板的外表面、即散热面的面积，并可以提高散热性。
此外，优选筐体为用于使来自电路基板的热量散热的散热部材。在这种情况下，因为通过上述作用效果而提高了电路基板与筐体的紧贴性，因此被安装的安装部件的热量经由第1和第2线圈基板而进一步向散热部材进行热传导。这样，可以进一步提高散热性。
此外，本发明所涉及的转换电源的特征在于，具备上述基板保持结构。在该转换电源装置中，也可以得到上述确保安装区域且提高电路基板与筐体的紧贴性的效果。在此，作为转换电源装置，可以举出例如DC-DC变换器或AC-DC变换器。
此外，本发明所涉及的线圈基板结构的特征在于，为具备构成规定电路且具有一次侧变压器线圈部的第1线圈基板、以及与第1线圈基板重叠且构成规定电路并具有二次侧变压器线圈部的第2线圈基板的线圈基板结构，具有：载置有第1和第2线圈基板的筐体、安装于第1和第2线圈基板的安装部件、将被安装的安装部件向筐体推压的推压部材、以及构成规定电路、且贯通第1和第2线圈基板并且被卡止于筐体的贯通部材，第1和第2线圈基板的沿其主面的方向上的偏移仅由贯通部材控制，一次侧和二次侧变压器线圈部被构成为包含从基板厚度方向看时延伸为漩涡状的导体图案，第1和第2线圈基板彼此错开地重叠，使得一次侧和二次侧变压器线圈部在基板厚度方向上重叠，在一次侧和二次侧变压器线圈部中，在从基板厚度方向看时，规定方向上的宽度小于与该规定方向交叉的交叉方向上的宽度。
此外，本发明所涉及的转换电源的特征在于，具有上述线圈基板结构。
附图说明
图1为本发明的第1实施方式所涉及的转换电源装置的电路图。
图2为表示图1的转换电源装置中的线圈基板结构的主要部分的立体图。
图3为图2的线圈基板结构的分解立体图。
图4为表示图2的第1线圈基板的俯视图。
图5为表示图2的第2线圈基板的俯视图。
图6(a)为沿图2的VI-VI线的截面的模式图，图6(b)为现有的线圈基板中的与图6(a)相对应的模式图。
图7为变形例所涉及的转换电源装置中的线圈基板结构的分解立体图。
图8为本发明的第2实施方式所涉及的转换电源装置的电路图。
图9为表示图8的转换电源装置中的基板保持结构的主要部分的立体图。
图10为图9的基板保持结构的分解立体图。
图11为沿图9的XI-XI线的截面的模式图。
图12为变形例所涉及的基板保持结构中的与图11对应的模式图。
图13为现有的基板保持结构中的与图11对应的模式图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。在此，在以下的说明中，对同一或相当的要素赋予同一符号，省略重复的说明。
(第1实施方式)
图1为本发明的第1实施方式所涉及的转换电源装置的电路图。如图1所示，本实施方式的转换电源装置1为起到作为DC-DC变换器的作用的电源装置，将由高压电池等供给的高压的直流输入电压Vin变换为低压的直流输出电压Vout，并向低压电池等供给。
该转换电源装置1具有设置于一次侧高压线21与一次侧低压线22之间的转换电路2以及输入平滑电容器3、具有一次侧和二次侧变压器线圈部41、42的变压器4、连接于二次侧变压器线圈部42的整流电路5、连接于整流电路5的平滑电路6。
转换电路2被构成为由转换元件S1～S4构成的全桥式电路。转换电路2对应于例如由驱动电路(图中没有表示)供给的驱动信号而将施加于输入端子T1、T2之间的直流输入电压Vin变换为交流输入电压。
输入平滑电容器3将从输入端子T1、T2输入的直流输入电压Vin平滑化。变压器4使在转换电路2生成的交流输入电压变压，并输出交流输出电压。一次侧和二次侧变压器线圈部41、42的匝数比可以根据变压比而适当地设定。在此为3∶1的匝数比，因此，例如(3V，1A)的电力被变换为(1V，3A)的电力。二次侧变压器线圈部42为中心抽头型，经由连接部C以及输出线LO而被引导至输出端子T3。
整流电路5为由整流二极管5A、5B形成的单相全波整流型电路。各整流二极管5A、5B的阴极被连接于二次侧变压器线圈部42，而阳极被连接于接地线LG并被引导至输出端子T4。由此，整流电路5将来自变压器4的交流输出电压的各半短波期间分别整流并生成直流电压。
平滑电路6被构成为包含扼流圈61以及输出平滑电容器62。扼流圈61被插入配置于输出线LO。输出平滑电容器62被连接于输出线LO中的扼流圈61与接地线LG之间。由此，平滑电路6使在整流电路5中被整流的直流电压平滑化并生成直流输出电压Vout，并从输出端子T3、T4向低压电池等供给该直流输出电压Vout。
接着，详细说明构成上述电路的线圈基板结构。
图2为表示图1的转换电源装置中的线圈基板结构的主要部分的立体图，图3为图2的线圈基板结构的分解立体图。如图2、3所示，本实施方式的线圈基板结构100具有彼此错开并被层叠(重叠)的第1和第2线圈基板110、120、变压器铁芯130、散热板(散热部材)140。
该线圈基板结构100沿着输送方向A而从第1线圈基板110侧向第2线圈基板120侧输送(变换)电力。即输送方向(变换方向)A为在线圈基板结构100中电力被输送的矢量方向。
第1和第2线圈基板110、120是以输送方向A为长度方向的平板状的印刷基板。各第1和第2线圈基板110、120为含有树脂层(基材)7并且含有多层(在此，为上层以及内层的2层)的作为铜层等的金属层8的多层基板(参照图6)。金属层8为导体形成层，构成后述的导体图案44、46，并且构成连接这些图案与各安装部件9的布线导体。在金属层8之间，设置有未图示的层间连接部。此外，第1和第2线圈基板110、120的上表面(一个主面)110a、120a的必要部分被电阻(图中没有表示)覆盖。
图4为表示图2的第1线圈基板的俯视图。如图4所示，在第1线圈基板110上，从基板厚度方向(层叠方向)看时(从上表面110a侧看时)，在从其输送方向A的大致中央过渡到下游侧的区域中，设置有上述一次侧变压器线圈部41。在一次侧变压器线圈部41的大致中央位置上，形成有使变压器铁芯130插通的矩形的贯通孔43。并且，在该一次侧变压器线圈部41上，设置有以贯通孔43为中心而延伸为矩形漩涡状的导体图案44。
导体图案44为在第1线圈基板110的上表面110a侧由例如铜等形成的线圈图案。导体图案44被构成为沿输送方向A延伸的导电图案441与沿交叉方向B延伸的导电图案442连续。
在该导体图案44中，使输送方向A的导体宽度h1a小于与输送方向A交叉(在此为垂直)的方向B(以下称为“交叉方向B”)的导体宽度h1b。由此，在一次侧变压器线圈部41中，从基板厚度方向看时，输送方向(规定方向)A的宽度H1A小于交叉方向B的宽度H1B。换言之，在一次侧变压器线圈部41中，第1线圈基板110的长度方向的宽度H1A小于宽度方向的宽度H1B。
此外，导体图案44的始端S以及终端E根据例如制造上的要求而适当地构成。在图示的一个例子中，在从基板厚度方向看到的上表面110上，位于图示上侧的导电图案441的端部为始端S、位于贯通孔43的图示下侧的导电图案441的端部为终端E。因此，在输送方向A的下游侧区域延伸的导电图案442”的数量多于在输送方向A的上游侧区域延伸的导电图案442’的数量，导电图案442”的导体宽度h1a”小于导体图案442’的导体宽度h1a’。
此外，始端S通过由第1线圈基板110中的内层的金属层8形成的导体而被连接于上述转换电路2的上述转换元件S1、S2。此外，终端E通过由第1线圈基板110中的内层的金属层8形成的导体而被连接于上述转换电路2的上述转换元件S3、S4。
图5为表示图2的第2线圈基板的俯视图。如图5所示，在第2线圈基板120上，从基板厚度方向看时，在从其输送方向A的上游侧过渡到大致中央的区域中，设置有上述二次侧变压器线圈部42。在二次侧变压器线圈部42的大致中央位置上，形成有使变压器铁芯130插通的矩形的贯通孔45。并且，在该二次侧变压器线圈部42上，设置有以贯通孔45为中心而延伸为矩形漩涡状的导体图案46。
导体图案46为在第2线圈基板120的上表面120a侧由铜等形成的线圈图案。导体图案46被构成为沿输送方向A延伸的导电图案461与沿交叉方向B延伸的导电图案462连续。
在该导体图案46中，与上述一次侧变压器线圈部41同样地，使输送方向A的导体宽度h2a小于交叉方向B的导体宽度h2b。由此，在二次侧变压器线圈部42中，从基板厚度方向看时，输送方向A的宽度H2A也小于交叉方向B的宽度H2B。换言之，在二次侧变压器线圈部42中，第2线圈基板120的长度方向的宽度H2A也小于宽度方向的宽度H2B。
回到图2、3，上述的第1和第2线圈基板110、120彼此重叠，使得仅有一次侧和二次侧变压器线圈部41、42在基板厚度方向上重叠(即仅以一次侧和二次侧变压器线圈部41、42为层叠区域)，并且在输送方向A上彼此错开地重叠，使得贯通孔43、45彼此连通。在此，以第2线圈基板120位于散热板140侧(下侧)的方式进行层叠。
然后，在各第1和第2线圈基板110、120上，在各上表面110a、120a上以层叠区域以外的区域作为安装区域R，分别安装半导体部件等的安装部件9。具体而言，如图2所示，在第1线圈基板110的安装区域R搭载有上述转换元件S1～S4，并且在第2线圈基板120的安装区域R搭载有上述整流二极管5A、5B。
此外，作为转换元件，可以举出例如场效应晶体管(MOS-FET：Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)等。
此外，作为与上述扼流圈61对应的基板，第2线圈基板120至少具有由例如铁氧体(ferrite)等的磁性材料形成的铁芯122。该铁芯122内插于形成在第2线圈基板120中输送方向A的下游侧端部的矩形的贯通孔123(参照图5)内。
变压器铁芯130用于使一次侧和二次侧变压器线圈部41、42彼此磁连接，并构成上述变压器4。变压器铁芯130由例如铁氧体等的磁性材料构成。此外，如图3所示，变压器铁芯130包含作为所谓的U型铁芯的上部铁芯131以及作为所谓的I型铁芯的下部铁芯132，它们通过图中没有表示的固定部材而彼此连结并被固定。
该变压器铁芯130的上部铁芯131被内插于贯通孔43、45内。并且，以其铁芯131、132覆盖一次侧和二次侧变压器线圈部41、42的一部分的方式，将变压器铁芯130安装于第1和第2线圈基板110、120上。
散热板140使第1和第2线圈基板110、120的热量散热，同时使被安装的安装部件9的热量经由第1和第2线圈基板110、120而散热。该散热板140由例如铝形成，且具有比第1和第2线圈基板110、120的热传导率更高的热传导率。
此外，散热板140具有散热面141与散热面142，其中，散热面141与第1线圈基板110的下表面(另一个主面)110b相接触，散热面142与第2线圈基板120的下表面(另一个主面)120b相接触。这些散热面141、142被构成为在高度与第2线圈基板120的厚度相等的阶梯部143处连续。此外，在散热面142上，形成有沿着下部铁芯132的形状向下凹陷的凹部144，用于卡止下部铁芯132。
并且，在散热板140中，以将下部铁芯132配置于其凹部144的方式，在各散热面141、142上分别载置第1和第2线圈基板110、120。由此，如图6(a)所示，第1和第2线圈基板110、120的下表面110b、120b与散热板140接触。
具体而言，在第1和第2线圈基板110、120的下表面110b、120b中，除了对应于安装区域R的区域与散热面141、142接触之外，第2线圈基板120的下表面120b的层叠区域中未被变压器铁芯130覆盖的区域与散热面142接触。由此，使二次侧变压器线圈部42的一部分也与散热板140热接触，能够使散热面面积(与散热板的接触面积)进一步增大。而且，在此，在第2线圈基板120中输送方向A上游侧的侧面120c与阶梯部143接近或接触。
在被构成为如上所述的转换电源装置1中，从输入端子T1、T2供给的直流输入电压Vin被转换而生成交流输入电压，并向变压器4的一次侧变压器线圈部41供给。并且，生成的交流输入电压被变压，作为交流输出电压而从二次侧变压器线圈部42被输出。并且，该交流输出电压被整流电路5整流并且被平滑电路6平滑化，作为直流输出电压Vout而从输出端子T3、T4被输出。
如上所述，根据本实施方式，第1和第2线圈基板110、120彼此错开地重叠。因此，与第1和第2线圈基板110、120以彼此一致的方式重叠的现有的线圈基板结构(参照图6(b)，以下称为“现有基板结构”)200相比，能够增大第1和第2线圈基板110、120的散热面(外表面)的面积。其结果，可以提高线圈基板结构100的散热性。
此外，在安装区域R中，由于第1和第2线圈基板110、120没有重叠，因此与现有基板结构200相比，实现了以下的效果。即在将安装部件9的热量经由第1和第2线圈基板110、120而向散热板140进行热传播时，由于安装部件9的散热路径变短，因此能够减少由第1和第2线圈基板110、120导致的热阻，从而能够进一步提高散热性。此外，由于能够将第1和第2线圈基板110、120形成为很薄，因此可以低成本化。
在此，层叠区域为一次侧和二次侧变压器线圈部41、42在基板厚度方向上重叠的区域，由于安装部件9的散热路径变长，所以通常难以将发热量大的安装部件9搭载于层叠区域。针对这一点，如上所述，在本实施方式的一次侧和二次侧变压器线圈部41、42中，从基板厚度方向看时，输送方向A的宽度H1A、H2A变窄。因此，在本实施方式中，层叠区域在输送方向A上被缩小。其结果，可以使线圈基板结构100在输送方向A上小型化，并且可以充分地确保安装区域R。换言之，无需第1和第2线圈基板110、120的外形的大型化就能够充分地确保安装区域R。
因此，由于能够充分地确保散热区域与安装区域这两者，因而可以认为本实施方式为小型且散热性优异、并且实现了低成本化的实施方式。在此，随着第1和第2线圈基板110、120所包含的金属层8的层数增加，金属层8彼此之间的树脂层7的层数也增加，这样，从安装部件9至散热板140的热阻，即第1和第2线圈基板110、120的热阻变大，因此在含有较多的金属层的线圈基板中，上述降低热阻的效果变得更为显著。
进而，在本实施方式的线圈基板结构100中，如上所述，由于在输送方向A上小型化，因而缩小了线圈基板结构100的电力输送长度，从而可以降低线圈基板结构100的电力损失。
此外，如上所述，本实施方式使散热板140直接接触于第1和第2线圈基板110、120的下表面110b、120b的双方。这样，能够使安装部件9的热量经由第1和第2线圈基板110、120而向散热板140热传导，从而可以进一步使该安装部件9的热量散热。
然而，在本实施方式中，使在二次侧变压器线圈部42中流动的电流值大于在一次侧变压器线圈部41中流动的电流值，因此，具有二次侧变压器线圈部42的第2线圈基板120的发热量高于具有一次侧变压器线圈部41的第1线圈基板110。
针对这一点，在本实施方式中，以第2线圈基板120位于散热板140侧的方式彼此重叠第1和第2线圈基板110、120，第2线圈基板120的下表面120b的层叠区域的一部分也与散热板140接触。这样，能够使散热板140与第2线圈基板120的接触面积大于散热板140与第1线圈基板110的接触面积，从而能够使第2线圈基板120进一步散热而使线圈基板结构100的热量有效地散热。
而且，在本实施方式中，如上所述，第2线圈基板120的侧面120c与阶梯部143接近或接触，因此能够确保从侧面120c的散热路径，从而进一步提高散热性。即在本实施方式中，由于一次侧和二次侧变压器线圈部41、42上下重叠而构成变压器4，因此本实施方式的漏泄电感较小。
此外，在本实施方式中，使一次侧变压器线圈部41的匝数为3，使二次侧变压器线圈部42的匝数为1，然而，其匝数并不限于此。此外，也可以通过不仅在上层的金属层8、而且在内层的金属层8上也设置导体图案44、46，从而形成多层的导体图案44、46。例如，能够通过在第1线圈基板110侧的内层的金属层8上形成匝数为3的导体图案，使第1线圈基板110的匝数为6。而且，能够通过在内层的金属层8上也使变压器线圈部41、42的输送方向(规定方向)A的宽度比交叉方向B的宽度窄，从而无需增大变压器线圈部41、42的面积并增加匝数。
此外，在本实施方式中，在第1线圈基板110中，从位于层叠区域的相反侧的端部侧的端子电极(图中没有表示)输入高压的直流电压，在第2线圈基板中，从位于层叠区域的相反侧的端部侧的端子电极(图中没有表示)输出低压的直流电压。这样，在此，从第1线圈基板110的设置有转换元件S1～S4的区域经由一次侧和二次侧变压器线圈部41、42而到达第2线圈基板120的设置有整流二极管5A、5B的区域的方向为输送方向A。
以上，说明了本发明的最佳实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，在一次侧和二次侧变压器线圈部41、42中，分别在大致中央位置形成贯通孔43、45，但是，只要能发挥变压器4的功能，在一次侧和二次侧变压器线圈部41、42中，可以分别在各种位置形成贯通孔43、45。
例如，如图7所示，可以在一次侧和二次侧变压器线圈部41、42中，形成位于输送方向A的上游侧的贯通孔43A、45A。在该线圈基板结构100A的一次侧和二次侧变压器线圈部41、42中，由于扩大了贯通孔43A、45A的输送方向A的下游侧的区域，因此即使导电图案442”的数量多于导电图案442’的数量，也可以使导体宽度h1a”与导体宽度h1a’程度相同。这样，能够抑制由于导体幅面h1a”小而增加导电图案442”的发热量。
此外，在上述实施方式的变压器铁芯130中，使用U型铁芯作为上部铁芯131，使用I型铁芯作为下部铁芯132，但是，也可以使用E型铁芯作为上部铁芯，也可以使用I型铁芯或E型铁芯作为下部铁芯。此外，在上述实施方式中，使变压器线圈部41、42的输送方向A的宽度H1A、H2A较窄，但是，该宽度的方向不限于输送方向A，可以为各种的方向。
而且，作为转换电源装置1，不限于上述DC-DC变换器，也可以为AC-DC变换器。此外，在上述实施方式中，使转换电源装置1的上述电路为中心抽头型的共阳极，但是，也可以为例如中心抽头型的共阴极。进而，在上述实施方式中，使阶梯部143的高度与第2线圈基板120的厚度相等，但是，也可以使其比第2线圈基板120的厚度大(高)。
此外，在上述实施方式中，使用多层基板作为第1和第2线圈基板110、120，但是，也可以使用单层基板。进而，第1和第2线圈基板110、120的宽度也可以相互相同。
此外，在上述实施方式中，在彼此重叠(层叠)的第1和第2线圈基板110、120上，包含其相互接触的状态和相互不接触的状态，也包含将其重叠配置。
此外，在上述实施方式中，作为安装部件9，将转换元件S1～S4及整流二极管5A、5B等的功率半导体元件安装于第1和第2线圈基板110、120的上表面110a、120a，但是，也可以与该功率半导体元件一起表面安装例如线圈或电容器等的表面安装型的被动元件。在这种情况下，在第1和第2线圈基板110、120上，与搭载有功率半导体元件的部分对应的下表面110b、120b可以至少与散热板140接触。
(第2实施方式)
图8为本发明的第2实施方式所涉及的转换电源装置的电路图。如图8所示，本实施方式的转换电源装置301起到作为DC-DC变换器的作用，将从高压电池等供给的高压的直流输入电压Vin变换为低压的直流输出电压Vout，并向低压电池等供给。
该转换电源装置301具有设置于一次侧高压线321与一次侧低压线322之间的转换电路32以及输入平滑电容器33、具有一次侧和二次侧变压器线圈部341、342的变压器34、连接于二次侧变压器线圈部342的整流电路35、连接于整流电路35的平滑电路36。
转换电路32为由转换元件S31～S34构成的全桥型的电路结构。转换电路32对应于从例如驱动电路(图中没有表示)供给的驱动信号，将施加于输入端子T31、T32之间的直流输入电压Vin变换为交流输入电压。
输入平滑电容器33将从输入端子T31、T32输入的直流输入电压Vin平滑化。变压器34将在转换电路32生成的交流输入电压变压，并输出交流输出电流。一次侧和二次侧变压器线圈部341、342的匝数比根据变压比而适当地设定。在此，使一次侧变压器线圈部341的匝数多于二次侧变压器线圈部342的匝数。二次侧变压器线圈部342为中心抽头型，经由连接部C以及输出线LO而被引导至输出端子T33。
整流电路35为由整流二极管35A、35B形成的单相全波整流型电路。各整流二极管35A、35B的阴极被连接于二次侧变压器线圈部342，而阳极被连接于接地线LG，并被引导至输出端子T34。由此，整流电路35将来自变压器34的交流输出电压的各半短波期间分别整流并生成直流电压。
平滑电路36被构成为包含扼流圈361以及输出平滑电容器362。扼流圈361被插入配置于输出线LO。输出平滑电容器362被连接于输出线LO中的扼流圈361与接地线LG之间。由此，平滑电路36使在整流电路35生成的直流电压平滑化并生成直流输出电压Vout，并从输出端子T3、T4向低压电池等供给该直流输出电压Vout。
在被构成为如上所述的转换电源装置301中，从输入端子T31、T32供给的直流输入电压Vin被转换而生成交流输入电压，并向变压器34的一次侧变压器线圈部341供给。并且，生成的交流输入电压被变压，作为交流输出电压而从二次侧变压器线圈部342被输出。并且，该交流输出电压被整流电路35整流并且被平滑电路36平滑化，作为直流输出电压Vout而从输出端子T33、T34被输出。
接着，说明在转换电源装置301中用于保持线圈基板的基板保持结构。
图9为表示图8的转换电源装置中的基板保持结构的主要部分的立体图，图10为图9的基板保持结构的分解立体图。如图9、10所示，本实施方式的基板保持结构400具有彼此错开并层叠(重叠)的第1和第2线圈基板(电路基板)410、420、作为筐体的散热板(散热部材)430、变压器铁芯(贯通部材)440、扼流圈铁芯(贯通部材)450、第1和第2弹簧支持件(推压部材)460、470。
如图10所示，第1和第2线圈基板410、420为长平板状的印刷基板，并构成转换电源装置301的上述电路。
第1线圈基板410具有贯通端子411、411，该贯通端子411、411被设置为在该第1线圈基板410的长度方向(以下简称为“长度方向”)的一个端部贯通。该贯通端子411、411构成上述输入端子T31、T32，被焊料311(参照图9)固定并电连接于第1线圈基板410的上表面410a上的垫片(图中没有表示)上。
此外，在第1线圈基板410上，在从基板厚度方向(层叠方向)看时(从上表面410a侧看时)，在从其长度方向的大致中央过渡到另一端的区域，设置有上述一次侧变压器线圈部341。从基板厚度方向看时，一次侧变压器线圈部341的长度方向的宽度小于第1线圈基板410的宽度方向(以下简称为“宽度方向”)的宽度。
在该一次侧变压器线圈部341的大致中央位置上，形成有使变压器铁芯440插通的矩形的贯通孔343。该一次侧变压器线圈部341被构成为包含以贯通孔343为中心延伸为矩形漩涡状且由例如铜等形成的导体图案344。
第2线圈基板420具有贯通端子421、421，该贯通端子421、421被设置为在该第2线圈基板420的长度方向的另一个端部贯通。该贯通端子421、421构成上述输出端子T33、T34，被焊料311(参照图9)固定并电连接于第2线圈基板420的上表面420a上的垫片(图中没有表示)上。
此外，在第2线圈基板420上，在从基板厚度方向看时，在从其长度方向的一端过渡到大致中央的区域，设置有上述二次侧变压器线圈部342。与上述一次侧变压器线圈部341相同，在从基板厚度方向看时，二次侧变压器线圈部342的长度方向的宽度小于宽度方向的宽度。
在该二次侧变压器线圈部342的大致中央的位置上，形成有使变压器铁芯440插通的矩形的贯通孔345。该二次侧变压器线圈部342被构成为包含以贯通孔345为中心延伸为矩形漩涡状且由例如铜等形成的导体图案346。此外，在第2线圈基板420中，在长度方向的另一端部，形成有使扼流圈铁芯450插通的矩形的贯通孔425。
这些第1和第2线圈基板410、420，以仅使一次侧和二次侧变压器线圈部341、342在基板厚度方向上重叠(即仅以一次侧和二次侧变压器线圈部341、342作为层叠区域)的方式彼此重叠，并且以贯通孔343、345彼此连通的方式在长度方向上彼此错开地重叠。在此，以第2线圈基板420位于散热板430侧(下侧)的方式进行层叠。
并且，在各第1和第2线圈基板410、420上，在各个上表面410a、420a上，以层叠区域以外的区域作为安装区域，分别安装有半导体部件等的安装部件39。具体而言，如图9所示，在第1线圈基板410的安装区域载置并搭载有上述转换元件S31～S34，并且在第2线圈基板420的安装区域载置并搭载有上述整流二极管35A、35B。
而且，作为转换元件，可以举出例如场效应晶体管(MOS-FET：Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)等。
回到图10，散热板430使第1和第2线圈基板410、420的热量散热，并且使安装了的安装部件39的热量经由第1和第2线圈基板410、420而散热。该散热板430由例如铝形成，并具有比第1和第2线圈基板410、420的热传导率更高的热传导率。
该散热板430具有散热面431和散热面432，其中，散热面431与第1线圈基板410的下表面(另一个主面)410b相接触，散热面432与第2线圈基板420的下表面(另一个主面)420b相接触。这些散热面431、432被构成为在高度与第2线圈基板420的厚度相等的阶梯部433处连续。
此外，在散热面432上，形成有凹部434、435。凹部434用于卡止变压器铁芯440，被设置为沿着变压器铁芯440的形状向下凹陷。凹部435用于卡止扼流圈铁芯450，被设置为沿着扼流圈铁芯450的形状向下凹陷。
并且，在散热板430中，在各散热面431、432上分别载置第1和第2线圈基板410、420。由此，如图11所示，第1和第2线圈基板410、420的下表面410b、420b与散热板430接触。
如图10所示，变压器铁芯440为用于使一次侧和二次侧变压器线圈部341、342彼此磁连接并构成上述变压器34的电路构成部件。变压器铁芯440由例如铁氧体等的磁性材料构成。
该变压器铁芯440呈现截面为矩形的环状。具体而言，变压器铁芯440具有作为所谓的U型铁芯的上部铁芯441和作为所谓的I型铁芯的下部铁芯442，它们通过未图示的固定部材彼此连结并被固定。
在该变压器铁芯440中，其上部铁芯441具有规定量的间隙M31(参照图11)而被内插(即所谓的游离嵌入)于贯通孔343、345。即变压器铁芯440被设置为具有规定量的间隙M31而贯通第1和第2线圈基板410、420。
与此同时，在变压器铁芯440中，其下部铁芯442被嵌入散热面432的凹部434而被卡止，并且其上部铁芯441以及下部铁芯442彼此连结。利用这样构成的变压器铁芯440，控制了第1和第2线圈基板410、420的作为其主面方向的长度方向以及宽度方向上的偏移。在此，间隙M31的上述规定量根据例如第1和第2线圈基板410、420的热膨胀率等而适当地设定。
扼流圈铁芯450为与上述扼流圈361对应的电路构成部件，由例如铁氧体等的磁性材料构成。该扼流圈铁芯450呈现截面为矩形的环状。具体而言，扼流圈铁芯450具有作为所谓的U型铁芯的上部铁芯451以及作为所谓的I型铁芯的下部铁芯452，它们通过未图示的固定部材彼此连结并被固定。
在该扼流圈铁芯450中，其上部铁芯451具有规定量的间隙M32(参照图11)而被内插(即所谓的游离嵌入)于贯通孔425。即扼流圈铁芯450被设置为具有规定量的间隙M32而贯通第2线圈基板420。
与此同时，在扼流圈铁芯450中，其下部铁芯452被嵌入散热面432的凹部435而被卡止，并且其上部铁芯451以及下部铁芯452彼此连结。利用这样构成的扼流圈铁芯450，控制了第1和第2线圈基板410、420的作为其主面方向的长度方向以及宽度方向上的偏移。在此，间隙M32的上述规定量根据例如第2线圈基板420的热膨胀率等而适当地设定。
第1和第2弹簧支持件460、470向着散热板430推压安装了的安装部件39，并被构成为例如使用金属板的折板结构。第1弹簧支持件460具有通过螺钉461固定于散热板430的支持部462、以及在支持部462的前端侧连续的板簧部463。该第1弹簧支持件460通过使其板簧部463接触于转换元件S31～S34的上表面，从而以规定的施力(弹性力)对转换元件S31～S34施加向着散热板430侧的力。
第2弹簧支持件470具有通过螺钉471固定于散热板430且在宽度方向上架设在第2线圈基板420上的弓形的支持部472、以及设置于支持部472且向下方凸起的皿簧部473。该第2弹簧支持件470通过使该皿簧部473接触于整流二极管35A、35B的上表面，从而以规定的施力对整流二极管35A、35B施加向着散热板430侧的力。
如上所述，在本实施方式中，如图11所示，利用第1和第2弹簧支持件460、470压住安装部件39。这样，安装部件39相对于第1和第2线圈基板410、420被压住，并且第1和第2线圈基板410、420相对于散热板430被压住。此外，变压器铁芯440插通于贯通孔343、345中，扼流圈铁芯450插通于贯通孔425中。这样，第1和第2线圈基板410、420的长度方向以及宽度方向上的偏移仅由变压器铁芯440以及扼流圈铁芯450控制。由此，对于第1和第2线圈基板410、420，不是刚性(rigid)地固定于散热板430，而是允许沿着主面方向的规定量的偏移并固定于散热板430。即第1和第2线圈基板410、420在主面方向上可移动规定量并被固定于散热板430。
因此，释放在第1和第2线圈基板410、420产生的热应力等的应力(stress)，并能够防止在其产生翘曲、弯曲以及歪斜。这样，能够提高安装部件39与第1和第2线圈基板410、420的紧贴性，并且可以提高第1和第2线圈基板410、420与散热板430的紧贴性并可靠地保持第1和第2线圈基板410、420。
进而，由于变压器铁芯440以及扼流圈铁芯450为构成上述电路的部件，因此，在固定第1和第2线圈基板410、420时，无需如例如图13所示的现有的基板保持结构400A那样另外设置作为固定件的螺钉315。此外，在变压器铁芯440以及扼流圈铁芯450与安装部件39之间，确保绝缘距离并配置绝缘部件的必要性减小。因此，在保持第1和第2线圈基板410、420时，能够抑制安装区域缩小。
即根据本实施方式，能够确保安装区域并提高第1和第2线圈基板410、420与散热板430的紧贴性。此外，如上所述，由于在第1和第2线圈基板410、420与散热板430之间允许规定量的偏移，因此实现了如下的效果。即在第1和第2线圈基板410、420中能够缓和因来自外部的振动等而产生的应力。此外，能够缓和因热膨胀差而产生的应力，即引起第1和第2线圈基板410、420的翘曲或弯曲的应力。特别是在转换电源装置301中，在其动作时，由于来自转换元件S31～S34和整流二极管35A、35B等的功率半导体元件、变压器34、以及扼流圈361的发热，使第1和第2线圈基板410、420的温度容易上升，因此上述缓和热应力的效果非常显著。
进而，如本实施方式那样，允许第1和第2线圈基板410、420的偏移，并释放其应力，则即使在第1和第2线圈基板410、420上产生热应力或振动等，也可以防止在焊料311上施加力从而焊料311破损。其结果，能够确保基板保持结构400的电连接，并可以提高其可靠性。
此外，如上所述，本实施方式的第1和第2线圈基板410、420以一次侧和二次侧变压器线圈部341、342在基板厚度方向上重叠的方式彼此错开地重叠。这样，与第1和第2线圈基板410、420以彼此一致的方式进行重叠的结构相比，能够增大第1和第2线圈基板410、420的外表面、即散热面的面积，从而可以提高散热性。
此外，在本实施方式中，第1和第2线圈基板410、420被载置在散热板430上，如上所述，提高了这些第1和第2线圈基板410、420与散热板430的紧贴性。这样，能够使安装了的安装部件39的热量经由第1和第2线圈基板410、420而进一步向散热板430热传导。因此，在本实施方式中，可以进一步提高散热性。
在此，如上所述，由于变压器铁芯440以及扼流圈铁芯450为构成上述电路的部件，因此与现有那样另外使用螺钉或销等来固定第1和第2线圈基板410A、420A的情况(参照图13)相比，可以使第1和第2线圈基板小型化，并且能够抑制部件个数的增加以及成本的提高。此外，在使用螺钉固定第1和第2线圈基板410、420的端部的情况下，由于第1和第2线圈基板410、420的翘曲，特别容易降低其中央部分的紧贴性，然而在本实施方式中，该中央部分的紧贴性也得到提高。
而且，在本实施方式中，由于贯通孔343、345以及变压器铁芯440均为矩形形状，因此通过将变压器铁芯440插通于贯通孔343、345，从而不仅控制了作为一个主面方向的长度方向上的偏移，并且也控制了作为与一个主面方向垂直的另一个主面方向的宽度方向上的偏移。这样，也控制了第1和第2线圈基板410、420的旋转偏移。关于这点，在贯通孔425以及扼流圈铁芯450中也一样。
以上，说明了本发明的最佳实施方式，然而，本发明并不局限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，作为构成上述输入端子T31～T32的部件使用了贯通端子411、421(参照图11)，然而，也可以如图12所示，使用连接线(bonding wire)511、521，使其连接于上表面410a、420a的垫片(图中没有表示)。
此外，在上述实施方式中，为了进一步提高第1和第2线圈基板410、420与散热板430的紧贴性，作为推压部材的第1和第2弹簧支持件460、470具有施力并对安装部件39施加力，然而，推压部材也可以不具有施力而压住安装部件。
此外，在上述实施方式中，具有第1和第2线圈基板410、420作为电路基板，然而，电路基板的数目也可以为1片或3片以上。此外，具有散热板430作为筐体，然而，筐体也可以不为板状而为箱状。
此外，在上述实施方式的变压器铁芯440以及扼流圈铁芯450中，作为上部铁芯441、451使用U型铁芯、作为下部铁芯442、452使用I型铁芯，然而作为上部铁芯也可以使用E型铁芯，作为下部铁芯也可以使用I铁芯或E型铁芯。
此外，在上述实施方式中，变压器铁芯440以及扼流圈铁芯450构成贯通部材，然而也可以由其中之一构成贯通部材。此外，贯通部材并不限于这些部材，只要是例如贯通端子等的电路构成部件即可。
在此，作为转换电源装置301，并不限于上述DC-DC变换器，也可以为AC-DC变换器等。此外，也可以在第1和第2线圈基板410、420与散热板430之间涂布由弹性树脂等形成的粘结剂，从而使其弹性粘结。
此外，在上述实施方式中，使转换电源装置301的上述电路为中心抽头型的共阳极，然而也可以为例如中心抽头型的共阴极。此外，在上述实施方式中，使阶梯部433的高度与第2线圈基板420的厚度相等，然而也可以使其比第2线圈基板420的厚度大(高)。此外，第1和第2线圈基板410、420的宽度也可以相互相同。
此外，在上述实施方式中，作为安装部件39，将转换元件S31～S34和整流二极管35A、35B等的功率半导体元件表面安装于第1和第2线圈基板410、420的上表面410a、420a，然而也可以与该功率半导体元件一起表面安装例如线圈或电容器等的表面安装型的被动元件。在这种情况下，在第1和第2线圈基板410、420上，与搭载有功率半导体元件的部分对应的下表面410b、420b可以至少与散热板430接触。
此外，对于间隙M31，除了形成于变压器铁芯440的整个外周与第1和第2线圈基板410、420之间的情况之外，只要允许第1和第2线圈基板410、420的偏移，也可以存在形成于变压器铁芯440周围的至少一部分与第1和第2线圈基板410、420之间(例如，在贯通孔343、345中，变压器440偏向一个主面的方向)的情况。对于间隙M32，与扼流圈铁芯450相关，也是同样的。
此外，本发明也可以被构成为组合上述第1和第2实施方式。即本发明为具备构成规定电路且具有一次侧变压器线圈部的第1线圈基板、以及与第1线圈基板重叠且构成规定电路并具有二次侧变压器线圈部的第2线圈基板的线圈基板结构，具有：载置有第1和第2线圈基板的筐体、安装于第1和第2线圈基板的安装部件、将被安装的安装部件向筐体推压的推压部材、以及构成规定电路、且贯通第1和第2线圈基板并且被卡止于筐体的贯通部材，第1和第2线圈基板的沿其主面的方向上的偏移仅由贯通部材控制，一次侧和二次侧变压器线圈部被构成为包含从基板厚度方向看时延伸为漩涡状的导体图案，第1和第2线圈基板以一次侧和二次侧变压器线圈部在基板厚度方向上重叠的方式彼此错开地重叠，在一次侧和二次侧变压器线圈部中，在从基板厚度方向看时，规定方向上的宽度小于与该规定方向交叉的交叉方向上的宽度。此外，本发明可以作为具备该线圈基板结构的转换电源装置。
根据本发明，能够提高散热性，并且可以充分地确保安装区域。此外，根据本发明，可以在确保安装区域的同时提高电路基板与筐体之间的紧贴性。

Claims (6)

1.一种基板保持结构，其特征在于，
是具备构成规定电路的电路基板且保持该电路基板的基板保持结构，
具备：
载置有所述电路基板的筐体；
安装于所述电路基板的安装部件；
将被安装的所述安装部件向所述筐体推压的推压部材；以及
构成所述规定电路且贯通所述电路基板，并且被卡止于所述筐体的贯通部材，
所述电路基板的沿其主面的方向上的偏移仅由所述贯通部材控制。
2.如权利要求1所述的基板保持结构，其特征在于，
所述贯通部材具有规定量的间隙并贯通所述电路基板。
3.如权利要求1所述的基板保持结构，其特征在于，
所述电路基板具有第1线圈基板以及第2线圈基板，其中，所述第1线圈基板具有一次侧变压器线圈部，所述第2线圈基板与该第1线圈基板重叠且具有二次侧变压器线圈部，
所述贯通部材为用于将所述一次侧和二次侧变压器线圈部彼此磁连接的变压器铁芯。
4.如权利要求3所述的基板保持结构，其特征在于，
所述第1和第2线圈基板以所述一次侧和二次侧变压器线圈部在基板厚度方向上重叠的方式彼此错开地重叠。
5.如权利要求1所述的基板保持结构，其特征在于，
所述筐体为用于使来自所述电路基板的热量散热的散热部材。
6.一种转换电源装置，其特征在于，
具备如权利要求1所述的基板保持结构。
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