CN104582262B - 磁设备 - Google Patents

磁设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104582262B
CN104582262B CN201410575490.8A CN201410575490A CN104582262B CN 104582262 B CN104582262 B CN 104582262B CN 201410575490 A CN201410575490 A CN 201410575490A CN 104582262 B CN104582262 B CN 104582262B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
coil
pattern
conductor
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410575490.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104582262A (zh
Inventor
蜂谷孝治
小林知善
中林幸
中林幸一
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Automotive Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Automotive Electronics Co Ltd filed Critical Omron Automotive Electronics Co Ltd
Publication of CN104582262A publication Critical patent/CN104582262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104582262B publication Critical patent/CN104582262B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03—Conductive materials
    • H05K2201/0332—Structure of the conductor
    • H05K2201/0335—Layered conductors or foils
    • H05K2201/0355—Metal foils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03—Conductive materials
    • H05K2201/0332—Structure of the conductor
    • H05K2201/0388—Other aspects of conductors
    • H05K2201/0391—Using different types of conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/08—Magnetic details
    • H05K2201/083—Magnetic materials
    • H05K2201/086—Magnetic materials for inductive purposes, e.g. printed inductor with ferrite core
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09009—Substrate related
    • H05K2201/09063—Holes or slots in insulating substrate not used for electrical connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

本发明提供磁设备，该磁设备具备该基板，能够实现线圈的规定的卷绕数，抑制来自线圈的发热，并且能够高密度地安装电子部件。线圈一体型印刷基板(3)具有：表面层(L1)和背面层(L4)，在它们上设置有由厚度较厚的金属箔形成的厚导体和由厚度比厚导体薄的金属箔形成的薄导体；以及内层(L2)，其仅设置有厚导体。而且，由设置于表面层(L1)、内层(L2)和背面层(L4)的厚导体形成线圈图案(4a～4c)。此外，在设置于表面层(L1)和背面层(L4)的薄导体上表面安装电子部件(14a、14b)。

Description

磁设备
技术领域
本发明涉及具备形成有作为导体的线圈图案的线圈一体型印刷基板的磁设备。
背景技术
例如，存在如下的直流-直流转换装置(DC-DC转换器)那样的开关电源装置，其在对高电压的直流进行开关而将其转换为交流之后，转换为低电压的直流。在该开关电源装置中使用扼流线圈和变压器等磁设备。
例如在专利文献1～6中公开了如下的磁设备，其具有作为线圈的绕组形成有由导体构成的线圈图案的线圈一体型印刷基板和具有该基板的磁设备。
线圈图案由铜箔等具有导电性的金属箔构成。基板的其他配线图案和衬垫等导体也同样由金属箔构成。线圈图案形成于在基板的外部露出的外层或不在外部露出的内层上。
在专利文献1、2和5中，由磁性体构成的芯贯通基板。而且，以卷绕于该芯的周围的方式，在基板的规定的层上形成线圈图案。
在专利文献4和5中，为了使大电流流过，使用厚导体基板，其线圈图案等导体的厚度比设置于通常的基板上的导体的厚度厚。
在专利文献1～3中，位于不同层上的线圈图案彼此通过通孔或铜销等连接起来。
在专利文献1～4中，在基板的表面层上的离开线圈图案的区域安装其他的电子部件，形成其他的电路。
在专利文献6中，基板由一对绝缘层和被该绝缘层夹持的磁性体层构成。而且，线圈图案形成于磁性体层上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开平7-38262号公报
专利文献2日本特开平7-86755号公报
专利文献3日本特开2010-109309号公报
专利文献4日本特开2011-29313号公报
专利文献5日本特开2012-156461号公报
专利文献6日本特开2008-177516号公报
发明内容
发明要解决的问题
为了实现线圈的规定的卷绕数，若在基板的多个层上形成线圈图案，则在电流流过时，会从各线圈图案发热，基板的温度容易上升。
尤其在用于DC-DC转换器的磁设备中，由于大电流会流过线圈图案，因此来自线圈图案的发热量会增多，基板的温度升高。若基板的温度过高，则可能会产生磁设备的特性的变动和性能的劣化，此外，还可能产生安装于同一基板上的IC芯片等电子部件的错误动作和破坏。
若增大线圈图案的宽度和厚度，增大线圈图案的截面积，则能够某种程度抑制来自线圈图案的发热量。然而，为了在基板的限定区域(面积)内形成线圈图案，就需要将线圈图案的宽度限制为某种程度的大小，线圈图案的宽度的自由度较小。
此外，例如图9所示，在印刷基板B中，越增加图案等导体Da、Db的厚度ta、tb(ta＞tb)，则导体Da、Db的基底部分Ds的宽度Wa、Wb会变大(Wa＞Wb)，因而安装密度变低。因此，例如DC-DC转换器那样将磁设备与其他电子部件设置于同一基板上的情况下，由于增大基板的导体的厚度，因而无法高密度地安装电子部件，会招致基板和装置的大型化。
本发明的课题在于提供一种具有能够实现线圈的规定的卷绕数，抑制来自线圈的发热，并且能够高精度地安装电子部件的线圈一体型印刷基板的磁设备。
用于解决问题的手段
本发明的磁设备具有：线圈一体型印刷基板，其形成有作为导体的线圈图案；以及芯，其由磁性体构成，贯穿通过所述线圈一体型印刷基板，以卷绕所述芯的周围的方式，在所述线圈一体型印刷基板上形成有所述线圈图案，该线圈一体型印刷基板具有：在外部露出的外层，该外层设有由厚度较厚的金属箔形成的厚导体和由厚度比厚导体薄的金属箔形成的薄导体；以及未在外部露出的内层，该内层设有厚导体。而且，由设置于外层和内层的厚导体形成线圈图案，在设置于外层的薄导体上表面安装了除所述芯以外的电子部件。
基于上述结构，在线圈一体型印刷基板的外层混合存在厚导体和薄导体，在内层设置有厚导体。因此，由设置于外层和内层的厚导体形成厚度较厚且截面积较大的线圈图案，从而既能够抑制来自线圈的发热，又能够实现线圈的规定的卷绕数。此外，在设置于外层的薄导体上能够高密度地安装电子部件。
在本发明中，上述线圈一体型印刷基板可采用如下结构。所述外层由设置于该线圈一体型印刷基板的表面的表面层和设置于背面的背面层构成。所述内层具有第1内层，该第1内层位于表面层与背面层之间，且仅设置有厚导体。而且，由设置于表面层、背面层和第1内层的厚导体形成线圈图案，在设置于表面层和背面层的薄导体上表面安装电子部件。
在本发明中，在上述线圈一体型印刷基板中，内层还可以具有第2内层，该第2内层位于表面层与背面层之间，且仅设置有薄导体，由位于该第2内层的薄导体形成配线图案。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种具有线圈一体型印刷基板的磁设备，能够实现线圈的规定的卷绕数，抑制来自线圈的发热，并且能够高精度地安装电子部件。
附图说明
图1是开关电源装置的结构图。
图2是本发明的实施方式的磁设备的分解立体图。
图3是图2的线圈一体型印刷基板的A部分的表面层的俯视图。
图4是图2的线圈一体型印刷基板的A部分的第1内层的俯视图。
图5是图2的线圈一体型印刷基板的A部分的第2内层的俯视图。
图6是图2的线圈一体型印刷基板的A部分的背面层的俯视图。
图7是图3～图6的X-X截面图。
图8是图3～图6的Y-Y截面图。
图9是表示印刷基板上的导体的一例的图。
标号说明
1 磁设备
2a 上芯
2b 下芯
3 线圈一体型印刷基板
4a，4b，4c 线圈图案
6a，6c，6d 配线图案
6b，6e 衬垫
14a，14b 电子部件
L1 表面层
L2，L3 内层
L4 背面层
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在各图中，对于相同的部分或对应的部分赋予同一标号。
图1是开关电源装置100的结构图。开关电源装置100是电动汽车(或混合动力车)用的DC-DC转换器，在对高电压的直流进行开关而将其转换为交流之后，转换为低电压的直流。以下详细叙述。
在开关电源装置100的输入端子T1、T2上连接高电压电池50。高电压电池50的电压例如为DC220V～DC400V。输入给输入端子T1、T2的高电压电池50的直流电压Vi被滤波电路51去除了噪声后，被赋予给开关电路52。
开关电路52例如由具有FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)的公知的电路构成。在开关电路52中，根据来自PWM驱动部58的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号，使FET导通截止，对直流电压进行开关动作。由此，直流电压被转换为高频的脉冲电压。
该脉冲电压经由变压器53被赋予给整流电路54。整流电路54利用一对二极管D1、D2对脉冲电压整流。通过整流电路54整流后的电压被输入给平滑电路55。平滑电路55通过扼流线圈L和电容器C的滤波作用对整流电压进行平滑，将其作为低电压的直流电压输出给输出端子T3、T4。通过该直流电压，与输出端子T3、T4连接的低压电池60例如被充电为DC12V。低压电池60的直流电压被提供给未图示的各种车载电装部件。
此外，平滑电路55的输出电压Vo在被输出电压检测电路59检测后，被输出给PWM驱动部58。PWM驱动部58根据输出电压Vo运算PWM信号的占空比，生成对应于该该占空比的PWM信号，并输出给开关电路52的FET的栅极。由此，进行用于将输出电压保持恒定的反馈控制。
控制部57控制PWM驱动部58的动作。在滤波电路51的输出侧连接有电源56。电源56将高电压电池50的电压降压，向控制部57提供电源电压(例如DC12V)。
上述的开关电源装置100的各部分安装于后述的基板3上。此外，作为平滑电路55的扼流线圈L，使用后述的磁设备1。在扼流线圈L上流过例如DC150A的大电流。在扼流线圈L的一端侧设有用于输入电力的输入电极Ti，在另一端侧设有用于输出电力的输出电极To。
接着，参照图2～图8说明磁设备1的结构。
图2是磁设备1的分解立体图。图3～图6是图2的线圈一体型印刷基板3(以下，简称为“基板3”)的A部分的各层L1～L4的俯视图。具体地，图3是表面层L1的俯视图，图4是第1内层L2的俯视图，图5是第2内层L3的俯视图，图6是背面层L4的俯视图。图7和图8是磁设备1的截面图。具体而言，图7示出图3～图6的X-X截面，图8示出Y-Y截面。
如图2和图7所示，芯2a、2b由截面形状为E字形的上芯2a和截面形状为I字形的下芯2b这两个一对构成。芯2a，2b由铁酸盐或非晶态金属等磁性体构成。
上芯2a以向下方突出的方式，具有3个凸部2m、2L、2r。凸部2m、2L、2r如图3～图7所示排列为一列。如图2和图7所示，相对于中央的凸部2m，左右的凸部2L、2r的突出量更多。
如图7所示，使上芯2a的左右的凸部2L、2r的下端紧密贴合于下芯2b的上表面，该芯2a、2b被组合起来。在该状态下，为了提高直流重叠特性，在上芯2a的凸部2m和下芯2b的上表面设有规定的大小的间隙。由此，在磁设备1(扼流线圈L)流过大电流时，也能够实现规定的电感。芯2a、2b彼此通过未图示的螺丝或固件等固定单元固定。下芯2b嵌入到设置于散热器10的上侧的凹部10k(图2)中。散热器10的下侧设有翅片10f。散热器10为铝等金属制。
基板3由印刷基板构成，该印刷基板通过蚀刻在由绝缘体构成的薄板状的基材的各层上形成由铜等具有导电性的金属箔构成的图案或衬垫或连接盘等导体。在本实施方式中，省略了基板3中除图1所示的开关电源装置100的磁设备1以外的电子部件和电路的大部分的图示，一部分在图3、图5和图6中图示。
在基板3的表面(图2、图7和图8中的上表面)设有图3所示的表面层L1。在基板3的背面(图2、图7和图8中的下表面)设有图6所示的背面层L4。如图7和图8所示，在表面层L1与背面层L4之间设有图4和图5所示的内层L2、L3。即，基板3是具有在外部露出的2个外层L1、L4和不在外部露出的2个内层L2、L3共计4个层L1～L4的多层基板。另外，多层基板指的是具有3个以上的层的基板。内层L2是本发明的“第1内层”的一例，内层L3是本发明的“第2内层”的一例。
基板3设有多个开口部3m、3L、3r。开口部3m由大径的圆形贯通孔构成，开口部3L、3r由大致凹形的贯通孔构成。如图2～图7所示，在位于中央的1个开口部3m中插入芯2a的中央的凸部2m，在位于左右的开口部3L、3r中分别插入芯2a的左右的凸部2L、2r。如图7和图8所示，在基板3的背面层L4侧通过未图示的螺丝等固定手段固定着散热器10。在基板3与散热器10之间夹入具有传热性的绝缘片12。绝缘片12具有挠性，因而与基板3和散热器10无间隙地紧密贴合。
如图3～图8所示，在基板3的层L1、L2、L4上由厚度较厚的金属箔形成厚导体(图3、图4和图6中的纵线阴影部分)。此外，在基板3的层L1、L3、L4上由厚度比厚导体薄的金属箔形成薄导体(图3、图5和图6中的横线阴影部分)。这对于基板3的A部分以外的部位而言也相同。
此外，在基板3上形成有通孔8d和通孔群9a、9b(参照图8)，作为将基板3沿厚度方向全部贯通的导体。在大径的各通孔8d中分别埋设有散热销(例如铜销)7a～7c。通孔群9a、9b是由直径小于通孔8d的多个通孔以规定的间隔聚集而构成的。在该小径的各通孔的表面实施了镀铜，该通孔的内侧被铜等填埋。
此外，在基板3上形成多个小径的通孔(即图3～图6的右侧和下侧所示的多个小径的白圈部分，为了便于观察附图仅对其中一部分赋予标号11)，作为沿厚度方向将基板3全部或部分贯通的导体。
如图3所示，在基板3的表面层L1上混合存在着厚导体和薄导体。其中，由厚导体形成线圈图案4a、扩展部4t1、4t2、矩形图案4d、散热图案5a、5b、整片图案13a和通孔8d的连接盘(land)8c等。此外，由薄导体形成配线图案6a、整片图案13b、13c和衬垫6b等。整片图案13a可以通过薄导体形成，整片图案13b、13c也可以通过厚导体形成。
另外，整片图案指的是在基板的各层完成了图案配线之后，以涂满空白部分的方式设置的图案。整片图案的面积较大，用于散热或接地。
在表面层L1上，线圈图案4a、矩形图案4d、散热图案5a、5b、整片图案13a～13c、配线图案6a和衬垫6b分别分体且彼此电绝缘。在各图案4a、4d、5a、5b、13a～13c、6a的表面上实施了绝缘加工。
通过使线圈图案4a的一部分在宽度方向上扩展，从而形成扩展部4t1、4t2。即，线圈图案4a与扩展部4t1、4t2成为一体。线圈图案4a形成为平行于基板3的板面方向的带状，在芯2a的凸部2m的周围卷绕1次。线圈图案4a的一端(扩展部4t1的上方)与图1所示的输入电极Ti连接。线圈图案4a的另一端设有通孔群9a。
在线圈图案4a的扩展部4t2的中央设有散热销7b及其周围的通孔8d和连接盘8c。在散热图案5a的一端设有散热销7a及其周围的通孔8d和连接盘8c。在散热图案5b的中央设有散热销7c及其周围的通孔8d和连接盘8c。在矩形图案4d上设有通孔群9b。
在图3中，右侧和下侧所示的各配线图案6a和各衬垫6b构成除磁设备1以外的其他电路。在衬垫6b上表面安装有除磁设备1以外的其他的电子部件14a(也参照图8)。
在图7和图8中，在基板3的接近表面层L1的内层L2上，如图4所示仅存在厚导体。通过该厚导体，形成线圈图案4b、扩展部4t3、4t4、散热图案5c和整片图案13d～13h等。线圈图案4b和整片图案13d～13h各自分体且彼此电绝缘。
通过使线圈图案4b的一部分在宽度方向上扩展，从而形成扩展部4t3、4t4。即，线圈图案4b与扩展部4t3、4t4成为一体。线圈图案4b形成为平行于基板3的板面方向的带状，在芯2a的凸部2m的周围卷绕1次。在线圈图案4b的一端设有通孔群9a。在线圈图案4b的另一端设有通孔群9b。
在线圈图案4b的扩展部4t3的中央设有散热销7c及其周围的通孔8d。在扩展部4t4的一端设有散热销7a及其周围的通孔8d。在散热图案5c的中央设有散热销7b及其周围的通孔8d。图4中在右侧和下侧通过小径的白圈所示的各通孔11与线圈图案4b、散热图案5c和整片图案13d～13h电绝缘。
在图7和图8中，在基板3的接近背面层L4的内层L3上，如图5所示仅存在薄导体。通过该薄导体形成整片图案13i～13m和配线图案6c等。整片图案13i～13m和配线图案6c各自分体且彼此电绝缘。散热销7a～7c及它们周围的通孔8d与整片图案13i～13m和配线图案6c电绝缘。
图5中在右侧和下侧通过小径的白圈所示的各通孔11与整片图案13i～13m电绝缘。各配线图案6c构成除磁设备1以外的其他的电路。
如图6所示，在基板3的背面层L4上混合存在厚导体和薄导体。其中，通过厚导体形成线圈图案4c、扩展部4t5、4t6、矩形图案4e、散热图案5d～5f、整片图案13o和通孔8d的连接盘8c等。此外，通过薄导体形成配线图案6d、整片图案13n和衬垫6e等。整片图案13o也可以通过薄导体形成，整片图案13n也可以通过厚导体形成。
线圈图案4c、矩形图案4e、散热图案5d～5f、整片图案13n、13o、配线图案6d和衬垫6e各自分体且彼此电绝缘。
通过使线圈图案4c的一部分在宽度方向上扩展，从而形成扩展部4t5、4t6。即，线圈图案4c与扩展部4t5、4t6成为一体。线圈图案4c形成为与基板3的板面方向平行的带状，在芯2a的凸部2m的周围卷绕1次。在线圈图案4c的一端设有通孔群9b。线圈图案4c的另一端(扩展部4t6的左方)与图1所示的输出电极To连接。
在散热图案5d的一端上设有散热销7a及其周围的通孔8d和连接盘8c。在散热图案5e的中央设有散热销7b及其周围的通孔8d和连接盘8c。在散热图案5f的中央设有散热销7c及其周围的通孔8d和连接盘8c。在矩形图案4e中设有通孔群9a。
图6中在右侧和下侧所示的各配线图案6d和各衬垫6e构成除磁设备1以外的其他电路。在衬垫6e上表面安装有除磁设备1以外的其他电子部件14b(也参照图8)。
如图3～图6所示，配线图案6a、6c、6d的宽度小于线圈图案4a～4c的宽度。此外，如图7和图8所示，配线图案6a、6c、6d的厚度小于线圈图案4a～4c的厚度。
线圈图案4a～4c的宽度、厚度和截面积被设定成，既能够达成线圈的规定的性能，又能在流过规定的大电流(例如DC150A)时，将线圈图案4a～4c的发热量抑制为某种程度，而且易于从表面散热。
通孔群9a将不同层L1、L2、L4的贯通的图案4a、4b、4e彼此电连接起来。通孔群9b将不同层L1、L2、L4的贯通的图案4d、4b、4c彼此电连接起来。由此，位于表面层L1的线圈图案4a的另一端与位于内层L2的线圈图案4b的一端通过通孔群9a电连接。此外，线圈图案4b的另一端与位于背面层L4的线圈图案4c的一端通过通孔群9b电连接。
即，与基板3一体化的线圈从作为起点的图1的输入电极Ti起，如图3中箭头所示，通过表面层L1的线圈图案4a在凸部2m的周围卷绕了第1次后，经由通孔群9a，与内层L2连接。接着，在内层L2，线圈如图4的箭头所示，通过线圈图案4b在凸部2m的周围卷绕第2次后，经由通孔群9b，与背面层L4连接。然后，在背面层L4，线圈如图6的箭头所示，通过线圈图案4c在凸部2m的周围卷绕第3次后，与作为终点的图1的输出电极To连接。如上，形成按照输入电极Ti、线圈图案4a、通孔群9a、线圈图案4b、通孔群9b、线圈图案4c和输出电极To的顺序串联连接的一系列的线圈的电流路径。
小径的通孔11贯通表面层L1、内层L3和背面层L4中的2个以上的层。而且，各通孔11将该不同的层L1、L3、L4的贯通的配线图案6a、6c、6d彼此电连接。
散热销7a及其周围的通孔8d和连接盘8c将不同层L1、L2、L4的贯通的散热图案5a、线圈图案4b的扩展部4t4和散热图案5d热连接。散热销7b及其周围的通孔8d和连接盘8c将不同的层L1、L2、L4的贯通的线圈图案4a的扩展部4t2和散热图案5c、5e热连接。散热销7c及其周围的通孔8d和连接盘8c将不同的层L1、L2、L4的贯通的散热图案5b、线圈图案4b的扩展部4t3和散热图案5f热连接。
因此，在上述电流路径中在线圈图案4a～4c流过大电流时，来自位于表面层L1的线圈图案4a的发热被扩散至扩展部4t1、4t2，从线圈图案4a和扩展部4t1、4t2的表面散热。此外，来自线圈图案4a的发热在散热销7b及其周围的通孔8d和连接盘8c中传递，被扩散至位于背面层L4的散热图案5e，从散热图案5e的表面经由绝缘片12被散热器10散热。
来自位于内层L2的线圈图案4b的发热在散热销7a、7c及其周围的通孔8d和连接盘8c以及通孔群9a、9b中传递，扩散至位于表面层L1的散热图案5a、5b和位于背面层L4的散热图案5d、5f上。而且，该热从表面层L1的散热图案5a、5b的表面散热，并且从背面层L4的散热图案5d、5f的表面经由绝缘片12被散热器10散热。通孔群9a、9b还作为散热孔发挥功能。
来自位于背面层L4的线圈图案4c的发热扩散至扩展部4t5、4t6，从线圈图案4c和扩展部4t5、4t6的表面经由绝缘片12被散热器10散热。
根据上述实施方式，在作为基板3的外层的表面层L1和背面层L4上混合存在厚导体和薄导体，在一个内层L2仅设置厚导体，在另一个内层L3仅设置薄导体。而且，由设置于表面层L1、内层L2和背面层L4的厚导体形成厚度较厚且截面积较大的线圈图案4a～4c。因此，能够在4层的基板3中抑制来自线圈的发热，并且通过3层实现3个卷绕的线圈。
此外，由设置于表面层L1和背面层L4的薄导体形成宽度和厚度小于线圈图案4a～4c的配线图案6a、6d和连接盘6b、6e。因此，能够在基板3的表面层L1和背面层L4高密度地安装电子部件14a、14b，或高密度地形成电路。此外，同样地，通过设置于基板3的表面层L1和背面层L4的A部分以外的部位的薄导体，也能高密度地安装电子部件，或高密度地形成电路(省略图示)。
此外，通过位于内层L3的薄导体形成宽度和厚度小于线圈图案4a～4c的配线图案6c。因此，能够在基板3的内层L3高密度地形成电路。此外，同样地，通过位于基板3的内层L3的A部分以外的部位的薄导体，也能够高密度地形成电路(省略图示)。
此外，通过基板3的3个层L1、L3、L4能够使得电子部件和电路高密度化，其结果能够实现基板3和开关电源装置100的小型化。
进而，在一个内层L2仅设置厚导体，在另一个内层L3仅设置薄导体，因此能够减少各内层L2、L3的形成工序。此外，基板3是具有偶数层(本实施方式中为4层)的印刷基板，因此能够比具有奇数层的基板更容易地进行制造。其结果，能够易于进行基板3的制造。
本发明除了上述内容以外还可以采用各种实施方式。例如，在以上的实施方式中，示出了在基板3的表面层L1、内层L2和背面层L4分别形成1次卷绕的线圈图案4a、4b、4c的例子，然而本发明不限于此。基板的各层的线圈图案的卷绕数既可以为1次卷绕也可以为2次卷绕以上。此外，还可以在各层的线圈图案中使卷绕数不同。此外，还可以在基板的表面层和背面层中的任任意一方形成线圈图案，或者在所有的内层形成线圈图案。此外，还能够将本发明用于3层或5层以上的多层印刷基板。
此外，在以上的实施方式中，示出了通过通孔群9a、9b将位于不同的层L1、L2、L4的线圈图案4a～4c彼此电连接的例子，然而本发明不限于此。除此之外，还可以通过单一的通孔、销或端子等其他连接单元，将不同层的线圈图案彼此连接。
此外，在以上的实施方式中，示出了在E字形的上芯2a组合I字形的下芯2b的例子，而本发明还能应用于组合2个E字形芯的磁设备。
进而，在以上的实施方式中，举出了将本发明用于车辆用的开关电源装置100中的用作平滑电路55的扼流线圈L的磁设备1和安装了开关电源装置100的各部分的基板3的例子。然而，例如，还可以将本发明用于用作变压器53(图1)的磁设备和安装开关电源装置100的一部分的基板。此外，还可以将本发明用于在车辆以外的例如电子设备用的开关电源装置中使用的磁设备和该磁设备用的基板。

Claims (3)

1.一种磁设备，其特征在于，具有：线圈一体型印刷基板，该线圈一体型印刷基板形成有作为导体的线圈图案；以及芯，其由磁性体构成，贯穿通过所述线圈一体型印刷基板，
以卷绕所述芯的周围的方式，在所述线圈一体型印刷基板上形成有所述线圈图案，
该线圈一体型印刷基板具有：
在外部露出的外层，该外层设有由厚度较厚的金属箔形成的厚导体和由厚度比所述厚导体薄的金属箔形成的薄导体；以及
未在外部露出的内层，该内层设有所述厚导体，
由设置于所述外层和所述内层的所述厚导体形成所述线圈图案，
在设置于所述外层的所述薄导体上表面安装了除所述芯以外的电子部件。
2.根据权利要求1所述的磁设备，其特征在于，
所述外层由设置于该线圈一体型印刷基板的表面的表面层和设置于背面的背面层构成，
所述内层具有第1内层，该第1内层位于所述表面层与所述背面层之间，且仅设置有所述厚导体，
由设置于所述表面层、所述背面层和所述第1内层的所述厚导体形成所述线圈图案，
在设置于所述表面层和所述背面层的所述薄导体上表面安装有所述电子部件。
3.根据权利要求2所述的磁设备，其特征在于，
所述内层还具有第2内层，该第2内层位于所述表面层与所述背面层之间，且仅设置有所述薄导体，
由设置于所述第2内层的所述薄导体形成配线图案。
CN201410575490.8A 2013-10-24 2014-10-24 磁设备 Active CN104582262B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP2013-220747 2013-10-24
JP2013-220747 2013-10-24
JP2013220747A JP6168556B2 (ja) 2013-10-24 2013-10-24 コイル一体型プリント基板、磁気デバイス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104582262A CN104582262A (zh) 2015-04-29
CN104582262B true CN104582262B (zh) 2017-12-05

Family

ID=52811986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410575490.8A Active CN104582262B (zh) 2013-10-24 2014-10-24 磁设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9480159B2 (zh)
JP (1) JP6168556B2 (zh)
CN (1) CN104582262B (zh)
DE (1) DE102014221012B4 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017126357A1 (ja) * 2016-01-21 2017-07-27 三菱電機株式会社 回路装置及び電力変換装置
WO2017221476A1 (ja) 2016-06-24 2017-12-28 三菱電機株式会社 絶縁型コンバータ
JP6593827B2 (ja) * 2016-12-09 2019-10-23 三菱電機株式会社 電子回路基板、電力変換装置
US20200258675A1 (en) * 2019-02-08 2020-08-13 Lear Corporation Hybrid transformer for dc/dc converter
JP2021057380A (ja) * 2019-09-27 2021-04-08 株式会社オートネットワーク技術研究所 磁気コア、インダクタ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102647854A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 揖斐电株式会社 电感元件、内置有该元件的印刷电路板及电感元件的制造方法
CN102835193A (zh) * 2010-04-15 2012-12-19 古河电气工业株式会社 基板以及基板的制造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0786755A (ja) 1993-09-17 1995-03-31 Nagano Japan Radio Co プリント基板
US5929733A (en) 1993-07-21 1999-07-27 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Multi-layer printed substrate
JP3245692B2 (ja) * 1993-07-21 2002-01-15 長野日本無線株式会社 プリント基板
JPH07221411A (ja) * 1994-02-08 1995-08-18 Toyota Autom Loom Works Ltd プリント配線基板及びその製造方法
EP0689214B1 (en) 1994-06-21 1999-09-22 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Process of producing a multi-layered printed-coil substrate
JPH1131884A (ja) * 1997-07-11 1999-02-02 Hitachi Ltd 多層プリント回路基板および電子装置
JP3753928B2 (ja) * 2000-06-14 2006-03-08 オリジン電気株式会社 プリント回路基板及びそれを用いた電源
DE10126002A1 (de) 2000-06-24 2002-01-31 Rotra Leiterplatten Produktion Mehrlagen-Leiterplatten-Verbundkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
JP2005228758A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Yokogawa Electric Corp プリントコイルトランス及びプリント基板
JP5046720B2 (ja) * 2006-12-22 2012-10-10 京セラ株式会社 コイル内蔵基板
JP4809264B2 (ja) 2007-02-22 2011-11-09 京セラ株式会社 コイル内蔵基板
JP5572294B2 (ja) 2008-07-25 2014-08-13 株式会社エム・アール・テクノロジー 核磁気共鳴画像診断システム
JP5227770B2 (ja) * 2008-10-03 2013-07-03 古河電気工業株式会社 電子基板
US8089331B2 (en) 2009-05-12 2012-01-03 Raytheon Company Planar magnetic structure
JP5415858B2 (ja) 2009-07-23 2014-02-12 古河電気工業株式会社 厚導体基板及びその製造方法
JP5641230B2 (ja) 2011-01-28 2014-12-17 株式会社豊田自動織機 電子機器
JP5152374B2 (ja) 2011-07-04 2013-02-27 株式会社豊田自動織機 配線板

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102835193A (zh) * 2010-04-15 2012-12-19 古河电气工业株式会社 基板以及基板的制造方法
CN102647854A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 揖斐电株式会社 电感元件、内置有该元件的印刷电路板及电感元件的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015082622A (ja) 2015-04-27
US9480159B2 (en) 2016-10-25
JP6168556B2 (ja) 2017-07-26
DE102014221012A1 (de) 2015-04-30
US20150116963A1 (en) 2015-04-30
DE102014221012B4 (de) 2022-08-11
CN104582262A (zh) 2015-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105051840B (zh) 线圈一体型印刷基板、磁器件
CN104582262B (zh) 磁设备
CN105144317B (zh) 磁器件
CN102360808A (zh) 线圈基板结构、基板保持结构以及转换电源装置
JP6084148B2 (ja) コイル一体型プリント基板、磁気デバイス
CN106575566B (zh) 电抗器和使用它的dc-dc转换器
CN105051841B (zh) 磁器件
WO2014141670A1 (ja) 磁気デバイス
JP6261071B2 (ja) コイル一体型プリント基板、磁気デバイス
JP2017199940A (ja) 磁気デバイス
US20200258675A1 (en) Hybrid transformer for dc/dc converter
JP6261032B2 (ja) 多層プリント基板、磁気デバイス
JP6153158B2 (ja) 磁気デバイス
JP6084103B2 (ja) 磁気デバイス
JP2015088689A (ja) 多層プリント基板、磁気デバイス
WO2014141668A1 (ja) 磁気デバイス
JP2014170869A (ja) 磁気デバイス
JP2014179402A (ja) 磁気デバイス
JP2014160785A (ja) 磁気デバイス
JP6120619B2 (ja) 磁気デバイス
JP2014179399A (ja) 磁気デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190322

Address after: Kyoto City, Kyoto Prefecture, Japan

Patentee after: Omron Corporation

Address before: Aichi

Patentee before: Omron Automotive Electronics Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right