CN105051841A - 磁器件 - Google Patents

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Abstract

在基板(3)的3以上的奇数个的各层(L1～L3)中，在供磁芯(2a)插入的开口部(3m)的周围同方向地多次卷绕线圈图案(4a～4c)。在基板(3)的处于正面侧的第1层(L1)上向内地卷绕线圈图案(4a)，在第2层(L2)上向外地卷绕线圈图案(4b)，在基板(3)的处于背面侧的第3层(L3)上向外地卷绕线圈图案(4c)。利用贯通孔(9a)连接线圈图案(4a)的内端部(4a2)与线圈图案(4b)的内端部(4b2)，利用贯通孔(9b)连接线圈图案(4b)的外端部(4b1)与线圈图案(4c)的内端部(4c2)。在电力输入输出用的一个端子(6o)上连接线圈图案(4a)的外端部(4a1)，在另一个端子(6i)上连接线圈图案(4c)的外端部(4c1)。

Description

磁器件
技术领域
本发明涉及具备由磁性体构成的磁芯(core)和形成了线圈图案(coilpattern)的基板的扼流圈或变压器等磁器件。
背景技术
例如，存在在对高电压的直流进行开关而转换为交流之后再转换为低电压的直流的直流-直流转换装置(DC-DC转换器)这样的开关电源装置。在该开关电源装置中使用扼流圈或变压器等磁器件。
例如，在专利文献1以及2中公开了由在基板上形成了线圈绕组的线圈图案构成的磁器件。在该磁器件中，在基板上设置有供磁芯的凸部插入的开口部。在基板的各层以卷绕于开口部的周围的方式设置有线圈图案。不同层的线圈图案彼此之间通过贯通孔等层间连接部来连接。经由引脚或贯通孔等一对端子部进行针对线圈图案的电力的输入输出。
另外，在专利文献1中，在基板的偶数个的各层设置有N(1以上的整数)+1匝的线圈图案，使最内侧的绕组部分的宽度为其它绕组部分的宽度的一半。并且，相邻的2个层的最内侧的绕组部分彼此之间通过贯通孔并联地连接，使整体的线圈图案的卷绕数成为2N+1匝。另外，在专利文献2中，在基板的偶数个的各层上设置0.5～2匝的线圈图案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-280230号公报
专利文献2：日本特开平8-69935号公报
发明内容
发明所要解决的课题
当在基板的各层上多次卷绕线圈图案或者增加设置线圈图案的基板的层数时，整体的卷绕数变多，能够达成线圈的预定的性能。但是，导致线圈图案的引导或连接等布线变难，或者基板在板面方向或厚度方向的大型化。
本发明的课题是提供既能够以较少的层数增加线圈图案的卷绕数又能够使线圈图案的布线变得容易的磁器件。
解决问题的手段
本发明的磁器件具备磁芯和具有供磁芯插入的开口部的基板，在基板的多个层上以卷绕于开口部的周围的方式设置线圈图案，不同层的线圈图案彼此之间通过层间连接部连接，利用一对端子部与线圈图案进行电力的输入输出。在基板的3以上的奇数个的各层上，以沿着相同的方向多次卷绕的方式设置有线圈图案。在其中基板的处于最背面侧的最终层上向外地卷绕线圈图案，在最终层以外的从基板的正面侧起的第奇数个的各层上向内地卷绕线圈图案，在第偶数个的各层上向外地卷绕线圈图案。另外，第奇数个的各层的线圈图案的内端部与相邻于基板的背面侧的第偶数个的各层的线圈图案的内端部分别通过独立的层间连接部连接。第偶数个的各层的线圈图案的外端部与相邻于基板的背面侧的第奇数个的各层的线圈图案的外端部或最终层的线圈图案的内端部分别通过独立的层间连接部连接。此外，处于从基板的正面侧起第1层的线圈图案的外端部与一对端子部的一方连接，处于最终层的线圈图案的外端部与一对端子部的另一方连接。
由此，在基板的3以上的奇数个的各层上多次卷绕线圈图案，因此作为整体，线圈图案的卷绕数为该奇数个的2倍以上，可利用较少的层数使线圈图案的卷绕数变多。另外，在各层上内卷绕或外卷绕地以螺旋状绕遍(引き回され)线圈图案，相邻层的线圈图案彼此之间在内端部或外端部通过设置于基板上的层间连接部连接。因此，不需要例如通过采用其它引线等的基板外布线来连接端子部与线圈图案，就能够使线圈图案的布线变得容易。此外，通过靠近于基板的开口部附近配置线圈图案或层间连接部，由此能够实现基板向板面方向的小型化。
另外，关于本发明，在上述磁器件中，基板可由3层基板构成，，在基板的处于最正面侧的第1层上，向内地卷绕线圈图案，在从基板的正面侧起的第2个的第2层上，向外地卷绕线圈图案，在基板的处于最背面侧的第3层上，向外地卷绕线圈图案。另外，层间连接部由以下的部件构成：第1层间连接部，其连接处于第1层的线圈图案的内端部与处于第2层的线圈图案的内端部；以及第2层间连接部，其连接处于第2层的线圈图案的外端部与处于第3层的线圈图案的内端部，处于第1层的线圈图案的外端部与一对端子部的一方连接，处于第3层的线圈图案的外端部与一对端子部的另一方连接。
另外，关于本发明，在上述磁器件中，第1层间连接部以及第2层间连接部可贯通基板的各层。
另外，关于本发明，在上述磁器件中，在基板的5以上的奇数个的各层上设置有线圈图案，各层间连接部可由不贯通基板的过孔构成。
此外，关于本发明，在上述磁器件中，一对端子部相比于线圈图案的外周设置在外侧。
发明效果
根据本发明，可提供一种磁器件，既能够以较少的层数增加线圈图案的卷绕数又能够使线圈图案的布线变得容易。
附图说明
图1是开关电源装置的结构例。
图2是本发明的实施方式的磁器件的分解立体图。
图3是第1实施方式的磁器件的基板的各层的俯视图。
图4是图3的Y-Y剖视图。
图5是图3的V-V剖视图。
图6是第2实施方式的磁器件的基板的各层的主要部位的俯视图。
图7是图6的V’-V’剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在各图中对相同的部分或对应的部分标注同一符号。
图1是开关电源装置100的结构图。开关电源装置100是电动车(或混合电动车)用的DC-DC转换器，在对高电压的直流进行开关而转换为交流之后，再转换为低电压的直流。以下进行详细叙述。
在开关电源装置100的输入端子T1、T2上连接高电压蓄电池50。高电压蓄电池50的电压例如是DC220V～DC400V。向输入端子T1、T2输入的高电压蓄电池50的直流电压Vi在利用滤波电路51去除噪声之后被提供给开关电路52。
开关电路52由例如具有FET(FieldEffectTransistor：场效应晶体管)的公知的电路构成。开关电路52根据来自PWM驱动部58的PWM(PulseWidthModulation：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，将直流电压转换为高频的脉冲电压。
该脉冲电压经由变压器53被提供给整流电路54。整流电路54利用一对二极管D1、D2对脉冲电压进行整流。由整流电路54整流后的电压被输入平滑电路55。平滑电路55利用扼流圈L以及电容C的滤波作用使整流电压平滑，并作为低电压的直流电压向输出端子T3、T4进行输出。根据该直流电压，将与输出端子T3、T4连接的低压蓄电池60充电至例如DC12V。向未图示的各种车载电装配置供给低压蓄电池60的直流电压。
另外，平滑电路55的输出电压Vo在由输出电压检测电路59检测到之后，被输出至PWM驱动部58。PWM驱动部58根据输出电压Vo对PWM信号的占空比进行运算，生成与该占空比相对应的PWM信号，向开关电路52的FET的栅极进行输出。由此，进行用于使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。滤波电路51的输出侧连接电源56。电源56使高电压蓄电池50的电压降压，对控制部57供给电源电压(例如DC12V)。
在上述开关电源装置100中，采用后述的磁器件1、1’作为平滑电路55的扼流圈L。在扼流圈L中流动例如DC150A的大电流。在扼流圈L的两端设置有用于输入输出电力的一对端子6i、6o。
接着，参照图2～图5来说明第1实施方式的磁器件1的构造。
图2是磁器件1的分解立体图(后述的磁器件1’也是同样的)。图3是磁器件1的基板3的各层的俯视图。图4以及图5是磁器件1的剖视图，图4示出图3的Y-Y截面，图5示出图3的V-V截面。
如图2所示，磁芯2a、2b由E字形的上磁芯2a和I字形的下磁芯2b这2个成对构成。磁芯2a、2b由铁氧体或非晶态金属等磁性体构成。
上磁芯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所示排为一列。如图2所示，左右的凸部2L、2r相对于中央的凸部2m，突出量变多。
如图4所示，使上磁芯2a的左右凸部2L、2r的下端与下磁芯2b的上表面粘合，组合该磁芯2a、2b。在此状态下，为了提高直流重叠特性，而在上磁芯2a的凸部2m与下磁芯2b的上表面设置有预定大小的间隙。由此，即使在磁器件1(扼流圈L)中流动大电流时，也能够实现预定的电感。磁芯2a、2b彼此间经由未图示的螺钉或金属零件等固定单元进行固定。
下磁芯2b嵌入在设置于散热器10的上侧的凹部10k(图2)内。在散热器10的下侧设置有散热片10f。
基板3由厚铜箔基板构成，该厚铜箔基板在由绝缘体构成的薄板状的基体材料的各层上利用厚度较厚的铜箔(导体)形成有图案。在本实施方式中，虽然在基板3上没有设置其它电子部件或电路，但实际上在图1的开关电源装置100中使用磁器件1的情况下，在同一基板上设置有磁器件1和开关电源装置100的其它电子部件或电路(后述的磁器件1’也是同样的)。
在基板3的正面(在图2以及图4中为上表面)3x上设置有如图3(a)所示的第1层L1。在基板3的背面(在图2以及图4中为下表面)3z上设置有如图3(c)所示的第3层L3。如图4以及图5所示，在第1层L1与第3层L3之间设置有如图3(b)所示的第2层L2。
即，基板3具有2个表层L1、L3和1个内层L2一共3个(奇数个)层L1、L2、L3。另外，第1层L1是从基板3的正面3x侧起的第1个(第奇数个)层，第2层L2是从基板3的正面3x侧起的第2个(第偶数个)层，第3层L3是处于最背面3z侧的最终层。
在基板3上设置有由大直径的圆形的贯通孔构成的开口部3m和切口3L、3r。如图2～图4所示，在开口部3m中插入磁芯2a的中央的凸部2m，在处于左右的切口3L、3r中分别插入磁芯2a的左右的凸部2L、2r。
另外，在基板3上设置有两个小直径且圆形的贯通孔3a。在各贯通孔3a内如图2所示插入各螺钉11。使基板3的背面3z与散热器10的上表面(与散热片10f相对的面)相对。并且，使各螺钉11从基板3的正面3x侧贯通各贯通孔3a内，与散热器10的各螺钉孔10a进行螺合。由此，如图4以及图5所示，在基板3的背面3z侧以接近状态固定散热器10。在基板3的正面3x侧配置直径大于螺钉11的轴部11b的头部11a(参照图3(a))。
在基板3与散热器10之间隔着具有传热性的绝缘片12。因为绝缘片12具有柔性，所以与基板3或散热器10无间隙地进行粘合。
另外，在基板3上图3所示地设置有贯通孔8a、8d、9a、9b、焊盘8b、8c、端子6i、6o、图案4a～4d、4t0～4t6、5s0～5s9以及引脚7a～7d这样的导体。设置有贯通孔8a、8d、9a、9b、端子6i、6o以及引脚7a～7d，使得贯通基板3。
在一对贯通孔8a中的一个贯通孔8a内填设有端子6i，在另一个贯通孔8a内填设有端子6o。这些一对端子6i、6o由铜引脚构成。在第1层L1与第3层L3的端子6i、6o的周围设置有贯通孔8a的焊盘8b。焊盘8b由铜箔构成。对端子6i、6o或焊盘8b的正面实施铜电镀。端子6i、6o是本发明的“端子部”的一例。
在多个大直径的贯通孔8d内分别填入散热引脚7a～7d。散热引脚7a～7d由铜引脚构成。在第1层L1与第3层L3的散热引脚7a～7f的周围设置有由铜箔构成的焊盘8c。对散热引脚7a～7d或焊盘8c的正面实施铜电镀。
在基板3的各层L1～L3内设置有线圈图案4a～4c和散热图案4t0～4t6、5s0～5s9。各图案4a～4d、4t0～4t6、5s0～5s9由铜箔构成。对第1层L1的各图案4a、4t0～4t2、5s0～5s2的正面实施绝缘加工。
线圈图案4a～4c形成为与基板3的板面方向平行的带状。设定线圈图案4a～4c的宽度、厚度或截面积，以使既能够达成线圈的预定性能，又能够即使流过预定的大电流(例如，DC150A)，也将线圈图案4a～4c中的发热量抑制到某程度，而且从线圈图案4a～4c的正面进行散热。
如图3所示，各线圈图案4a～4c沿着在各层L1～L3上供磁芯2a的中央凸部2m插入的开口部3m的周围以相同的方向多次卷绕。将对线圈图案4a～4c输入输出电力的一对端子6i、6o设置在线圈图案4a～4c的外周的外侧。
如图3(a)所示，在第1层L1中，线圈图案4a的外端部4a1经由焊盘8b以及贯通孔8a与端子6o连接。线圈图案4a从外端部4a1沿着开口部3m的周围以顺时针向内卷绕2次(内卷绕)。线圈图案4a的内端部4a2如图5所示利用贯通孔9a与相邻于基板3的背面3z侧的第2层L2的线圈图案4b的内端部4b2连接。
如图3(b)所示，在第2层L2中，线圈图案4b从内端部4b2沿着开口部3m的周围以顺时针向外卷绕2次(外卷绕)。线圈图案4b的外端部4b1如图5所示经由贯通孔9b与相邻于基板3的背面3z侧的第3层L3的线圈图案4c的内端部4c2连接。
即，利用独立的贯通孔9a、9b分别连接不同的相邻的2个层的线圈图案彼此之间。各贯通孔9a、9b如图3所示地以小直径设置有多个，以达成预定的直流电阻的性能。对各贯通孔9a、9b的正面实施铜电镀。各贯通孔9a、9b的内侧可由铜等进行填埋。
如图3所示，基板3的板面方向上的贯通孔9a、9b的设置场所数是具有线圈图案4a、4b的内端部4a2、4b2的位置以及具有线圈图案4b的外端部4b1和线圈图案4c的内端部4c2的位置这2处。这与设置有线圈图案4a～4c的基板3的层数(3个)少1。贯通孔9a的设置场所与贯通孔9b的设置处相比更接近于开口部3m，处于线圈图案4a～4c的卷绕周的内侧。
贯通孔9a、9b是本发明的“层间连接部”的一例。另外，贯通孔9a是本发明的“第1层间连接部”的一例，贯通孔9b是本发明的“第2层间连接部”的一例。
作为其它例，在各贯通孔9a、9b的设置处可分别逐个地设置直径大于该贯通孔9a、9b的贯通孔，利用该贯通孔连接处于不同的层L1～L3的线圈图案4a～4c彼此之间。
为了容易形成贯通孔9a、9b，而在第1层L1的贯通孔9b的周边与第3层L3的贯通孔9a的周边分别设置由铜箔构成的小图案4d。小图案4d与各个贯通孔9a、9b连接。对第1层L1的小图案4d的正面实施绝缘加工。
如图3(c)所示，在第3层L3中，线圈图案4c从内端部4c2沿着开口部3m的周围以顺时针向外卷绕2次(外卷绕)。线圈图案4c的外端部4c1经由焊盘8b以及贯通孔8a与端子6i连接。
如上所述，基板3的线圈图案4a～4c在第3层L3从作为起点的端子6i沿着开口部3m(以及磁芯2a的凸部2m)的周围卷绕第1次和第2次之后，经由贯通孔9b与第2层L2连接。接着，线圈图案4a～4c在第2层L2沿着开口部3m的周围卷绕第3次和第4次之后，经由贯通孔9a与第1层L1连接。并且，线圈图案4a～4c在第1层L1沿着开口部3m的周围卷绕第5次和第6次之后，与作为终点的端子6o连接。即，在3层基板3上形成6圈的线圈图案4a～4c。
在磁器件1中流动的电流也如上所述地从端子6i输入，按照线圈图案4c、贯通孔9b、线圈图案4b、贯通孔9a以及线圈图案4a的顺序流动之后，从端子6o输出。
如图3所示，在基板3的各层L1～L3的空区域内设置有散热图案4t0～4t6、5s0～5s9。其中，散热图案4t0～4t6将线圈图案4a～4c的一部分向基板3的板面方向进行扩展，由此与线圈图案4a～4c设置为一体。散热图案5s0～5s9为了向基板3的板面方向进行扩展，而设置为与线圈图案4a～4c分体。另外，散热图案5s0～5s9彼此之间也分体。
在各层L1～L3中，图案4a～4d、4t0～4t6、5s0～5s9相对于螺钉11绝缘。如图3(a)所示，在第1层L1中，端子6i与其周围的贯通孔8a以及焊盘8b相对于处于附近的散热图案4t0绝缘。端子6o与其周围的贯通孔8a以及焊盘8b与散热图案4t2连接，并相对于散热图案5s0绝缘。
如图3(b)所示，在第2层L2中，端子6i、6o与它们周围的贯通孔8a相对于处于附近的散热图案5s3、4t3绝缘。如图3(c)所示，在第3层L3中，端子6i及其周围的贯通孔8a与处于附近的散热图案4t5连接。端子6o及其周围的贯通孔8a与处于附近的散热图案5s9连接，并相对于散热图案4t6绝缘。
如图3所示，利用散热引脚7a及其周围的贯通孔8d以及焊盘8c，连接第1层L1的散热图案4t0、第2层L2的散热图案5s3以及第3层L3的散热图案5s5。利用散热引脚7b及其周围的贯通孔8d以及焊盘8c，连接第1层L1的散热图案5s1、第2层L2的散热图案4t3以及第3层L3的散热图案5s7。
利用散热引脚7c及其周围的贯通孔8d以及焊盘8c，连接第1层L1的散热图案4t1、第2层L2的散热图案5s4以及第3层L3的散热图案5s6。利用散热引脚7d及其周围的贯通孔8d以及焊盘8c，连接第1层L1的散热图案5s2、第2层L2的散热图案4t4以及第3层L3的散热图案5s8。
因为在线圈图案4a～4c中流动大电流，所以线圈图案4a～4c成为发热源，基板3的温度上升。由第1层L1的线圈图案4a产生的热例如在线圈图案4a的正面或散热图案4t0～4t2、5s0～5s2的正面上进行散热。另外，由线圈图案4a产生的热例如从散热引脚7a、7b或端子6o等传导至第3层L3的散热图案5s5、5s6、5s9等，经由绝缘片12在散热器10中进行散热。
由第2层L2的线圈图案4b产生的热例如扩散至散热图案4t3、4t4等，从散热引脚7b、7d等传导至其它层L1、L3的散热图案5s1、5s2、5s7、5s8等。并且，该热从第1层L1的散热图案5s1、5s2的正面等进行散热，或者从第3层L3的散热图案5s7、5s8传导至散热器10进行散热。由第3层L3的线圈图案4c产生的热例如从线圈图案4c或散热图案4t5、4t6传导至散热器10进行散热。
根据上述第1实施方式，在基板3的3个的各层L1～L3上多次卷绕线圈图案4a～4c，所以作为整体，线圈图案4a～4c的卷绕数为层数的2倍以上。因此，在较少的层数的基板3中，可使线圈图案4a～4c的卷绕数增多。在本例中，在各层L1～L3中，各卷绕两次线圈图案4a～4c，所以能够实现在3层基板3上卷绕6次的线圈图案4a～4c。
另外，在各层L1～L3以内卷绕或外卷绕的方式螺旋状地引导线圈图案4a～4c。并且，在内端部4a2、4b2、4c2或外端部4b1上，利用设置于基板3上的贯通孔9a、9b连接相邻的层L1～L3的线圈图案4a～4c彼此之间。另外，将第1层L1或第3层L3的线圈图案4a、4c的外端部4a1、4c1与端子6o、6i连接。因此，例如无需通过采用其他引线等的基板外布线(也称为空中布线)连接端子6o、6i与线圈图案4a、4c，就能够容易地进行线圈图案4a～4c的布线。此外，可通过靠近于基板3的开口部3m的附近配置线圈图案4a～4c或贯通孔9a、9b，来实现基板3向板面方向的小型化。
另外，贯通孔9a、9b的设置场所数与设置有线圈图案4a～4c的基板3的层数相比少1，所以利用贯通孔9a、9b可靠地连接相邻的层L1～L3的线圈图案4a～4c彼此之间，并且能够实现基板3向板面方向的进一步小型化。另外，利用贯通基板3的各层L1～L3的2处贯通孔9a、9b连接线圈图案4a～4c彼此之间，所以能够容易地制造形成这些布线的基板3。
另外，因为在线圈图案4a～4c的外周的外侧设置电力输入输出用的端子6i、6o，所以能够容易地进行端子6i、6o与贯通孔9a、9b的配置或线圈图案4a～4c的布线。另外，能够将线圈图案4a～4c外周的大小抑制为较小，实现基板3向板面方向的进一步小型化。
在上述第1实施方式中示出了在3层基板3的各层L1～L3设置线圈图案4a～4c的例子，但本发明不仅限于此。如下述的第2实施方式那样，可在基板的5个以上的奇数个的各层上设置线圈图案。
图6是第2实施方式的磁器件1’的基板3’的各层的主要部位的俯视图。图7是磁器件1’的剖视图，示出图6的V’-V’截面。
在磁器件1’的基板3’的正面(图7中左端的面)3x上设置有如图6(a)所示的第1层L1’。在基板3’的背面(图7中右端的面)3z上设置有如图6(e)所示的第5层L5。如图7所示，在第1层L1’与第5层L5之间设置有如图6(b)、(c)、(d)所示的第2层L2’、第3层L3’以及第4层L4。
即，基板3’具有2个表层L1’、L5与3个内层L2’、L3’、L4一共5个(奇数个)层L1’～L5。另外，从基板3’的正面3x侧起的第1个上设置第1层L1’，在第2个上设置第2层L2’，在第3个上设置第3层L3’，在第4个上设置第4层L4，在第5个上设置第5层L5。第5层L5是处于基板3’的最背面3z侧的最终层。
在设置于基板3’上的各贯通孔8a中分别填设有端子6i、6o。在基板3’的各层L1’～L5上设置有由铜箔构成的线圈图案4e～4i。设定线圈图案4e～4i的宽度、厚度或截面积，既能够实现线圈的预定性能，又能够即使流过预定的大电流，也将线圈图案4e～4i中的发热量抑制到某个程度，而且从线圈图案4e～4i的正面进行散热。
各线圈图案4e～4i在各层L1’～L5上沿着开口部3m的周围以相同的方向多次卷绕。在线圈图案4e～4i的外周的外侧设置有端子6i、6o。
如图6(a)所示，在第1层L1’中，线圈图案4e的外端部4e1经由焊盘8b以及贯通孔8a与端子6o连接。线圈图案4e从外端部4e1沿着开口部3m的周围以顺时针向内卷绕2次(内卷绕)。线圈图案4e的内端部4e2如图7所示利用过孔(via)9c与在基板3’的背面3z侧相邻的第2层L2’的线圈图案4f的内端部4f2连接。
如图6(b)所示，在第2层L2’中，线圈图案4f从内端部4f2沿着开口部3m的周围以顺时针向外卷绕2次(外卷绕)。线圈图案4f的外端部4f1如图7所示利用过孔9d与相邻于基板3’的背面3z侧的第3层L3’的线圈图案4g的外端部4g1连接。
如图6(c)所示，在第3层L3’中，线圈图案4g从外端部4g1沿着开口部3m的周围以顺时针向内卷绕2次(内卷绕)。线圈图案4g的内端部4g2如图7所示利用过孔9e与相邻于基板3’的背面3z侧的第4层L4的线圈图案4h的内端部4h2连接。
如图6(d)所示，在第4层L4中，线圈图案4h从内端部4h2沿着开口部3m的周围以顺时针向外卷绕2次(外卷绕)。线圈图案4h的外端部4h1如图7所示，利用过孔9f与相邻于基板3’的背面3z侧的第5层L5的线圈图案4i的内端部4i2连接。
即，不同的相邻的2个层的线圈图案彼此之间经由独立的过孔9c～9f分别连接。过孔9c～9f如图7所示由不贯通基板3’的IVH(InterstitialViaHole：过孔)构成。另外，为了实现预定的直流电阻的性能，过孔9c～9f如图6所示以小直径设置有多个。各过孔9c～9f的内侧可利用铜等进行填埋。
如图6所示，过孔9c～9f的设置场所数是线圈图案4e、4f的内端部4e2、4f2之间、线圈图案4f、4g的外端部4f1、4g1之间、线圈图案4g、4h的内端部4g2、4h2之间以及线圈图案4h的外端部4h1与线圈图案4i的内端部4i2之间这4处。这与设置有线圈图案4e～4i的基板3’的层数(5个)相比少1个。
另外，基板3’的板面方向上的过孔9c～9f的设置场所数是具有线圈图案4e～4h的内端部4e2～4h2的位置以及具有线圈图案4b～4h的外端部4b1～4h1与线圈图案4i的内端部4i2的位置这2处。过孔9c、9e的设置场所与该基板3’的板面方向上的过孔9d、9f的设置场所相比更接近于开口部3m，位于线圈图案4e～4i的卷绕周的内侧。过孔9c～9f是本发明的“层间连接部”的一例。
作为其它例，在各过孔9c～9f的设置处可分别逐个地设置直径大于该过孔9c～9f的过孔，利用该过孔连接处于不同的层L1’～L5的线圈图案4e～4i彼此之间。
如图6(e)所示，在第5层L5中，线圈图案4i从内端部4i2沿着开口部3m的周围以顺时针向外卷绕2次(外卷绕)。线圈图案4i的外端部4i1经由焊盘8b以及贯通孔8a与端子6i连接。
如上所述，基板3’的线圈图案4e～4i在第5层L5上从作为起点的端子6i起沿着开口部3m的周围卷绕第1次和第2次之后，经由过孔9f与第4层L4连接。接着，线圈图案4e～4i在第4层L4上沿着开口部3m的周围卷绕第3次和第4次之后，经由过孔9e与第3层L3’连接。接着，线圈图案4e～4i在第3层L3’上沿着开口部3m的周围卷绕第5次和第6次之后，经由过孔9d与第2层L2’连接。接着，线圈图案4e～4i在第2层L2’上沿着开口部3m的周围卷绕第7次和第8次之后，经由过孔9c与第1层L1’连接。并且，线圈图案4e～4i在第1层L1’上沿着开口部3m的周围卷绕第9次和第10次之后，与作为终点的端子6o连接。即，在5层基板3’上形成10圈的线圈图案4e～4i。
在磁器件1’中流动的电流也如上所述地从端子6i输入，按照线圈图案4i、过孔9f、线圈图案4h、过孔9e、线圈图案4g、过孔9d、线圈图案4f、过孔9c以及线圈图案4e的顺序流动之后，从端子6o输出。
根据上述第2实施方式，由于在基板3’的5个的各层L1’～L5上多次卷绕线圈图案4e～4i，所以作为整体，线圈图案4e～4i的卷绕数为层数的2倍以上。因此，在较少层数的基板3’中，能够使线圈图案4e～4i的卷绕数增多。在本例中，可实现在5层基板3’上缠着10圈的线圈图案4e～4i。
另外，在各层L1’～L5中，线圈图案4e～4i内卷绕或外卷绕地以螺旋状被绕遍。并且，相邻的层L1’～L5的线圈图案4e～4i彼此之间在内端部4e2～4i2或外端部4f1～4h2经由设置于基板3’的过孔9c～9f连接。另外，第1层L1’或第5层L5的线圈图案4e、4i的外端部4e1、4i1与端子6o、6i连接。因此例如，不需要通过采用其它引线等的基板外布线来连接端子6o、6i和线圈图案4e、4i，就能够容易地进行线圈图案4e～4i的布线。此外，可通过靠近于基板3’的开口部3m的附近配置线圈图案4e～4i或过孔9c～9f，来实现基板3’向板面方向的小型化。
另外，基板3’在板面方向的线圈图案4e～4i的内端部4e2～4i2和外端部4f1～4h1上的2处设置过孔9c～9f，因此既能够确保线圈图案4e～4i的电流路径，又能够实现基板3’向板面方向的进一步小型化。
在本发明中，除了以上所述的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3层基板3或5层基板3’的全部层L1～L3、L1’～L5上设置有线圈图案4a～4c、4e～4i的例子，但本发明不仅限于此。在具有3层以上的基板中，只要在3以上的奇数个的各层上设置线圈图案既可。另外，当在7以上的奇数个的各层上设置线圈图案时，例如只要从基板的正面侧起如图6(a)所示地形成第1个层、如图6(e)所示地形成最终层、如图6(b)、(d)所示地形成第偶数层、如图6(c)所示地形成其它的第奇数层既可。
另外，在以上的实施方式中示出了在供磁芯2a的中央的凸部2m插入的开口部3m的周围各卷绕两次线圈图案4a～4c、4e～4i的例子，但本发明不仅限于此。除了其以外，例如可取代供磁芯2a的其它凸部2L、2r插入的切口3L、3r(图2等)，在基板上设置由贯通孔构成的开口部，在供凸部2m、2L、2r插入的开口部的2个以上的周围卷绕线圈图案3次以上。但是，考虑到基板的尺寸，优选设定各层的线圈图案的卷绕数。另外，因为容易进行线圈图案中的发热量的抑制或从线圈图案的正面的散热，所以优选扩展线圈图案的宽度。
另外，在以上的实施方式中，示出了作为层间连接部在基板3、3’上设置贯通孔9a、9b或过孔9c～9f的例子，但本发明不仅限于此。除了这个以外，还可以在基板上设置由端子、引脚或焊锡等其它导体构成的层间连接部，连接不同的层的线圈图案彼此之间。
另外，在以上的实施方式中示出了作为端子部在基板3、3’上设置由铜引脚构成的端子6i、6o的例子，但本发明不仅限于此。除了这个以外，例如还可以省略端子6i、6o，将贯通孔8a或焊盘8b设置为端子部。并且，可在这些端子部上连接线圈图案，并且直接连接其它电子部件或电路。例如，在图1所示的开关电源装置100的情况下，只要在线圈图案4a的端子部8a、8b(输入侧)利用锡焊连接整流电路54的二极管D1、D2的阴极、在线圈图案4b的端子部8a、8b(输出侧)利用焊锡连接平滑电路55的电容C的一端或与输出电压检测电路59以及输出端子T3连接的线的一端既可。
另外，在以上的实施方式中示出了采用厚铜箔基板的例子，但本发明不仅限于此，还可以采用一般的树脂制的印制电路板或金属制的基板等这样的其它基板。在金属制的基板的情况下，只要在基体材料与线圈图案之间设置绝缘体既可。
另外，在以上的实施方式中示出了使E字形的上磁芯2a组合I字形的下磁芯2b的例子，但本发明还可以应用于组合了2个E字形磁芯的磁器件。
此外，在以上的实施方式中举出了对车辆用的开关电源装置100中的作为平滑电路55的扼流圈L使用的磁器件1应用本发明的例子，但对于作为变压器53(图1)使用的磁器件也能够应用本发明。另外，对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器件也能够应用本发明。
标号说明
1、1’磁器件
2a上磁芯
2b下磁芯
3、3’基板
3m开口部
4a～4c、4e～4i线圈图案
6i、6o端子
9a、9b贯通孔
9c～9f过孔
L1、L1’第1层
L2、L2’第2层
L3、L3’第3层
L4第4层
L5第5层

Claims (5)

1.一种磁器件，其具备磁芯和具有供磁芯插入的开口部的基板，在所述基板的多个层上以卷绕于所述开口部的周围的方式设置有线圈图案，不同层的线圈图案彼此之间通过层间连接部连接，利用一对端子部与所述线圈图案进行电力的输入输出，该磁器件的特征在于，
在所述基板的3以上的奇数个的各层上，以沿着相同的方向多次卷绕的方式设置所述线圈图案，
在其中所述基板的处于最背面侧的最终层上向外地卷绕所述线圈图案，
在所述最终层以外的从所述基板的正面侧起的第奇数个的各层上，向内地卷绕所述线圈图案，
在第偶数个的各层上向外地卷绕所述线圈图案，
所述第奇数个的各层的所述线圈图案的内端部与相邻于所述基板的背面侧的所述第偶数个的各层的所述线圈图案的内端部分别通过独立的所述层间连接部连接，
所述第偶数个的各层的所述线圈图案的外端部与相邻于所述基板的背面侧的所述第奇数个的各层的所述线圈图案的外端部或所述最终层的所述线圈图案的内端部分别通过独立的所述层间连接部连接，
处于从所述基板的正面侧起第1层的所述线圈图案的外端部与所述一对端子部的一方连接，
处于所述最终层的所述线圈图案的外端部与所述一对端子部的另一方连接。
2.根据权利要求1所述的磁器件，其特征在于，
所述基板由3层基板构成，
在所述基板的处于最正面侧的第1层上，向内地卷绕所述线圈图案，
在从所述基板的正面侧起的第2个的第2层上，向外地卷绕所述线圈图案，
在所述基板的处于最背面侧的第3层上，向外地卷绕所述线圈图案，
所述层间连接部由以下部件构成，
第1层间连接部，其连接处于所述第1层的所述线圈图案的内端部与处于所述第2层的所述线圈图案的内端部；以及
第2层间连接部，其连接处于所述第2层的所述线圈图案的外端部与处于所述第3层的所述线圈图案的内端部，
处于所述第1层的所述线圈图案的外端部与所述一对端子部的一方连接，
处于所述第3层的所述线圈图案的外端部与所述一对端子部的另一方连接。
3.根据权利要求2所述的磁器件，其特征在于，
所述第1层间连接部以及所述第2层间连接部贯通所述基板的各层。
4.根据权利要求1或2所述的磁器件，其特征在于，
在所述基板的5以上的奇数个的各层上设置有所述线圈图案，
所述各层间连接部由不贯通所述基板的过孔构成。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的磁器件，其特征在于，
所述一对端子部相比于所述线圈图案的外周设置在外侧。
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