CN110556239B - 电子元件 - Google Patents

Abstract

一种电子元件(100)，包括：电路基板模块(104)，由多个层构成，并使用第一层(L1)至第八层(L8)的布线图案形成有初级侧电路(120)和次级侧电路(122，124)；以及磁体芯(106)，将初级侧电路(120)和次级侧电路(122，124)磁耦合。电路基板模块(104)包括：缺口部(104b)，从两侧缘部朝向内侧形成为缺口状，收纳磁体芯(106)并将其定位于规定的安装位置；以及扩展部(104c)，与缺口部(104b)相连，从电路基板模块(104)的两侧缘部向内侧形成为缺口状，并将磁体芯(106)的侧方比缺口部(104b)的收纳宽度(W1)更为扩展。由此，在将磁体芯(106)于缺口部(104b)内准确地进行了定位的状态下，能够进一步利用扩展部(104c)中的扩展空间来提高组装作业性。

Description

电子元件

技术领域

本发明涉及电子元件，具体而言，涉及具有平面型变压器的电子元件。

背景技术

日本专利局发行的刊物(JP3818478B1)中记载的在先技术是片式变压器。该变压器具有在多层印刷布线板上搭载有片式线圈层叠体并用铁氧体磁芯将它们夹在中间的结构。在该变压器中，铁氧体磁芯分为上下两个部件，两部件在多层印刷布线板、片式线圈层叠体的厚度方向上相向地被装配。在变压器的装配状态下，铁氧体磁芯整个插入至形成于多层印刷布线板上的插入孔而构成磁路。

但是，在先技术的结构存在组装时的作业性差的问题。这是因为，由于铁氧体磁芯整个埋入多层印刷布线板的基板面(安装面)内侧，因此在铁氧体磁芯的组装时，难以从外侧进入。

发明内容

本发明的一个目的在于提供能够提高组装时的作业性的技术。为了解决该目的，本发明采用以下的解决方案。

本发明的电子元件在利用多个成层的布线图案形成有初级侧和次级侧的各电路的电路基板上安装有磁体芯。磁体芯进行初级侧的电路与次级侧的电路的磁耦合，由此构成平面型变压器。布线图案中有构成初级侧和次级侧的各绕组的布线图案，各绕组在贯通电路基板的磁体芯的周围形成为涡状。

在电路基板上，除了包括使磁体芯相对于电路基板准确地定位的构成之外，还包括用于提高磁体芯的组装作业性的构成。即，电路基板具有缺口部以及扩展部的构成。其中，缺口部从电路基板的侧缘部朝向内侧形成为缺口状，将磁体芯(例如外芯柱)收纳于其内部并使磁体芯定位在规定的安装位置。缺口部由于原本是用于准确地定位磁体芯的构成，因此优选使其宽度最小，使其过度有富余而使磁体芯产生位置偏移这样的情况是不合适的。

因此，本发明构成为一面使缺口部的宽度最小，一面包括扩展部。即，扩展部与缺口部相连，从电路基板的侧缘部朝向内侧形成为缺口状，并将磁体芯的侧方比缺口部的宽度更为扩展。由此，在将磁体芯于缺口部内准确地进行了定位的状态下，能够进一步地利用扩展部中的扩展的空间来提高组装作业性。

如上所述，根据本发明，能够提高组装时的作业性。

附图说明

图1是概略地示出一实施方式的电子元件的构成的分解立体图。

图2是以单体示出电路基板模块的分解立体图。

图3是概略地示出电路基板模块的层叠结构的分解立体图。

图4是与图1中的IV-IV线一致的纵截面图。

图5是与图1中的V-V线一致的纵截面图。

图6A至图6D是从第一层至第四层的各层的平面图。

图7A至图7D是从第五层至第八层的各层的平面图。

图8是电路基板模块的平面图。

图9是示出磁体芯组装于电路基板模块的组装作业的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。

〔整体构成〕

图1概略地示出了一实施方式的电子元件100的构成。在该实施方式中，作为电子元件100的例子，列举了模块型的DC-DC转换器，但电子元件100的例子并不限定于此。以下，对电子元件100的构成进行说明。

电子元件100例如粗略划分的话由树脂壳体102和电路基板模块104构成。电子元件100是在将电路基板模块104收纳于树脂壳体102内的状态下用填充材料(例如聚氨酯树脂)密封其内部而完成的。树脂壳体102是中空的罩子形状，其下表面配合电路基板模块104的外形而开放。

在电路基板模块104上组合有磁体芯106。在电路基板模块104上主要形成有DC-DC转换器的初级侧电路120和两系统的次级侧电路122、124，在DC-DC转换器工作时，初级侧电路120和各次级侧电路122、124通过磁体芯106而被磁耦合。需要注意的是，初级侧电路120、各次级侧电路122、124具有在图1中观察电路基板模块104时安装于上表面的各种电子元件，但省略了它们的图示。

〔电路基板模块以及磁体芯〕

图2以单体示出了将电路基板模块104分解后的状态。在电路基板模块104上，除了如上所述组合有磁体芯106之外，还安装有多个输入端子阵列108、110以及输出端子阵列112、114。

磁体芯106例如是E-E型结构，两个芯部件106a、106b从电路基板模块104的两面侧以相对的方式组合。在本实施方式中，磁体芯106在两个芯部件106a、106b之间未设置有间隙，但也可以在之间设置有间隙。为了组装磁体芯106，除了在电路基板模块104上靠中央的位置形成有插通孔104a之外，还夹着插通孔104a在两侧缘部形成有一对缺口部104b。

插通孔104a在电路基板模块104的两面呈大致正方形状开口并在厚度方向上贯通，磁体芯106的中芯柱107a从两侧插通至其内部。

一对缺口部104b从电路基板模块104的两侧缘部朝向内侧形成为U字形状，磁体芯106的两外芯柱107b与这一对缺口部104b嵌合。需要注意的是，在本实施方式中，一对缺口部104b均形成有扩展部104c。具体而言，一对缺口部104b在各自的侧方在宽度方向上扩展一级，这样的话，可以使扩展部104c如下所述。即，扩展部104c作为用于进行磁体芯106的组装作业的空间发挥功能。组装作业例如包括：在如图1所示使磁体芯106组装于电路基板模块104的状态下进一步地对两个芯部件106a、106b两侧处的对接面进行粘合剂的涂布、粘贴胶带、或者夹固两芯部件106a、106b、等等。由此，能够提高电子元件100的装配作业性，提高生产效率并有助于生产成本的降低。需要注意的是，对于缺口部104b以及扩展部104c，将在后面进一步进行描述。

输入端子阵列108、110通过未图示的通孔而安装于电路基板模块104，由此与初级侧电路120连接。此外，输出端子阵列112、114也通过未图示的通孔而安装于电路基板模块104，由此与次级侧电路122、124连接。在电子元件100的完成状态下，这些输入端子阵列108、110以及输出端子阵列112、114处于从树脂壳体102向下方突出的状态。

〔层叠坯料〕

图3通过将电路基板模块104分解为多个层叠坯料的状态而概略地示出了其层叠结构。需要注意的是，在电路基板模块104的完成状态下，由于所有的层叠坯料通过烧成而被一体化，因此是不能如图3所示进行事后分解的结构，但在此为了理解层叠结构，方便起见，以分解的状态加以示出。

电路基板模块104呈例如层叠七张层叠坯料(也称为片基板、生片等)并将它们烧成为一体而得的层叠结构。以下，为了方便起见，将在层叠方向上最上面的层的上表面设为第一层L1、将其下表面与第二张层叠坯料的上表面之间设为第二层L2、将其下表面与第三张层叠坯料的上表面之间设为第三层L3、将其下表面与第四张层叠坯料的上表面之间设为第四层L4、将其下表面与第五张层叠坯料的上表面之间设为第五层L5、将其下表面与第六张层叠坯料的上表面之间设为第六层L6、将其下表面与最下面的层叠坯料的上表面之间设为第七层L7，而且，将最下面的层叠坯料的下表面设为第八层L8。

〔层截面〕

首先，列举电路基板模块104的截面来说明层结构。

图4示出了与磁体芯106的纵长方向一致的电路基板模块104以及磁体芯106的纵截面(图1中的IV-IV截面)。此外，图5示出了与磁体芯106的宽度方向一致的电路基板模块104以及磁体芯106的纵截面(图1中的V-V截面)。需要注意的是，在图4以及图5中，夸张地示出了层叠坯料的各层以及布线图案的厚度。以下，对各层中的布线图案的配置进行说明。

〔第一层(第一个层)〕

第一层L1位于电路基板模块104的上表面。在第一层L1上主要形成有构成初级侧电路120的布线图案的初级图案120a，并且还形成有构成次级侧电路122的布线图案的次级图案122a。这些初级图案120a以及次级图案122a均在避开磁体芯106的正下方及其附近的区域的位置隔开规定的绝缘距离而配置。

〔第二层(第二个层)〕

第二层L2位于电路基板模块104的内层。在第二层L2上，除了初级图案120a之外，还形成有构成次级侧电路122的布线图案的次级侧绕组122b。初级图案120a远离磁体芯106而配置，次级侧绕组122b在磁体芯106(中芯柱107a)的周围以呈涡状的方式被布线。

〔第三层(第三个层)〕

第三层L3位于电路基板模块104的内层。在第三层L3上仅配置有初级图案120a。

〔第四层(第四个层)〕

第四层L4位于电路基板模块104的内层。在第四层L4上只形成有初级侧绕组120b。初级侧绕组120b在磁体芯106(中芯柱107a)的周围以呈涡状的方式被布线。

〔第五层(第五个层)〕

第五层L5位于电路基板模块104的内层。在第五层L5上只形成有初级侧绕组120b。与上述第四层L4同样地，初级侧绕组120b在磁体芯106的周围以呈涡状的方式被布线。

〔第六层(第六个层)〕

第六层L6位于电路基板模块104的内层。在第六层L6上仅配置有初级图案120a。

〔第七层(第七个层)〕

第七层L7位于电路基板模块104的内层。在第七层L7上，除了初级图案120a之外，还形成有构成与第一层～第二层不同的系统的次级侧电路124的布线图案的次级侧绕组124b。与上述第二层L2同样地，初级图案120a远离磁体芯106而配置，次级侧绕组124b在磁体芯106(中芯柱107a)的周围以呈涡状的方式被布线。

〔第八层(第八个层)〕

第八层L8位于电路基板模块104的下表面。在第八层L8上主要形成有构成初级侧电路120的布线图案的初级图案120a，并且还形成有构成与第一层～第二层不同的系统的次级侧电路124的布线图案的次级图案124a。这些初级图案120a以及次级图案124a均在从磁体芯106的下方观察避开正上方及其附近的区域的位置隔开规定的绝缘距离而配置。

〔通路孔〕

如图5所示，在电路基板模块104中还形成有初级通路孔126以及次级通路孔128。初级通路孔126将初级侧电路120的跨多个层的布线图案、例如初级图案120a和初级侧绕组120b连接。此外，次级通路孔128将次级侧电路122、124各自的跨多个层的布线图案、例如次级图案122a和次级侧绕组122b、次级图案124a和次级侧绕组122b连接。需要注意的是，图5所示的初级通路孔126以及次级通路孔128的宽度方向的位置是为方便起见而示出的位置。

〔层平面〕

接下来，对各层的平面结构进行说明。

图6A至图6D是从第一层L1至第四层L4的各层的平面图。此外，图7A至图7D是从第五层L5至第八层L8的各层的平面图。需要注意的是，对于第八层L8，将电路基板模块104的底视图(仰视图)作为平面图。在图6A至图6D以及图7A至图7D中，对于详细的布线图案的形状、其它通路孔、通孔的配置等，省略了图示。

〔第一层(第一个层)〕

图6A：如上所述，在第一层L1上形成有初级侧电路120以及两系统的次级侧电路122、124(包括布线图案以及安装元件)，但初级侧绕组120b以及次级侧绕组122b、124b均未被配置。此外，为了提高耐压(耐电压)性能，在初级侧电路120及次级侧电路122、124与磁体芯106之间确保有充分的绝缘距离。在本实施方式中，在第一层L1上未形成有初级侧绕组120b以及次级侧绕组122b、124b，因此在未在磁体芯106的周围露出这一点上也大大有助于耐压性能的提高。

〔第二层(第二个层)〕

图6B：如上所述，在第二层L2上形成有次级侧绕组122b的布线图案。在此，当着眼于次级侧绕组122b的图案形状时，可知其外周端以及内周端(无附图标记)的位置均向外与磁体芯106的中芯柱107a隔开。需要注意的是，在第二层L2上除此之外还形成有初级图案120a。

〔第三层(第三个层)〕

图6C：如上所述，在第三层L3上只是主要形成有初级图案120a。这样，在本实施方式中，并不是以与第二层L2的次级侧绕组122b相邻的方式形成有初级侧绕组120b的结构。

〔第四层(第四个层)〕

图6D：在第四层L4上，与第二层L2之间隔着第三层L3而形成有初级侧绕组120b的布线图案。在此，也是当着眼于初级侧绕组120b的图案形状时，可知其外周端以及内周端(无附图标记)的位置均向外且向与次级侧绕组122b相反的方向与磁体芯106的中芯柱107a隔开。

〔绝缘距离的确保〕

由到此为止的各层的平面构成所明确的，在本实施方式中，如下所述实现了绝缘距离的确保。

(1)图6C：在第二层L2与第四层L4之间插入有作为绝缘层的第三层L3，在第三层L3上，在层方向上与次级侧绕组122b以及初级侧绕组120b重叠的区域内未形成有任何布线图案。由此，在初级侧绕组120b与次级侧绕组122b之间实现了两层(大于一层)的绝缘距离的确保。

(2)图6B以及图6D：初级侧绕组120b以及次级侧绕组122b均不仅外周端就连内周端也向外与磁体芯106的中芯柱107a隔开地进行配置。即，对于第二层L2的次级侧绕组122b，使内周端以及外周端均成为在层方向上与第四层L4的初级侧绕组120b不重叠的配置，此外，对于第四层L4的初级侧绕组120b，使内周端以及外周端均成为在层方向上与第二层L2的次级侧绕组122b不重叠的配置。因此，在第二层L2中，初级通路孔126的位置位于次级侧绕组122b的绕组区域外，在它们之间确保了规定的绝缘距离DI。此外，在第四层L4中，次级通路孔128的位置位于初级侧绕组120b的绕组区域外，在它们之间也确保了规定的绝缘距离DI。需要注意的是，第二层L2与第四层L4的绝缘距离DI也可以不同。

通常，初级侧绕组120b、次级侧绕组122b的布线图案基本上在中芯柱107a的周围呈涡状，由此使磁通收敛于磁体芯106。为此，认为内周端必然靠近中芯柱107a而配置。但是，在本实施方式中，内周端的位置反而也向外隔开地进行配置。由此，如上所述，有助于将其它层中的初级侧绕组120b与另一方的次级通路孔128的绝缘距离DI、而且次级侧绕组122b与另一方的初级通路孔126的绝缘距离DI确保得较大。

(3)图6A：加之，次级侧绕组122b未露出于电路基板模块104的外表面，从而在与磁体芯106之间实现了绝缘距离的确保。

接下来，参照图7A至图7D，对与另一系统的次级侧电路124的绝缘进行说明。

〔第五层(第五个层)〕

图7A：在第五层L5上形成有初级侧绕组120b的布线图案。在此，也是当着眼于初级侧绕组120b的图案形状时，可知其外周端以及内周端(无附图标记)的位置均向外且向与次级侧绕组122b、124b相反的方向与磁体芯106的中芯柱107a隔开。

〔第六层(第六个层)〕

图7B：在第六层L6上只是主要形成有初级图案120a。因此，在本实施方式中，并不是以与第五层L5的初级侧绕组120b相邻的方式形成有次级侧绕组124b的结构。

〔第七层(第七个层)〕

图7C：在第七层L7上，与第五层L5之间隔着第六层L6如上所述地形成有次级侧绕组124b的布线图案。在此也同样地，当着眼于次级侧绕组124b的图案形状时，可知其外周端以及内周端(无附图标记)的位置均向外与磁体芯106的中芯柱107a隔开。需要注意的是，在第七层L7上，除此之外还形成有初级图案120a。

〔第八层(第八个层)〕

图7D：在第八层L8上，如上所述，形成有初级侧电路120以及两系统的次级侧电路122、124(包括布线图案以及安装元件)，但初级侧绕组120b以及次级侧绕组122b、124b均未被配置。此外，为了提高耐压性能，在初级侧电路120及次级侧电路122、124与磁体芯106之间确保有充分的绝缘距离。在本实施方式中，在第八层L8上也未形成有初级侧绕组120b以及次级侧绕组122b、124b，因此在未在磁体芯106的周围露出这一点上也大大有助于耐压性能的提高。

〔绝缘距离的确保〕

由从剩余的各层的平面构成所明确的，在本实施方式中进一步地如下所述实现了绝缘距离的确保。

(4)图7B：在第五层L5与第七层L7之间插入有作为绝缘层的第六层L6，在第六层L6上，在层方向上与初级侧绕组120b以及次级侧绕组124b重叠的区域内未形成有任何布线图案。由此，在初级侧绕组120b与次级侧绕组124b之间实现了两层(大于一层)的绝缘距离的确保。

(5)图7A以及图7C：初级侧绕组120b以及次级侧绕组124b均不仅外周端就连内周端也向外与磁体芯106的中芯柱107a隔开地进行配置。即，对于第七层L7的次级侧绕组124b，使内周端以及外周端均成为在层方向上与第五层L5的初级侧绕组120b不重叠的配置，此外，对于第五层L5的初级侧绕组120b，使内周端以及外周端均成为在层方向上与第七层L7的次级侧绕组124b不重叠的配置。因此，在第五层L5中，次级通路孔128的位置位于初级侧绕组120b的绕组区域外，在它们之间确保了规定的绝缘距离DI。此外，在第七层L7中，初级通路孔126的位置位于次级侧绕组124b的绕组区域外，在它们之间也确保了规定的绝缘距离DI。需要注意的是，第五层L5与第七层L7的绝缘距离DI也可以不同。

(6)图7D：加之，次级侧绕组124b未露出于电路基板模块104的外表面(下表面)，从而在与磁体芯106之间实现了绝缘距离的确保。

〔缺口部〕

图8是电路基板模块104的平面图。如上所述，在电路基板模块104上夹着插通孔104a而在两侧缘部形成有一对缺口部104b，磁体芯106的中芯柱107a插通至插通孔104a，并且一对外芯柱107b分别收纳于缺口部104b内。

缺口部104b在磁体芯106的宽度方向(与纵长方向正交的方向)上具有收纳宽度W1。该收纳宽度W1设定得比磁体芯106的宽度稍大，在将磁体芯106收纳在了内部的状态下，可靠地防止磁体芯106从正常的安装位置发生位置偏移。因此，通过磁体芯106在缺口部104b内准确地进行相对于电路基板模块104的定位，从而确定与上述的初级侧绕组120b、次级侧绕组122b、124b的位置关系，能够适当地进行初级侧电路120与次级侧电路122、124的磁耦合。

原本，若是考虑磁体芯106相对于电路基板模块104的定位，则光是设置缺口部104b就足矣，因此若设置于电路基板模块104的两侧缘部的缺口状的部位具有收纳宽度W1就足矣。此外，使收纳宽度W1过于富余也关系到使磁体芯106产生位置偏移。

〔扩展部〕

在此基础上，在本实施方式中，一面使缺口部104b的收纳宽度W1最小，一面进一步地在电路基板模块104上形成扩展部104c。扩展部104c与缺口部104b相连并从电路基板模块104的两侧缘部朝向内侧形成为缺口状，但具有在宽度方向上比缺口部104b更宽的扩展宽度W2，由此，将磁体芯106的两侧方比收纳宽度W1更为扩展。作为一例，扩展宽度W2优选是收纳宽度W1的1.5倍～2.5倍左右。

〔作业性的提高〕

图9示出了磁体芯106组装于电路基板模块104的组装作业的情形。如上所述，由于通过在电路基板模块104的厚度方向上组合两个芯部件106a、106b而构成磁体芯106，因此需要通过粘合等方法使两个芯部件106a、106b相互固定。这时，通过如上所述地在与一对缺口部104b相连的侧方设置有扩展部104c，从而使芯部件106a、106b彼此贴合或者进行临时组装/正式固定时的作业性能够大幅提高。

例如，在使两个芯部件106a、106b对接的状态下，使喷胶枪G等从扩展部104c进行靠近，能够对芯部件106a、106b间的接缝适当地涂布粘合剂GR。

或者，也能够在使两个芯部件106a、106b对接的状态下进行临时组装，通过扩展部104c来用例如金属夹CL等将其夹在中间，使彼此固定。此外，虽未图示，但也能够在使两个芯部件106a、106b对接的状态下进行临时组装，通过扩展部104c来粘贴例如胶带等，从而使彼此固定。

特别是，在如本实施方式那样将两个芯部件106a、106b的接缝定位在电路基板模块104的厚度(高度方向)的范围内的情况下，由于该接缝也被定位在扩展部104c内，因此如图9所示，从侧方的进入性、作业性大大提高。关于这一点，在未设置有扩展部104c的情况下，从侧方进入接缝部分是困难的，对粘合剂GR的涂布作业、金属夹CL的嵌入作业带来较大的障碍，但在本实施方式中，通过设置有扩展部104c，从而能够大大地提高其作业性、作业效率。

除此之外，还能够活用扩展部104c的扩展宽度W2而大幅提高组装时的作业性，并提高电子元件100的制造效率，降低成本。

根据本实施方式的电子元件100，除了能够准确地进行磁体芯106相对于电路基板模块104的定位以外，还能够大幅提高组装时的作业性。

此外，根据本实施方式的电子元件100，由于实现初级侧电路120、次级侧电路122以及磁体芯106处的绝缘距离的确保，从而能够提高电路整体上的耐压性能。因此，在电子元件100为DC-DC转换器的情况下，可在更高电压的区域进行使用，能够提高其通用性、有用性。

在一实施方式中，相对于磁体芯106的纵长方向的中心线对称地形成了扩展部104c，但扩展部104c也可以是相对于中心线偏向任一单侧的非对称。此外，扩展部104c也可以是越往电路基板模块104的两侧缘部，宽度越宽的锥形形状，而且不仅是呈直线状，还可以呈曲线状扩展。

在一实施方式中，为包括两系统的次级侧电路122、124的电路构成，但也可以为针对初级侧电路120仅包括一系统的次级侧电路122(或次级侧电路124)的电路构成。这种情况下的层构成可以是从最上面起的图6A、图6B、图6C、图6D、图7B、图7C的六层构成。

初级侧绕组120b、次级侧绕组122b、124b的图案并不限于图6A至图6D以及图7A至图7D所示的例子，也可以为其它图案形状。例如，作为初级侧绕组120b的图案，也可以是使内周端以及外周端以外的部分更靠近磁体芯106的中芯柱107a的图案形状。此外，初级侧绕组120b、次级侧绕组122b、124b的内周端以及外周端的位置也可以相比于图6B、图6D、图7A、图7C所示的例子进一步与中芯柱107a隔开。

除了E-E型之外，磁体芯106也可以是E-I型，还可以是U-U型、U-I型等其它型。此外，两个芯部件106a、106b彼此既可以通过粘合剂相互粘合，也可以使用胶带相互粘合，还可以利用夹子等部件夹持固定。

电路基板模块104的外形并不限于图示的例子，也可以为圆形或其它多角形状。

在一实施方式中，使电子元件100为DC-DC转换器，但也可以作为平面型变压器、电抗器进行实施。

除此之外，在实施方式中，与图示一起列举的结构只不过是优选的一例。既可以对实施方式的基本结构附加各种构成部分，或者也可以替换一部分构成部分。

Claims (2)

1.一种电子元件，包括电路基板和磁体芯，在所述电路基板上，利用多个成层的布线图案形成有初级侧和次级侧的各电路，所述磁体芯安装于所述电路基板并使所述初级侧的电路与所述次级侧的电路之间磁耦合，所述电子元件其特征在于，

所述电路基板包括：

缺口部，从侧缘部朝向内侧形成为缺口状，在将所述磁体芯收纳在了内部的状态下，以防止所述磁体芯从规定的安装位置发生位置偏移的方式将所述磁体芯定位于规定的安装位置；以及

扩展部，与所述缺口部相连，并从所述电路基板的侧缘部朝向内侧形成为缺口状，所述扩展部的宽度在所述磁体芯的侧方比所述缺口部用于收纳所述磁体芯所具有的宽度更为扩展。

2.根据权利要求1所述的电子元件，其特征在于，所述磁体芯由在所述电路基板的厚度方向上分割而成的两个部件构成，并且两部件的接缝定位于所述扩展部内。