DE102014221012B4

DE102014221012B4 - Leiterplatte mit integrierter Spule und magnetische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102014221012B4
Application number: DE102014221012.7A
Authority: DE
Inventors: c/o Omron Automotive Electronics Hachiya Koji; c/o Omron Automotive Electron Kobayashi Tomoyoshi; c/o Omron Automotive Electronics Nakabayashi Koichi
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2022-08-11
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: CN104582262B; CN104582262A; US20150116963A1; DE102014221012A1; JP2015082622A; JP6168556B2; US9480159B2

Abstract

Leiterplatte mit integrierter Spule (3), aufweisend:eine erste äußere Schicht (L1; L4), die einen ersten äußeren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, und einen ersten äußeren dünnen elektrischen Leiter, der aus einer dünnen Metallfolie mit einer geringeren Dicke als derjenigen des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters hergestellt ist, aufweist und die nach außen freiliegend ist; undeine erste innere Schicht (L2), die einen inneren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, aufweist und die nicht nach außen freiliegend ist,wobei Spulenmuster (4a; 4c) jeweils mittels des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters und des inneren dicken elektrischen Leiters ausgebildet sind, undwobei ein erstes elektronisches Bauelement (14a; 14b) auf dem ersten äußeren dünnen elektrischen Leiter, der auf der äußeren Schicht (L1; L4) vorgesehen ist, oberflächenmontiert ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit integrierter Spule, auf welcher Leiterplatte ein Spulenmuster eines elektrischen Leiters ausgebildet ist, und eine magnetische Vorrichtung, die mit der Leiterplatte ausgestattet ist.
STAND DER TECHNIK
Es gibt eine schaltende Stromversorgungsvorrichtung, beispielsweise einen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler), die einen Hochspannungsgleichstrom in einen Wechselstrom durch Verwendung eines Schaltvorgangs umwandelt und dann den Wechselstrom in einen Niederspannungsgleichstrom umwandelt. Eine magnetische Vorrichtung, beispielsweise eine Drosselspule oder ein Transformator, wird in der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung verwendet.
Beispielsweise offenbaren JP H07- 38262 A, JP H07- 86755 A, JP 2010 - 109309 A , JP 2011 - 029313 A , JP 2012 - 156461 A und JP 2008 - 177516 A eine Leiterplatte mit integrierter Spule, auf welcher Leiterplatte ein aus einem elektrischen Leiter hergestelltes Spulenmuster als ein Spulenwicklungsdraht ausgebildet ist, und eine magnetische Vorrichtung, die mit der Leiterplatte ausgestattet ist.
Das Spulenmuster ist aus einer Metallfolie mit einer elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise einer Kupferfolie, hergestellt. Ähnlich ist jeder der elektrischen Leiter, beispielsweise sonstige Verdrahtungsmuster, eine Kontaktstelle oder dergleichen, der Platte aus einer Metallfolie hergestellt. Das Spulenmuster weist eine äußere Schicht auf, die zum Äußeren der Platte hin freiliegend ist, und eine innere Schicht, die nicht nach außen freiliegend ist.
In JP H07- 38262 A, JP H07- 86755 A und JP 2012 - 156461 A geht ein aus einem magnetischen Material hergestellter Kern durch die Platte hindurch. Das Spulenmuster ist auf vorbestimmten Schichten der Platte derart ausgebildet, dass es um den Kern herum gewickelt ist.
In JP 2011 - 029313 A und JP 2012 - 156461 A wird eine Platte mit einem dicken elektrischen Leiter verwendet, in der der elektrische Leiter des Spulenmusters oder dergleichen eine größere Dicke als diejenige eines typischen elektrischen Leiters, der auf der Platte vorgesehen ist, hat, um das Fließen eines hohen Stroms dadurch zu erlauben.
In JP H07- 38262 A, JP H07- 86755 A und JP 2010 - 109309 A sind die jeweiligen Spulenmuster verschiedener Schichten mittels eines Durchgangslochs oder eines Kupferkontaktstifts miteinander verbunden.
In JP H07- 38262 A, JP H07- 86755 A, JP 2010 - 109309 A und JP 2011 - 029313 A sind sonstige elektronische Bauelemente in einem vom Spulenmuster getrennten Bereich auf einer oberen Oberflächenschicht der Platte angebracht, und sonstige elektrische Schaltungen sind ausgebildet.
In JP 2008 - 177516 A weist die Platte ein Paar von nichtleitenden Schichten und eine magnetische Schicht, die zwischen den nichtleitenden Schichten eingefügt ist, auf. Das Spulenmuster ist auf der magnetischen Schicht ausgebildet.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
In einem Fall, in dem die Spulenmuster auf einer Vielzahl von Schichten der Platte derart ausgebildet sind, dass eine vorbestimmte Anzahl von Spulenwindungen erhalten wird, wird Wärme von jedem der Spulenmuster erzeugt, wenn ein elektrischer Strom durch die Spulenmuster fließt, und ein Temperaturanstieg der Platte ist wahrscheinlich. Da insbesondere ein starker Strom durch das Spulenmuster in der magnetischen Vorrichtung fließt, die im DC-DC-Wandler verwendet wird, steigt die Menge einer vom Spulenmuster erzeugten Wärme an, und die Temperatur der Platte steigt an. Wenn die Temperatur der Platte übermäßig ansteigt, besteht ein Problem darin, dass sich die Eigenschaften der magnetischen Vorrichtung ändern können oder sich die Leistung verschlechtern kann, und es besteht ein Problem darin, dass die elektronischen Bauelemente, wie zum Beispiel ein auf derselben Platte angebrachter IC-Chip, falsch funktionieren kann oder beschädigt sein kann.
Wenn eine Breite oder Dicke des Spulenmusters größer wird und somit seine Querschnittsfläche größer wird, wird die Menge der vom Spulenmuster erzeugten Wärme bis zu einem gewissen Ausmaß unterdrückt. Da es allerdings erforderlich ist, die Breite des Spulenmusters auf eine bestimmte Größe zu beschränken, wenn das Spulenmuster in einem beschränkten Bereich (Fläche) der Platte ausgebildet ist, nimmt die Gestaltungsfreiheit in Bezug auf die Breite des Spulenmusters ab.
Wie beispielsweise in 9A und 9B dargestellt ist, nehmen in einer Leiterplatte B Breiten Wa und Wb (Wa > Wb) jeweiliger Randabschnitte Ds von elektrischen Leitern Da und Db jeweils bis zu dem Ausmaß zu, dass Dicken ta und tb (ta > tb) der elektrischen Leiter Da und Db des Musters und dergleichen jeweils zunehmen, und somit nimmt eine Ausstattungsdichte der Leiterplatte B ab. Aus diesem Grund ist es beispielsweise dann, wenn die magnetische Vorrichtung und sonstige elektronische Bauelemente auf derselben Platte vorgesehen sind, wie im DC-DC-Wandler, und eine Dicke des elektrischen Leiters der Platte zunimmt, nicht möglich, die elektronischen Bauteile mit einer hohen Dichte anzubringen, und die Größen der Platte und der Vorrichtung nehmen zu.
Eine Aufgabe einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leiterplatte mit integrierter Spule bereitzustellen, welche Leiterplatte eine vorbestimmte Anzahl von Spulenwindungen erhalten und eine Wärmeerzeugung von einer Spule unterdrücken kann, und auf welcher Leiterplatte ein elektronisches Bauelement mit einer hohen Dichte angebracht werden kann, und eine magnetische Vorrichtung bereitzustellen, die mit der Leiterplatte ausgestattet ist. Die Aufgabe wird durch eine Leiterplatte gemäß Patentanspruch 1 und eine magnetische Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert, wobei Aspekte der Erfindung im Folgenden dargelegt sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Leiterplatte mit integrierter Spule vorgesehen, wobei die Leiterplatte folgende Elemente aufweist: eine erste äußere Schicht, die einen ersten äußeren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, und einen ersten äußeren dünnen elektrischen Leiter, der aus einer dünnen Metallfolie mit einer geringeren Dicke als derjenigen des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters hergestellt ist, aufweist und die nach außen freiliegend ist; und eine erste innere Schicht, die einen inneren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, aufweist und die nicht nach außen freiliegend ist. Spulenmuster sind jeweils mittels des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters und des inneren dicken elektrischen Leiters ausgebildet. Ein erstes elektronisches Bauelement ist auf dem ersten äußeren dünnen elektrischen Leiter oberflächenmontiert, der auf der äußeren Schicht vorgesehen ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine magnetische Vorrichtung vorgesehen, die die Leiterplatte mit integrierter Spule und einen Kern, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist und der durch die Leiterplatte mit integrierter Spule hindurchgeht, aufweist. Die Spulenmuster, die in der Leiterplatte mit integrierter Spule ausgebildet sind, sind um den Kern herum gewickelt.
In dieser Ausgestaltung können auf der äußeren Schicht der Leiterplatte mit integrierter Spule der dicke elektrische Leiter und der dünne elektrische Leiter vermischt sein, und die innere Schicht kann mit dem dicken elektrischen Leiter ausgestattet sein. Aus diesem Grund sind Spulenmuster, jedes mit einer großen Dicke und einer großen Querschnittsfläche, jeweils mittels der dicken elektrischen Leiter ausgebildet, die jeweils auf der äußeren Schicht und der inneren Schicht vorgesehen sind, und somit ist es möglich, eine vorbestimmte Anzahl von Spulenwindungen zu erhalten, dabei die Wärmeerzeugung durch die Spule unterdrückend. Es ist möglich, das elektronische Bauelement auf dem dünnen elektrischen Leiter der äußeren Schicht mit einer hohen Dichte anzubringen.
Die Leiterplatte mit integrierter Spule gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die folgenden Ausgestaltungen annehmen. Die Leiterplatte mit integrierter Spule kann ferner eine zweite äußere Schicht aufweisen, die einen zweiten äußeren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, und einen zweiten äußeren dünnen elektrischen Leiter, der aus einer dünnen Metallfolie mit einer geringeren Dicke als derjenigen des zweiten äußeren dicken elektrischen Leiters hergestellt ist, aufweist und die nach außen freiliegend ist. Die erste äußere Schicht kann folgende Oberfläche der Leiterplatte mit integrierter Spule definieren: eine obere Oberfläche oder eine hintere Oberfläche der Leiterplatte mit integrierter Spule; und die zweite äußere Schicht kann die jeweils andere von oberer Oberfläche und hinterer Oberfläche definieren. Die erste innere Schicht kann zwischen der ersten äußeren Schicht und der zweiten äußeren Schicht angeordnet sein und kann den inneren dicken elektrischen Leiter ohne einen dünnen elektrischen Leiter, der aus einer dünnen Metallfolie hergestellt ist, aufweisen. Die Spulenmuster können jeweils mittels des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters, des zweiten äußeren dicken elektrischen Leiters und des inneren dicken elektrischen Leiters ausgebildet sein. Ein zweites elektronisches Bauelement kann auf dem zweiten äußeren dünnen elektrischen Leiter oberflächenmontiert sein.
In der Leiterplatte mit integrierter Spule gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leiterplatte mit integrierter Spule ferner eine zweite innere Schicht aufweisen, die zwischen der ersten äußeren Schicht und der zweiten äußeren Schicht angeordnet ist und die einen inneren dünnen elektrischen Leiter ohne einen dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, aufweist. Ein Verdrahtungsmuster kann mittels des inneren dünnen elektrischen Leiters ausgebildet sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es möglich, eine Leiterplatte mit integrierter Spule bereitzustellen, welche Leiterplatte eine vorbestimmte Anzahl von Spulenwindungen erhalten und eine Wärmeerzeugung von einer Spule unterdrücken kann, und auf welcher Leiterplatte ein elektronisches Bauelement mit einer hohen Dichte angebracht werden kann, und eine magnetische Vorrichtung bereitzustellen, die mit der Leiterplatte ausgestattet ist.
Figurenliste

1 ist eine Konfigurationsansicht einer schaltenden Stromversorgungsvorrichtung;
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der magnetischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Draufsicht einer oberen Oberflächenschicht eines Abschnitts A einer in 2 dargestellten Leiterplatte mit integrierter Spule;
4 ist eine Draufsicht einer ersten inneren Schicht im Abschnitt A der in 2 dargestellten Leiterplatte mit integrierter Spule;
5 ist eine Draufsicht einer zweiten inneren Schicht im Abschnitt A der in 2 dargestellten Leiterplatte mit integrierter Spule;
6 ist eine Draufsicht einer hinteren Oberflächenschicht im Abschnitt A der in 2 dargestellten Leiterplatte mit integrierter Spule;
7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie X-X in jeder der 3 bis 6 vorgenommen wurde;
8 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie Y-Y in jeder der 3 bis 6 vorgenommen wurde; und
9A und 9B sind Ansichten, die ein Beispiel eines elektrischen Leiters auf der Leiterplatte darstellen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In jeder der Zeichnungen werden jeweils die gleichen Bezugszeichen den gleichen Elementen oder den entsprechenden Elementen zugeordnet. In Ausführungsbeispielen der Erfindung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründlicheres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Es wird allerdings für einen Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden kann. An anderen Stellen sind wohlbekannte Merkmale nicht im Einzelnen beschrieben worden, um eine Verschleierung der Erfindung zu vermeiden.
1 ist eine Konfigurationsansicht einer schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100. Die schaltende Stromversorgungsvorrichtung 100 ist ein DC-DC-Wandler für ein Elektrofahrzeug (oder ein Hybridfahrzeug) und wandelt einen Hochspannungsgleichstrom in einen Wechselstrom durch die Verwendung eines Schaltvorgangs um und wandelt dann den Wechselstrom in einen Niederspannungsgleichstrom um. Die ausführliche Beschreibung der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 wird nachstehend aufgeführt.
Eine Hochspannungsbatterie 50 ist an Eingangsanschlüsse T1 und T2 der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 angeschlossen. Beispielsweise beträgt die Spannung der Hochspannungsbatterie 50 von 220 V DC bis 400 V DC. Eine Filterschaltung 51 entfernt ein Rauschen von einer Gleichspannung Vi, die den Eingangsanschlüssen T1 und T2 von der Hochspannungsbatterie 50 zugeführt wird, und dann wird die Gleichspannung Vi an einen Schaltstromkreis 52 weitergegeben.
Beispielsweise ist der Schaltstromkreis 52 eine wohlbekannte Schaltung mit einem Feldeffekttransistor (FET). Im Schaltstromkreis 52 wird der FET anhand eines Pulsweitenmodulationssignals (PWM-Signals) von einer PWM-Antriebseinheit 58 ein- und ausgeschaltet, und die Gleichspannung wird geschaltet. Folglich wird die Gleichspannung in eine Hochfrequenz-Impulsspannung umgewandelt.
Die Impulsspannung wird an eine Gleichrichterschaltung 54 durch einen Transformator 53 weitergegeben. Die Gleichrichterschaltung 54 richtet die Impulsspannung durch die Verwendung eines Paars von Dioden D1 und D2 gleich. Die von der Gleichrichterschaltung 54 gleichgerichtete Spannung wird einer Glättungsschaltung 55 zugeführt. Die Glättungsschaltung 55 glättet die gleichgerichtete Spannung durch die Verwendung der Filterwirkung einer Drosselspule L und eines Kondensators C und gibt eine niedrige Gleichspannung an Ausgangsanschlüsse T3 und T4 aus. Beispielsweise wird eine Niederspannungsbatterie 60, die an die Ausgangsanschlüsse T3 und T4 angeschlossen ist, mit der Gleichspannung auf 12 V DC aufgeladen. Die Niederspannungsbatterie 60 stellt eine Gleichspannung diversen elektrischen Bauelementen an Bord des Fahrzeugs bereit, die nicht dargestellt sind.
Eine Ausgangsspannung Vo der Glättungsschaltung 55 wird von einer Ausgangsspannungserfassungsschaltung 59 erfasst und wird dann an die PWM-Antriebseinheit 58 ausgegeben. Die PWM-Antriebseinheit 58 berechnet die relative Einschaltdauer eines PWM-Signals anhand der Ausgangsspannung Vo, erzeugt ein PWM-Signal, das der relativen Einschaltdauer entspricht, und gibt das PWM-Signal an einen Gate-Anschluss des FETs des Schaltstromkreises 52 aus. Auf diese Weise wird eine Rückkopplungsregelung durchgeführt, um die Ausgangsspannung konstant zu halten.
Eine Steuerungseinheit 57 steuert den Betrieb der PWM-Antriebseinheit 58. Eine Stromversorgung 56 ist an eine Ausgangsseite der Filterschaltung 51 angeschlossen. Die Stromversorgung 56 transformiert eine Spannung von der Hochspannungsbatterie 50 herunter und stellt eine Stromversorgungsspannung (beispielsweise 12 V DC) der Steuerungseinheit 57 bereit.
Die oben erwähnten Bestandteile der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 sind auf einer Platte 3 angebracht, die weiter unten beschrieben wird. Eine magnetische Vorrichtung 1 wird als die Drosselspule L der Glättungsschaltung 55 verwendet und wird weiter unten beschrieben. Beispielsweise fließt ein starker Strom von 150 A DC durch die Drosselspule L. Eine Eingangselektrode Ti ist an einem Ende der Drosselspule L vorgesehen, um elektrische Energie zuzuführen, und eine Ausgangselektrode To ist am anderen Ende der Drosselspule L vorgesehen, um die elektrische Energie auszugeben.
Nachfolgend wird die Struktur der magnetischen Vorrichtung 1 mit Bezug auf 2 bis 8 beschrieben.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der magnetischen Vorrichtung 1. 3 bis 6 sind jeweilige Draufsichten von Schichten L1 bis L4 in einem Abschnitt A der in 2 dargestellten Leiterplatte mit integrierter Spule 3 (die nachfolgend einfach als „die Platte 3“ bezeichnet wird). Insbesondere ist 3 eine Draufsicht der oberen Oberflächenschicht L1, 4 ist eine Draufsicht der ersten inneren Schicht L2, 5 ist eine Draufsicht der zweiten inneren Schicht L3, und 6 ist eine Draufsicht der hinteren Oberflächenschicht L4. 7 und 8 sind Querschnittsansichten der magnetischen Vorrichtung 1. Insbesondere stellt 7 einen entlang einer Linie X-X in jeder der 3 bis 6 vorgenommenen Querschnitt dar, und 8 stellt einen entlang einer Linie Y-Y vorgenommenen Querschnitt dar.
Wie in 2 und 7 dargestellt, sind zwei Kerne 2a und 2b als ein Paar vorgesehen. Der obere Kern 2a hat einen E-förmigen Querschnitt, und der untere Kern 2b hat einen I-förmigen Querschnitt. Jeder der Kerne 2a und 2b ist aus einem magnetischen Material, wie zum Beispiel einem Ferritmetall oder einem amorphen Metall, hergestellt.
Der obere Kern 2a hat drei Vorsprünge 2m, 2L und 2r, die nach unten ragen. Wie in 3 bis 7 dargestellt, sind die Vorsprünge 2m, 2L und 2r linear angeordnet. Wie in 2 und 7 dargestellt, ragen der rechte Vorsprung 2r und der linke Vorsprung 2L nach unten weiter als der mittige Vorsprung 2m vor.
Wie in 7 dargestellt, sind die Kerne 2a und 2b zusammengefügt, wobei die jeweiligen unteren Enden des rechten Vorsprungs 2r und des linken Vorsprungs 2L des oberen Kerns 2a in einem eng anliegenden Kontakt mit einer oberen Oberfläche des unteren Kerns 2b sind. In diesem Zustand liegt ein Abstand einer vorbestimmten Größe zwischen dem mittigen Vorsprung 2m des oberen Kerns 2a und der oberen Oberfläche des unteren Kerns 2b derart vor, dass Gleichstromüberlagerungseigenschaften verbessert werden. Folglich ist es selbst dann, wenn ein starker Strom durch die magnetische Vorrichtung 1 (die Drosselspule L) fließt, möglich, eine vorbestimmte Induktivität zu erhalten. Die Kerne 2a und 2b sind durch die Verwendung von Befestigungsmitteln (nicht dargestellt), wie zum Beispiel einer Schraube oder eines Metallbeschlags, befestigt. Der untere Kern 2b ist in eine Vertiefung 10k (siehe 2) eingepasst, die auf einer oberen Seite eines Kühlkörpers 10 vorgesehen ist. Eine Lamelle 10f ist auf einer unteren Seite des Kühlkörpers 10 vorgesehen. Der Kühlkörper 10 ist aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt.
Die Platte 3 ist eine Leiterplatte, in der ein elektrischer Leiter, wie zum Beispiel ein Muster, eine Kontaktstelle oder ein Lötauge, durch das Ätzen in jeder dünnen plattenartigen aus einem Isolator hergestellten Basisschicht ausgebildet ist. Der elektrische Leiter ist aus einer Metallfolie, wie zum Beispiel einer Kupferfolie, mit einer elektrischen Leitfähigkeit hergestellt. In dem Ausführungsbeispiel stellen die beigefügten Zeichnungen eine Mehrzahl von elektronischen Bauelementen oder elektrischen Schaltungen auf der Platte 3 mit Außnahme der magnetischen Vorrichtung 1 der in 1 dargestellten schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 nicht dar. Ein Teil der elektronischen Bauelemente oder der elektrischen Schaltungen ist in 3, 5 und 6 dargestellt.
Wie in 3 dargestellt, ist die obere Oberflächenschicht L1 auf einer oberen Oberfläche (einer oberen Oberfläche in jeder der 2, 7 und 8) der Platte 3 vorgesehen. Wie in 6 dargestellt, ist die hintere Oberflächenschicht L4 auf einer hinteren Oberfläche (einer unteren Oberfläche in jeder der 2, 7 und 8) der Platte 3 vorgesehen.
Wie in 7 und 8 dargestellt, sind die in 4 und 5 jeweils dargestellten inneren Schichten L2 und L3 zwischen der oberen Oberflächenschicht L1 und der hinteren Oberflächenschicht L4 vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Platte 3 eine mehrschichtige Platte mit einer Gesamtmenge der vier Schichten L1 bis L4, den zwei äußeren Schichten L1 und L4, die nach außen freiliegend sind, und den zwei inneren Schichten L2 und L3, die nicht nach außen freiliegend sind. Die mehrschichtige Platte bezieht sich auf eine Platte mit drei oder mehr Schichten. Die innere Schicht L2 ist ein Beispiel der „ersten inneren Schicht“, und die innere Schicht L3 ist ein Beispiel der „zweiten inneren Schicht“.
Die Platte 3 ist mit mehreren Öffnungsabschnitten 3m, 3L und 3r versehen. Der Öffnungsabschnitt 3m ist ein kreisförmiges Durchgangsloch mit einem großen Durchmesser, und jeder der Öffnungsabschnitte 3L und 3r ist ein im Wesentlichen konkaves Durchgangsloch. Wie in 2 bis 7 dargestellt, ist der mittige Vorsprung 2m des Kerns 2a in den einen Öffnungsabschnitt 3m, der mittig in der der Plate 3 angeordnet ist, eingefügt. Der rechte Vorsprung 2r und der linke Vorsprung 2L des Kerns 2a sind jeweils in den rechten Öffnungsabschnitt 3r beziehungsweise den linken Öffnungsabschnitt 3L eingefügt. Wie in 7 und 8 dargestellt, ist der Kühlkörper 10 an der hinteren Oberflächenschicht L4 der Platte 3 durch die Verwendung von Befestigungsmitteln (nicht dargestellt), wie zum Beispiel einer Schraube, befestigt. Eine Isolationsschicht 12 mit Wärmeübertragungseigenschaften ist zwischen der Platte 3 und dem Kühlkörper 10 eingefügt. Da die Isolationsschicht 12 elastisch ist, ist die Isolationsschicht 12 in einem eng anliegenden Kontakt mit der Platte 3 oder dem Kühlkörper 10 ohne eine Lücke dazwischen.
Wie in 3 bis 8 dargestellt, sind dicke elektrische Leiter (senkrecht schraffierte Abschnitte in jeder der 3, 4 und 6) auf jeder der Schichten L1, L2 und L4 der Platte 3 ausgebildet, und jeder der dicken elektrischen Leiter ist aus einer dicken Metallfolie hergestellt. Dünne elektrische Leiter (horizontal schraffierte Abschnitte in jeder der 3, 5 und 6) sind in jeder der Schichten L1, L3 und L4 der Platte 3 ausgebildet, und jeder der dünnen elektrischen Leiter ist aus einer dünnen Metallfolie mit einer geringeren Dicke als derjenigen des dicken elektrischen Leiters hergestellt. Ähnlich sind die dicken und dünnen elektrischen Leiter in anderen Abschnitten als dem Abschnitt A der Platte 3 ausgebildet.
Die Platte 3 ist mit Durchgangslöchern 8d und Durchgangslochgruppen 9a und 9b versehen, die als elektrische Leiter fungieren und durch die Gesamtheit der Platte 3 in einer Dickenrichtung hindurchgehen (siehe 8). Wärme abführende Stifte (beispielsweise Kupferstifte) 7a bis 7c sind jeweils in die Durchgangslöcher 8d eingelassen, von denen jedes einen großen Durchmesser hat. Jede der Durchgangslochgruppen 9a und 9b ist gestaltet, wenn sich eine Vielzahl von Durchgangslöchern mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen ansammelt und jedes der Vielzahl von Durchgangslöchern einen kleineren Durchmesser als derjenige des Durchgangslochs 8d hat. Eine Verkupferung ist auf einer oberen Oberfläche eines jeden der kleinen Durchgangslöcher angewendet, und das Innere des kleinen Durchgangslochs ist mit Kupfer gefüllt.
Die Platte 3 ist mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern mit kleinen Durchmessern (eine Vielzahl von weißen kreisförmigen Abschnitten mit kleinen Durchmessern, die auf einer rechten Seite und einer unteren Seite in jeder der 3 bis 6 dargestellt sind, und ein Bezugszeichen 11 ist zum Zwecke der Veranschaulichung nur einem Teil der weißen kreisförmigen Abschnitte mit kleinen Durchmessern zugeteilt worden) versehen, die als elektrische Leiter fungieren und durch die Gesamtheit oder einen Teil der Platte 3 in der Dickenrichtung hindurchgehen.
Wie in 3 dargestellt, sind die dicken elektrischen Leiter und die dünnen elektrischen Leiter auf der oberen Oberflächenschicht L1 der Platte 3 vermischt. Ein Spulenmuster 4a, Verlängerungsabschnitte 4t₁ und 4t₂, ein Rechteckmuster 4d, Wärme abführende Muster 5a und 5b, ein Massivmuster 13a, ein Lötauge 8c des Durchgangslochs 8d und dergleichen sind jeweils auf den dicken elektrischen Leitern ausgebildet. Ein Verdrahtungsmuster 6a, Massivmuster 13b und 13c, eine Kontaktstelle 6b und dergleichen sind jeweils auf den dünnen elektrischen Leitern ausgebildet. Das Massivmuster 13a kann auf dem dünnen elektrischen Leiter ausgebildet sein, und die Massivmuster 13b und 13c können jeweils auf den dicken elektrischen Leitern ausgebildet sein.
In jeder der Schichten der Platte bezieht sich das Massivmuster auf ein Muster, das ein leerer Abschnitt ist, der galvanisiert werden soll, nachdem ein Musterverdrahtungsvorgang abgeschlossen ist. Jedes der Massivmuster hat eine relativ große Fläche und wird zum Abführen von Wärme oder für einen elektrischen Masseanschluss verwendet.
Auf der oberen Oberflächenschicht L1 sind das Spulenmuster 4a, das Rechteckmuster 4d, die Wärme abführenden Muster 5a und 5b, die Massivmuster 13a bis 13c, das Verdrahtungsmuster 6a und die Kontaktstelle 6b einzeln ausgebildet und elektrisch miteinander verbunden. Die jeweiligen oberen Oberflächen der Muster 4a, 4d, 5a, 5b, 13a bis 13c und 6a sind behandelt, um Isolationseigenschaften zu haben.
Die Verlängerungsabschnitte 4t₁ und 4t₂ sind durch das Verlängern von Teilen des Spulenmusters 4a in einer Breitenrichtung der Platte 3 ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Spulenmuster 4a integral mit den Verlängerungsabschnitten 4t₁ und 4t₂ ausgebildet. Das Spulenmuster 4a hat eine Gürtelform parallel zu einer Oberfläche der Platte 3, und das Spulenmuster 4a ist eine Windung um den Vorsprung 2m des Kerns 2a herum gewickelt. Ein (aufwärts vom Verlängerungsabschnitt 4t₁ angeordnetes) Ende des Spulenmusters 4a ist an die in 1 dargestellte Eingangselektrode Ti angeschlossen. Die Durchgangslochgruppe 9a ist am anderen Ende des Spulenmusters 4a vorgesehen.
Der Wärme abführende Stift 7b und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7b sind mittig im Verlängerungsabschnitt 4t₂ des Spulenmusters 4a vorgesehen. Der Wärme abführende Stift 7a und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7a sind an einem Ende des Wärme abführenden Musters 5a vorgesehen. Der Wärme abführende Stift 7c und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7c sind mittig im Wärme abführenden Muster 5b vorgesehen. Die Durchgangslochgruppe 9b ist im Rechteckmuster 4d vorgesehen.
Das Verdrahtungsmuster 6a und die Kontaktstellen 6b, die auf der rechten Seite und der unteren Seite in 3 dargestellt sind, bilden andere elektrische Schaltungen als die magnetische Vorrichtung 1 aus. Ein anderes elektronisches Bauelement 14a als die magnetische Vorrichtung 1 ist auf der Kontaktstelle 6b oberflächenmontiert (siehe auch 8).
In 7 und 8 sind nur die dicken elektrischen Leiter auf der inneren Schicht L2 nah an der oberen Oberflächenschicht L1 der Platte 3 vorhanden, wie in 4 dargestellt. Das Spulenmuster 4b, Verlängerungsabschnitte 4t₃ und 4t₄, ein Wärme abführendes Muster 5c, Massivmuster 13d bis 13h und dergleichen sind jeweils auf den dicken elektrischen Leitern ausgebildet. Das Spulenmuster 4b und die Massivmuster 13d bis 13h sind einzeln ausgebildet und elektrisch miteinander verbunden.
Die Verlängerungsabschnitte 4t₃ und 4t₄ sind durch das Verlängern von Teilen des Spulenmusters 4b in der Breitenrichtung ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Spulenmuster 4b integral mit den Verlängerungsabschnitten 4t₃ und 4t₄ ausgebildet. Das Spulenmuster 4b hat eine Gürtelform parallel zu der Oberfläche der Platte 3, und das Spulenmuster 4b ist eine Windung um den Vorsprung 2m des Kerns 2a herum gewickelt. Die Durchgangslochgruppe 9a ist an einem Ende des Spulenmusters 4b vorgesehen. Die Durchgangslochgruppe 9b ist am anderen Ende des Spulenmusters 4b vorgesehen.
Der Wärme abführende Stift 7c und das Durchgangsloch 8d auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7c sind mittig im Verlängerungsabschnitt 4t₃ des Spulenmusters 4b vorgesehen. Der Wärme abführende Stift 7a und das Durchgangsloch 8d auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7a sind an einem Ende des Verlängerungsabschnitts 4t₄ vorgesehen. Der Wärme abführende Stift 7b und das Durchgangsloch 8d auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7b sind mittig im Wärme abführenden Muster 5c vorgesehen. Die Durchgangslöcher 11, die als weiße Kreise mit kleinen Durchmessern auf der rechten Seite und auf der unteren Seite in 4 dargestellt sind, sind mit dem Spulenmuster 4b, dem Wärme abführenden Muster 5c und den Massivmustern 13d bis 13h elektrisch verbunden.
In 7 und 8 sind nur die dünnen elektrischen Leiter auf der inneren Schicht L3 nah and der hinteren Oberflächenschicht L4 der Platte 3 vorhanden, wie in 5 dargestellt. Die dünnen elektrischen Leiter weisen Massivmuster 13i bis 13m, ein Verdrahtungsmuster 6c und dergleichen auf. Die Massivmuster 13i bis 13m und das Verdrahtungsmuster 6c sind einzeln ausgebildet und elektrisch miteinander verbunden. Die Wärme abführenden Stifte 7a bis 7c und die jeweiligen Durchgangslöcher 8d am Umfang der Wärme abführenden Stifte 7a bis 7c sind mit den Massivmustern 13i bis 13m und dem Verdrahtungsmuster 6c elektrisch verbunden.
Die Durchgangslöcher 11, die als weiße Kreise mit kleinen Durchmessern auf der rechten Seite und auf der unteren Seite in 5 dargestellt sind, sind mit den Massivmustern 13i bis 13m elektrisch verbunden. Die Verdrahtungsmuster 6c bilden andere elektrische Schaltungen als die magnetische Vorrichtung 1 aus.
Wie in 6 dargestellt, sind die dicken elektrischen Leiter und die dünnen elektrischen Leiter auf der hinteren Oberflächenschicht L4 der Platte 3 vermischt. Ein Spulenmuster 4c, Verlängerungsabschnitte 4t₅ und 4t₆, ein Rechteckmuster 4e, Wärme abführende Muster 5d bis 5f, ein Massivmuster 13o, ein Lötauge 8c des Durchgangslochs 8d und dergleichen sind jeweils auf den dicken elektrischen Leitern ausgebildet. Ein Verdrahtungsmuster 6d, ein Massivmuster 13n, eine Kontaktstelle 6e und dergleichen sind jeweils auf den dünnen elektrischen Leitern ausgebildet. Das Massivmuster 13o kann auf dem dünnen elektrischen Leiter ausgebildet sein, und das Massivmuster 13n kann auf dem dicken elektrischen Leiter ausgebildet sein.
Das Spulenmuster 4c, das Rechteckmuster 4e, die Wärme abführenden Muster 5d bis 5f, die Massivmuster 13n und 13o, das Verdrahtungsmuster 6d und die Kontaktstelle 6e sind einzeln ausgebildet und elektrisch miteinander verbunden.
Die Verlängerungsabschnitte 4t₃ und 4t₆ sind durch das Verlängern von Teilen des Spulenmusters 4c in der Breitenrichtung ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Spulenmuster 4c integral mit den Verlängerungsabschnitten 4t₅ und 4t₆ ausgebildet. Das Spulenmuster 4c hat eine Gürtelform parallel zu der Oberfläche der Platte 3, und das Spulenmuster 4c ist eine Windung um den Vorsprung 2m des Kerns 2a herum gewickelt. Die Durchgangslochgruppe 9b ist an einem Ende des Spulenmusters 4c vorgesehen. Das andere (nach links vom Verlängerungsabschnitt 4t₃ angeordnete) Ende des Spulenmusters 4c ist an die in 1 dargestellte Ausgangselektrode To angeschlossen.
Der Wärme abführende Stift 7a und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7a sind an einem Ende des Wärme abführenden Musters 5d vorgesehen. Der Wärme abführende Stift 7b und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7b sind mittig im Wärme abführenden Muster 5e vorgesehen. Der Wärme abführende Stift 7c und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7c sind mittig im Wärme abführenden Muster 5f vorgesehen. Die Durchgangslochgruppe 9b ist im Rechteckmuster 4e vorgesehen.
Das Verdrahtungsmuster 6d und die Kontaktstellen 6e, die auf der rechten Seite und der unteren Seite in 6 dargestellt sind, bilden andere elektrische Schaltungen als die magnetische Vorrichtung 1 aus. Ein anderes elektronisches Bauelement 14b als die magnetische Vorrichtung 1 ist auf der Kontaktstelle 6e oberflächenmontiert (siehe auch 8).
Wie in 3 bis 6 dargestellt, sind die jeweiligen Breiten der Verdrahtungsmuster 6a, 6c und 6d jeweils kleiner als diejenigen der Spulenmuster 4a bis 4c. Wie in 7 und 8 dargestellt, sind die jeweiligen Dicken der Verdrahtungsmuster 6a, 6c und 6d jeweils kleiner als diejenigen der Spulenmuster 4a bis 4c.
Eine Breite, eine Dicke oder eine Querschnittsfläche eines jeden der Spulenmuster 4a bis 4c ist auf eine solche Weise festgelegt, dass die Menge von den Spulenmustern 4a bis 4c erzeugter Wärme bis zu einem gewissen Ausmaß unterdrückt wird, selbst wenn ein vorbestimmter starker Strom (beispielsweise 150 A DC) durch die Spulenmuster 4a bis 4c fließt, und die Wärme leicht von den jeweiligen Oberflächen abgeführt wird, während eine vorbestimmte Leistung der Spule erreicht wird.
Die Muster 4a, 4b und 4e sind mittels der Durchgangslochgruppe 9a elektrisch miteinander verbunden und gehen jeweils durch die verschiedenen Schichten L1, L2 und L4 hindurch. Die Muster 4d, 4b und 4c sind mittels der Durchgangslochgruppe 9b elektrisch miteinander verbunden und gehen jeweils durch die verschiedenen Schichten L1, L2 und L4 hindurch. Folglich ist das andere Ende des Spulenmusters 4a der oberen Oberflächenschicht L1 elektrisch verbunden mit einem Ende des Spulenmusters 4b der inneren Schicht L2 mittels der Durchgangslochgruppe 9a. Das andere Ende des Spulenmusters 4b ist elektrisch verbunden mit einem Ende des Spulenmusters 4c der hinteren Oberflächenschicht L4 mittels der Durchgangslochgruppe 9b.
Mit anderen Worten beginnt die in der Platte 3 integrierte Spule, wie in 3 durch Pfeile dargestellt, an der Eingangselektrode Ti in 1, die ein Startpunkt ist, und ist erstens eine Windung um den Vorsprung 2m mittels des Spulenmusters 4a der oberen Oberflächenschicht L1 gewickelt und ist dann mittels der Durchgangslochgruppe 9a an die innere Schicht L2 angeschlossen. Anschließend ist die Spule zweitens auf der inneren Schicht L2, wie in 4 durch Pfeile dargestellt, eine Windung um den Vorsprung 2m mittels des Spulenmusters 4b gewickelt und ist dann mittels der Durchgangslochgruppe 9b an die hintere Oberflächenschicht L4 angeschlossen. Wie in 6 durch Pfeile dargestellt, ist die Spule drittens auf der hinteren Oberflächenschicht L4 eine Windung um den Vorsprung 2m mittels des Spulenmusters 4c gewickelt und ist dann an die Ausgangselektrode To in 1 angeschlossen, die ein Endpunkt ist. Auf diese Weise bildet die Spule eine ununterbrochene Stromstrecke der Spule, in der die Eingangselektrode Ti, das Spulenmuster 4a, die Durchgangslochgruppe 9a, das Spulenmuster 4b, die Durchgangslochgruppe 9b, das Spulenmuster 4c und die Ausgangselektrode To in dieser Reihenfolge miteinander in Reihe geschalten sind.
Die Durchgangslöcher 11 mit kleinen Durchmessern gehen durch zwei oder mehrere von folgenden Schichten hindurch: der oberen Oberflächenschicht L1, der inneren Schicht L3 und der hinteren Oberflächenschicht L4. Die Verdrahtungsmuster 6a, 6c und 6d sind mittels der Durchgangslöcher 11 elektrisch miteinander verbunden und gehen jeweils durch die verschiedenen Schichten L1, L3 und L4 hindurch.
Der Wärme abführende Stift 7a und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7a sind mit dem Wärme abführenden Muster 5a, dem Verlängerungsabschnitt 4t₄ des Spulenmusters 4b und dem Wärme abführenden Muster 5d, die jeweils durch die verschiedenen Schichten L1, L2 und L4 hindurchgehen, thermisch verbunden. Der Wärme abführende Stift 7b und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7b sind mit dem Verlängerungsabschnitt 4t₂ des Spulenmusters 4a und den Wärme abführenden Mustern 5c und 5e, die jeweils durch die verschiedenen Schichten L1, L2 und L4 hindurchgehen, thermisch verbunden. Der Wärme abführende Stift 7c und das Durchgangsloch 8d und das Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7c sind mit dem Wärme abführenden Muster 5b,dem Verlängerungsabschnitt 4t₃ des Spulenmusters 4b und dem Wärme abführenden Muster 5f, die jeweils durch die verschiedenen Schichten L1, L2 und L4 hindurchgehen, thermisch verbunden.
Aus diesem Grund breitet sich die vom Spulenmuster 4a der oberen Oberflächenschicht L1 erzeugte Wärme zu den Verlängerungsabschnitten 4t₁ und 4t₂ aus und wird von einer Oberfläche des Spulenmusters 4a oder den jeweiligen Oberflächen der Verlängerungsabschnitte 4t₁ und 4t₂ abgeführt, selbst wenn ein starker Strom durch die Spulenmuster 4a bis 4c durch die oben erwähnte Stromstrecke fließt. Die vom Spulenmuster 4a erzeugte Wärme wird zu dem Wärme abführenden Stift 7b und dem Durchgangsloch 8d und dem Lötauge 8c auf dem Umfang des Wärme abführenden Stifts 7b übertragen. Dann breitet sich die Wärme zum Wärme abführenden Muster 5e der hinteren Oberflächenschicht L4 aus und wird von einer Oberfläche des Wärme abführenden Musters 5e zum Kühlkörper 10 durch die Isolationsschicht 12 abgeführt.
Die vom Spulenmuster 4b der inneren Schicht L2 erzeugte Wärme wird zu den Wärme abführenden Stiften 7a und 7c, dem jeweiligen Durchgangsloch 8d und dem jeweiligen Lötauge 8c auf dem Umfang der Wärme abführenden Stifte 7a und 7c und den Durchgangslochgruppen 9a und 9b übertragen und wird zu den Wärme abführenden Mustern 5a und 5b auf der oberen Oberflächenschicht L1 und den Wärme abführenden Mustern 5d und 5f auf der hinteren Oberflächenschicht L4 abgeführt. Dann breitet sich die Wärme zu den Wärme abführenden Mustern 5a und 5b der oberen Oberflächenschicht L1 oder den Wärme abführenden Mustern 5d und 5f der hinteren Oberflächenschicht L4 aus. Die Wärme wird von den jeweiligen Oberflächen der Wärme abführenden Muster 5a und 5b der oberen Oberflächenschicht L1 abgeführt, und die Wärme wird von den jeweiligen Oberflächen der Wärme abführenden Muster 5d und 5f der hinteren Oberflächenschicht L4 zum Kühlkörper 10 durch die Isolationsschicht 12 abgeführt. Die Durchgangslochgruppen 9a und 9b fungieren als thermische Kontaktlöcher (Vias).
Die vom Spulenmuster 4c der hinteren Oberflächenschicht L4 erzeugte Wärme breitet sich zu den Verlängerungsabschnitten 4t₃ und 4t₆ aus und wird von einer Oberfläche des Spulenmusters 4c oder den jeweiligen Oberflächen der Verlängerungsabschnitte 4t₃ und 4t₆ zum Kühlkörper 10 durch die Isolationsschicht 12 abgeführt.
Im Ausführungsbeispiel sind die dicken elektrischen Leiter und die dünnen elektrischen Leiter auf der oberen Oberflächenschicht L1 und der hinteren Oberflächenschicht L4, die die äußeren Schichten der Platte 3 sind, vermischt. Die eine innere Schicht L2 ist nur mit den dicken elektrischen Leitern ausgestattet, und die andere innere Schicht L3 ist mit den dünnen elektrischen Leitern ausgestattet. Die Spulenmuster 4a bis 4c, jedes mit einer großen Dicke und einer großen Querschnittsfläche, sind auf den dicken elektrischen Leitern ausgebildet, die jeweils auf der oberen Oberflächenschicht L1, der inneren Schicht L2 und der hinteren Oberflächenschicht L4 vorgesehen sind. Aus diesem Grund ist es möglich, drei Windungen einer Spule in drei von den vier Schichten der Platte 3 vorzusehen, während die Wärmeerzeugung durch die Spule unterdrückt wird.
Das Verdrahtungsmuster 6a und die Kontaktstelle 6b und das Verdrahtungsmuster 6d und die Kontaktstelle 6e sind jeweils auf den dünnen elektrischen Leitern ausgebildet, die jeweils auf der oberen Oberflächenschicht L1 und der hinteren Oberflächenschicht L4 vorgesehen sind. Jedes der Verdrahtungsmuster 6a und 6d und jede der Kontaktstellen 6b und 6e hat eine Breite oder eine Dicke, die kleiner als diejenige der Spulenmuster 4a bis 4c ist. Aus diesem Grund ist es möglich, die elektronischen Bauelemente 14a und 14b auf der oberen Oberflächenschicht L1 und der hinteren Oberflächenschicht L4 der Platte 3 mit einer hohen Dichte anzubringen und die elektrischen Schaltungen darauf mit einer hohen Dichte auszubilden. Ähnlich ist es möglich, die elektronischen Bauelemente mit einer hohen Dichte sogar auf den dünnen elektrischen Leitern, die in den anderen Abschnitten als dem Abschnitt A einer jeden von der oberen Oberflächenschicht L1 und der hinteren Oberflächenschicht L4 der Platte 3 vorgesehen sind, anzubringen und die elektrischen Schaltungen darauf mit einer hohen Dichte auszubilden (nicht dargestellt).
Das Verdrahtungsmuster 6c ist auf dem dünnen elektrischen Leiter der inneren Schicht L3 ausgebildet und hat eine Breite oder eine Dicke, die kleiner als diejenige der Spulenmuster 4a bis 4c ist. Aus diesem Grund ist es möglich, die elektrischen Schaltungen auf der inneren Schicht L3 der Platte 3 mit einer hohen Dichte auszubilden. Ähnlich ist es möglich, die elektrischen Schaltungen mit einer hohen Dichte sogar auf den dünnen elektrischen Leitern, die in den anderen Abschnitten als dem Abschnitt A der inneren Schicht L3 der Platte 3 vorgesehen sind, anzubringen (nicht dargestellt).
Da es möglich ist, die elektronischen Bauelemente und die elektrischen Schaltungen auf den drei Schichten L1, L3 und L4 der Platte 3 mit einer hohen Dichte anzubringen, ist es möglich, die Größe der Platte 3 und der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 zu verringern.
Da die eine innere Schicht L2 nur mit den dicken elektrischen Leitern ausgestattet ist, und die andere innere Schicht L3 nur mit den dünnen elektrischen Leitern ausgestattet ist, ist es möglich, die Anzahl von Ausgestaltungsschritten bei den inneren Schichten L2 und L3 zu reduzieren. Da die Platte 3 eine Leiterplatte mit einer geraden Anzahl von Schichten (den vier Schichten im Ausführungsbeispiel) ist, ist es möglich, die Platte 3 einfacher zu fertigen als eine Platte mit einer ungeraden Anzahl von Schichten. Als Ergebnis ist es möglich, die Platte 3 in einer einfachen Weise zu fertigen.
Die vorliegende Erfindung kann diverse andere Ausführungsformen als das Ausführungsbeispiel annehmen. Beispielsweise sind im Ausführungsbeispiel die Spulenmuster 4a bis 4c mit einer Windung jeweils auf der oberen Oberflächenschicht L1, der inneren Schicht L2 und der hinteren Oberflächenschicht L4 der Platte 3 ausgebildet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausgestaltung nach diesem Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Anzahl von Windungen des Spulenmusters in jeder Schicht der Platte kann eins, zwei oder mehr betragen. Die Anzahl von Windungen des Spulenmusters kann sich zwischen den Schichten unterscheiden. Das Spulenmuster kann auf irgendeiner von der oberen Oberflächenschicht und der hinteren Oberflächenschicht der Platte ausgebildet sein und kann auf sämtlichen inneren Schichten ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung kann auf eine mehrschichtige Leiterplatte mit drei Schichten oder fünf oder mehr Schichten angewendet werden.
Im Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Spulenmuster 4a bis 4c der verschiedenen Schichten L1, L2 und L4 mittels der Durchgangslochgruppen 9a und 9b elektrisch miteinander verbunden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausgestaltung nach diesem Ausführungsbeispiel beschränkt. Alternativ können die jeweiligen Spulenmuster der verschiedenen Schichten mittels Verbindungsmittel wie zum Beispiel eines einzelnen Durchgangslochs, eines Stifts oder eines Anschlusses miteinander verbunden sein.
Im Ausführungsbeispiel ist der I-förmige untere Kern 2b mit dem E-förmigen oberen Kern 2a zusammengefügt, jedoch kann die vorliegende Erfindung auf die magnetische Vorrichtung angewendet werden, in der zwei E-förmige Kerne zusammengefügt sind.
Das Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung auf die magnetische Vorrichtung 1, die als die Drosselspule L der Glättungsschaltung 55 in der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 für ein Fahrzeug verwendet wird, und die Platte 3, auf der die Bestandteile der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 angebracht sind, angewendet wird. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf die magnetische Vorrichtung, die als der Transformator 53 (siehe 1) verwendet wird, oder die Platte, auf der ein Teil der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung 100 angebracht ist, angewendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf die magnetische Vorrichtung, die in der schaltenden Stromversorgungsvorrichtung für eine andere elektronische Vorrichtung als ein Fahrzeug verwendet wird, oder die Platte für die magnetische Vorrichtung angewendet werden.
Während die Erfindung mit Bezug auf eine beschränkte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird ein Fachmann auf dem Gebiet in Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, dass andere Ausführungsformen konstruiert werden können, die den Rahmen der hierin offenbarten Erfindung nicht verlassen. Folglich ist der Umfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche beschränkt.

Claims

Leiterplatte mit integrierter Spule (3), aufweisend: eine erste äußere Schicht (L1; L4), die einen ersten äußeren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, und einen ersten äußeren dünnen elektrischen Leiter, der aus einer dünnen Metallfolie mit einer geringeren Dicke als derjenigen des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters hergestellt ist, aufweist und die nach außen freiliegend ist; und eine erste innere Schicht (L2), die einen inneren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, aufweist und die nicht nach außen freiliegend ist, wobei Spulenmuster (4a; 4c) jeweils mittels des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters und des inneren dicken elektrischen Leiters ausgebildet sind, und wobei ein erstes elektronisches Bauelement (14a; 14b) auf dem ersten äußeren dünnen elektrischen Leiter, der auf der äußeren Schicht (L1; L4) vorgesehen ist, oberflächenmontiert ist.
Leiterplatte mit integrierter Spule (3) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine zweite äußere Schicht (L1; L4), die einen zweiten äußeren dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, und einen zweiten äußeren dünnen elektrischen Leiter, der aus einer dünnen Metallfolie mit einer geringeren Dicke als derjenigen des zweiten äußeren dicken elektrischen Leiters hergestellt ist, aufweist und die nach außen freiliegend ist, wobei die erste äußere Schicht (L1; L4) folgende Oberfläche der Leiterplatte mit integrierter Spule (3) definiert: eine obere Oberfläche oder eine hintere Oberfläche der Leiterplatte mit integrierter Spule (3), und die zweite äußere Schicht (L1; L4) die jeweils andere von oberer Oberfläche und hinterer Oberfläche definiert, wobei die erste innere Schicht (L2) zwischen der ersten äußeren Schicht (L1; L4) und der zweiten äußeren Schicht (L1; L4) angeordnet ist und den inneren dicken elektrischen Leiter ohne einen dünnen elektrischen Leiter, der aus einer dünnen Metallfolie hergestellt ist, aufweist, wobei die Spulenmuster (4a, 4b, 4c) jeweils mittels des ersten äußeren dicken elektrischen Leiters, des zweiten äußeren dicken elektrischen Leiters und des inneren dicken elektrischen Leiters ausgebildet sind, und wobei ein zweites elektronisches Bauelement (14b) auf dem zweiten äußeren dünnen elektrischen Leiter oberflächenmontiert ist.
Leiterplatte mit integrierter Spule (3) nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine zweite innere Schicht (L3), die zwischen der ersten äußeren Schicht (L1; L4) und der zweiten äußeren Schicht (L1; L4) angeordnet ist und die einen inneren dünnen elektrischen Leiter ohne einen dicken elektrischen Leiter, der aus einer dicken Metallfolie hergestellt ist, aufweist, und wobei ein Verdrahtungsmuster (6c) mittels des inneren dünnen elektrischen Leiters ausgebildet ist.
Magnetische Vorrichtung (1), aufweisend: die Leiterplatte mit integrierter Spule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und einen Kern (2a, 2b), der aus einem magnetischen Material hergestellt ist und der durch die Leiterplatte mit integrierter Spule (3) hindurchgeht, wobei die Spulenmuster (4a, 4b, 4c), die in der Leiterplatte mit integrierter Spule (3) ausgebildet sind, um den Kern (2a, 2b) herum gewickelt sind.