JP2007195286A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びコイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】回路ユニットと実装部品とを確実且つ容易に電気的に接続することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。
【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、コイル７、ポット型フェライトコア１１、蓋状フェライトコア２１、外部電極２３及び制御ＩＣ基板５を備える。ポット型フェライトコア１１は、底部１３、周壁部１５及び柱状部１７を有する。外部電極２３は、底部１３のコイル７に対向する面１３ａの裏面１３ｂ、周壁部１５の外側面１５ａ及び端面１５ｂにわたって形成される。制御ＩＣ基板５は、底部１３のコイル７に対向する面１３ａの裏面１３ｂに対向して配置され、該裏面１３ｂに形成された外部電極２３の電極部分２３ｂに物理的且つ電気的に接続される。コイル７の端部は、周壁部１５に形成された切り欠き２０を通してポット型フェライトコア１１の外側に引き出され、外部電極２３に電気的に接続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びコイル部品に関する。

この種のＤＣ−ＤＣコンバータとして、平面型磁気誘導素子と、半導体集積回路が形成された半導体基板とを備えるものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたＤＣ−ＤＣコンバータが備える平面型磁気誘導素子では、フェライト薄板からなる下部磁性体上に薄膜コイルが形成され、該薄膜コイルが磁性体微粒子を樹脂に分散させた磁性薄膜により覆われている。
特開２００２−２３３１４０

電子機器などに搭載するＤＣ−ＤＣコンバータは、小型化が求められている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、その大きさ（寸法）に関して、大部分をコイル部品。いわゆる平滑フィルタ用のチョークコイルが占めている。したがって、コンバータを小型化するためには、コイル部品を小さくしなければならない。

ところが、コイル部品を小さくすると、コイルの巻き数が減少し、所望のＬ値を確保できなくなる懼れがある。特に、特許文献１に記載された平面型磁気誘導素子のように、フェライト薄板上に形成された薄膜コイルを磁性薄膜で覆う構成のコイル部品では、閉磁路が適切に形成されない、及び、使用する材料の透磁率が比較的低くなるため、所望のＬ値を確保することが困難となり、コイル特性が悪化する。そこで、コイルの巻き数が少ない場合でも、所望のＬ値を確保するためには、透磁率が比較的高いフェライトコアを複数組み合わせることにより、閉磁路を適切に形成する必要がある。

しかしながら、コイル部品が、組み合わされる複数のフェライトコアを備える場合、半導体集積回路が形成された半導体基板等の回路ユニットをコイル部品上に搭載し、該コイル部品を実装部品（例えば、外部基板や他の電子部品等）に実装する際に、回路ユニットと実装部品との電気的な接続が難しくなるという問題を含むこととなる。すなわち、コイル部品を通して回路ユニットと実装部品との電気的な接続を図るためには、組み合わされた複数のフェライトコアにわたって外部電極を設ける必要があるが、外部電極が各フェライトコアに分割されることとなり、分割された外部電極同士にて確実な電気的な接続を実現しなければならない。

本発明は、コイル特性の悪化を招くことなく小型化を図ることが可能であると共に、回路ユニットと実装部品とを確実且つ容易に電気的に接続することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータ及びコイル部品を提供することを課題とする。

本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、コイルと、底部と、該底部の周囲に一体に設けられた周壁部と、該底部から一体に突設されると共にコイルが挿通される柱状部とを有するポット型フェライトコアと、コイルを収容する空間を画成するように周壁部の内側に配置された蓋状フェライトコアと、底部のコイルに対向する面の裏面、周壁部の側面及び端面にわたって形成された外部電極と、底部のコイルに対向する面の裏面に対向して配置されると共に、該裏面に形成された外部電極の電極部分に物理的且つ電気的に接続される回路ユニットと、を備えており、コイルの端部が、周壁部に形成された切り欠きを通してポット型フェライトコアの外側に引き出され、外部電極に電気的に接続されている。

本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータでは、ポット型フェライトコアと蓋状フェライトコアとにより閉磁路が形成されるので、コイルの巻き数が少ない場合でも、所望のＬ値を確保することができる。この結果、コイル特性の悪化を招くことなく小型化を図ることが可能となる。

本発明では、外部電極が、底部のコイルに対向する面の裏面、周壁部の側面及び端面にわたって形成される、すなわちポット型フェライトコアに形成されるので、蓋状フェライトコアに外部電極を形成する必要がなく、回路ユニットと実装部品とを確実且つ容易に電気的に接続することが可能となる。回路ユニットは、ポット型フェライトコアの底部のコイルに対向する面の裏面を実装面として、該実装面に対向した状態で実装されることとなる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータは、ポット型フェライトコアの周壁部の端面及び蓋状フェライトコアの外表面が実装部品に対向した状態で該実装部品に実装されることとなる。

本発明に係るコイル部品は、コイルと、底部と、該底部の周囲に一体に設けられた周壁部と、該底部から一体に突設されると共にコイルが挿通される柱状部とを有するポット型フェライトコアと、コイルを収容する空間を画成するように周壁部の内側に配置された蓋状フェライトコアと、底部のコイルに対向する面の裏面、周壁部の側面及び端面にわたって形成された外部電極と、を備えており、コイルの端部が、周壁部に形成された切り欠きを通してポット型フェライトコアの外側に引き出され、外部電極に電気的に接続されている。

本発明に係るコイル部品では、ポット型フェライトコアと蓋状フェライトコアとにより閉磁路が形成されるので、コイルの巻き数が少ない場合でも、所望のＬ値を確保することができる。この結果、コイル特性の悪化を招くことなく小型化を図ることが可能となる。

本発明では、外部電極が、底部のコイルに対向する面の裏面、周壁部の側面及び端面にわたって形成される、すなわちポット型フェライトコアに形成されるので、蓋状フェライトコアに外部電極を形成する必要がない。したがって、コイル部品に実装される各種電子部品とコイル部品が実装される実装部品とを確実且つ容易に電気的に接続することが可能となる。コイル部品に実装される電子部品は、ポット型フェライトコアの底部のコイルに対向する面の裏面を実装面として、該実装面に対向した状態で実装されることとなる。また、コイル部品は、ポット型フェライトコアの周壁部の側面及び蓋状フェライトコアの外表面が実装部品に対向した状態で該実装部品に実装されることとなる。

好ましくは、ポット型フェライトコアが、蓋状フェライトコアを受ける受け面を有すると共に、底部と周壁部とに一体に設けられたコア受け部を更に有する。この場合、蓋状フェライトコアを、コイルを収容する空間を画成するように周壁部の内側に容易且つ適切に配置することができる。また、ポット型フェライトコアと蓋状フェライトコアとの固定を容易に行なうこともできる。

好ましくは、コイルの端部が、周壁部の側面に形成された電極部分に継線されることにより、外部電極に電気的に接続されている。この場合、コイルの端部の継線を容易に行なうことができる。

好ましくは、外部電極が、電極ペーストを焼き付けることにより形成されている。この場合、外部電極を構成するための端子金具が不要となり、部品点数が削減され、低コスト化を図ることができる。

本発明によれば、コイル特性の悪化を招くことなく小型化を図ることが可能であると共に、コイル部品を通して回路ユニットと実装部品とを確実且つ容易に電気的に接続することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータ及びコイル部品を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１〜図７を参照して、本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータ１の構成を説明する。図１及び図２は、本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを示す概略斜視図である。図３は、図１におけるIII−III線に沿った断面構成を説明するための概略図である。図４は、コイル部品の構成を説明するための分解斜視図である。図５は、ポット型フェライトコアを示す平面図である。図６は、図５におけるVI−VI線に沿った断面構成を説明するための概略図である。図７は、コイルが配された状態のポット型フェライトコアを示す平面図である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、図１〜図３に示されるように、コイル部品３と、回路ユニットとしての制御ＩＣ基板５とを備えている。コイル部品３は、図３及び図４に示されるように、コイル７と、ポット型フェライトコア１１と、蓋状フェライトコア２１と、ポット型フェライトコア１１に形成された外部電極２３とを備えている。

コイル７は、断面が円形である１本の丸線をクロスワイズ巻きすることにより構成された空芯コイルである。本実施形態では、コイル７は、フラットワイズ巻き（平巻き）されている。丸線として、絶縁被膜銅線（例えば、自己融着線、ポリウレタン銅線、ポリアミドイミド銅線等）を用いることができる。コイル７の巻き数は、例えば１２回とすることができる。

ポット型フェライトコア１１は、図５及び図６にも示されるように、底部１３と、周壁部１５と、柱状部１７と、コア受け部１９とを有している。ポット型フェライトコア１１は、平面視で略矩形状（本実施形態では、略正方形状）を呈している。周壁部１５は、底部１３の周囲に一体に設けられている。柱状部１７は、底部１３の略中央に位置し、底部１３から一体に突設されている。柱状部１７には、コイル７が挿通される。柱状部１７は、底部１３のコイル７に対向する面１３ａに垂直な方向に伸びている。柱状部１７は、該柱状部１７が伸びる方向に垂直な平面で切断した時の断面形状が円形状（例えば、略真円形状）である。

コア受け部１９は、周壁部１５に沿うように、底部１３と周壁部１５とに一体に設けられている。コア受け部１９は、蓋状フェライトコア２１を受ける受け面１９ａを有している。底部１３とコア受け部１９とで、段差が形成されることとなる。コア受け部１９と周壁部１５とでも、段差が形成されることとなる。コア受け部１９は、コイル７の外側面との間に所定の間隔を有した状態で、該コイル７の外側面に沿うように伸びると共に受け面１９ａに垂直な側面１９ｂを有している。

コイル７は、図３及び図７に示されるように、柱状部１７に挿通された状態で、底部１３上に配される。コイル７がポット型フェライトコア１１に配された状態では、コイル７の軸芯方向は、底部１３のコイル７に対向する面１３ａに略垂直となる。コイル７のコイル７軸芯方向での厚みは、底部１３とコア受け部１９とで形成される段差の高さ（すなわち、底部１３のコイル７に対向する面１３ａとコア受け面１９ａとの、該各面１３ａ，１９ａに垂直な方向での間隔）と同等以下に設定されている。

コイル７のコイル７内径は、柱状部１７の外径よりも大きく設定されている。これにより、柱状部１７の側面１７ａとコイル７の内面（柱状部１７の側面１７ａに対向する面）との間には、間隙が形成される。間隙には非導電性樹脂２５が充填、硬化されており、この非導電性樹脂２５により、ポット型フェライトコア１１とコイル７とが固定される。非導電性樹脂２５は、樹脂（例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシフェノール樹脂等）にフェライト粉末を含むものである。コイル７と柱状部１７との間に非導電性樹脂２５が存在することにより、コイル部品３の直流重畳特性を低下させることなく、インダクタンス値の初期値を向上できる。

蓋状フェライトコア２１は、ポット型フェライトコア１１とでコイル７を収容する空間を画成するように周壁部１５の内側に配置されている。蓋状フェライトコア２１は、平面視で略矩形状（本実施形態では、略正方形状）を呈している。蓋状フェライトコア２１は、コア受け部１９に受けられた状態で、図示しない樹脂（例えば、エポキシ樹脂等）によりポット型フェライトコア１１に固定される。

柱状部１７の高さは、底部１３とコア受け部１９とで形成される段差の高さ（すなわち、底部１３のコイル７に対向する面１３ａとコア受け面１９ａとの、該各面１３ａ，１９ａに垂直な方向での間隔）よりも所定の長さだけ低く設定されている。これにより、ポット型フェライトコア１１と蓋状フェライトコア２１とが固定された状態で、柱状部１７の端面１７ｂと蓋状フェライトコア２１の底部１３に対向する面２１ａとの間に、上記所定の長さに対応する間隙が形成されることとなる。この間隙は、磁気ギャップとして機能することとなり、コイル部品３の直流重畳特性を向上させる。

外部電極２３は、底部１３のコイル７に対向する面１３ａの裏面１３ｂ、周壁部１５の外側面１５ａ及び端面１５ｂにわたって複数形成されている。外部電極２３は、例えば、印刷法により形成することができる。印刷法を用いる場合は、Ａｇ粒子を主成分とする金属粉末に、ガラスフリット、有機バインダ及び有機溶剤を混合した電極ペーストを用意し、該電極ペーストをポット型フェライトコア１１上に印刷し、焼付あるいは焼成することにより形成する。外部電極２３の表面には、電気めっき層（例えば、Ｎｉめっき層及びＳｎめっき層）が形成されていてもよい。外部電極２３は、印刷法の代わりに、めっき法を用いて形成してもよい。めっき法を用いる場合は、真空めっき法（真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等）により、Ｃｒ層及びＣｕ層を蒸着させることにより外部電極２３を形成する。

ポット型フェライトコア１１の周壁部１５には、切り欠き２０が形成されている。コイル７の端部は、周壁部１５に形成された切り欠き２０を通してポット型フェライトコア１１の外側に引き出され、所望の外部電極２３に物理的且つ電気的に接続されている。本実施形態においては、コイル７の端部は、周壁部１５の側面に形成された電極部分２３ａに継線されることにより、外部電極２３に物理的且つ電気的に接続されることとなる。コイル７の端部と上記電極部分２３ａとの継線は、熱圧着により行われる。コイル７の端部と上記電極部分２３ａとは、熱圧着の代わりに、超音波溶接により接続してもよい。

制御ＩＣ基板５は、底部１３のコイル７に対向する面１３ａの裏面１３ｂに対向して配置されている。制御ＩＣ基板５は、底部１３のコイル７に対向する面１３ａの裏面１３ｂに形成された外部電極２３の電極部分２３ｂにバンプ接続されている。制御ＩＣ基板５は、上記電極部分２３ｂにバンプ接続されることにより、該電極部分２３ｂ（外部電極２３）に物理的且つ電気的に接続されると共に、コイル７に電気的に接続されることとなる。制御ＩＣ基板５の構成及び動作は、当該技術分野では既知であり、例えば、上述した特許文献１や、富士時報 Vol.76, No.3, 2003, P.166(24)‐168(26)等に記載されている。

コイル部品３（ポット型フェライトコア１１）と制御ＩＣ基板５との間の空間に、アンダーフィル樹脂を充填し、硬化させてもよい。この場合、バンプ接続によるコイル部品３（ポット型フェライトコア１１）と制御ＩＣ基板５との接合強度を高め、コイル部品３と制御ＩＣ基板５とが剥離するのを防ぐことができる。また、アンダーフィル樹脂は、緩衝材として機能する。アンダーフィル樹脂は、例えばエポキシ樹脂等で構成される。

以上のように、本実施形態によれば、ポット型フェライトコア１１と蓋状フェライトコア２１とにより閉磁路が形成されるので、コイル７の巻き数が少ない場合でも、所望のＬ値を確保することができる。この結果、コイル特性の悪化を招くことなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ１及びコイル部品３の小型化を図ることが可能となる。

本実施形態では、外部電極２３が、底部１３のコイル７に対向する面１３ａの裏面１３ｂ、周壁部１５の側面及び端面にわたって形成される、すなわちポット型フェライトコア１１に形成されるので、蓋状フェライトコア２１に外部電極２３を形成する必要がなく、制御ＩＣ基板５と実装部品とを確実且つ容易に電気的に接続することが可能となる。制御ＩＣ基板５は、ポット型フェライトコア１１の底部１３のコイル７に対向する面１３ａの裏面１３ｂを実装面として、該実装面に対向した状態で実装されることとなる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、ポット型フェライトコア１１の周壁部１５の端面１５ｂ及び蓋状フェライトコア２１の外表面２１ｂが実装部品に対向した状態で該実装部品に実装されることとなる。

本実施形態においては、ポット型フェライトコア１１が、蓋状フェライトコア２１を受ける受け面１９ａを有すると共に、底部１３と周壁部１５とに一体に設けられたコア受け部１９を更に有している。これにより、蓋状フェライトコア２１を、コイル７を収容する空間を画成するように周壁部１５の内側に容易且つ適切に配置することができる。また、ポット型フェライトコア１１と蓋状フェライトコア２１との固定を容易に行なうこともできる。

本実施形態においては、コイル７の端部が、周壁部１５の外側面１５ａに形成された電極部分２３ａに継線されることにより、外部電極２３に電気的に接続されている。これにより、コイル７の端部の継線を容易に行なうことができる。

本実施形態においては、外部電極２３が、電極ペーストを焼き付けることにより形成されている。これにより、外部電極２３を構成するための端子金具が不要となり、部品点数が削減され、低コスト化を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

本発明に係るコイル部品は、ＤＣ−ＤＣコンバータに限られることなく、その他の電子機器（例えば、チョークコイル又はトランス等）に適用することができる。

本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを示す概略斜視図である。 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを示す概略斜視図である。 図１におけるIII−III線に沿った断面構成を説明するための概略図である。 コイル部品の構成を説明するための分解斜視図である。 ポット型フェライトコアを示す平面図である。 図５におけるVI−VI線に沿った断面構成を説明するための概略図である。 コイルが配された状態のポット型フェライトコアを示す平面図である。

符号の説明

１…ＤＣ−ＤＣコンバータ、３…コイル部品、５…制御ＩＣ基板、７…コイル、１１…ポット型フェライトコア、１３…底部、１３ａ…コイルに対向する面、１３ｂ…コイルに対向する面の裏面、１５…周壁部、１５ａ…外側面、１５ｂ…端面、１７…柱状部、１９…受け部、１９ａ…コア受け面、２０…切り欠き、２１…蓋状フェライトコア、２３…外部電極、２３ａ，２３ｂ…電極部分。

Claims (8)

1. コイルと、
   底部と、該底部の周囲に一体に設けられた周壁部と、該底部から一体に突設されると共に前記コイルが挿通される柱状部とを有するポット型フェライトコアと、
   前記コイルを収容する空間を画成するように前記周壁部の内側に配置された蓋状フェライトコアと、
   前記底部の前記コイルに対向する面の裏面、前記周壁部の側面及び端面にわたって形成された外部電極と、
   前記底部の前記コイルに対向する面の前記裏面に対向して配置されると共に、該裏面に形成された前記外部電極の電極部分に物理的且つ電気的に接続される回路ユニットと、を備えており、
   前記コイルの端部が、前記周壁部に形成された切り欠きを通して前記ポット型フェライトコアの外側に引き出され、前記外部電極に電気的に接続されていることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
2. 前記ポット型フェライトコアが、前記蓋状フェライトコアを受ける受け面を有すると共に、前記底部と前記周壁部とに一体に設けられたコア受け部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
3. 前記コイルの端部が、前記周壁部の側面に形成された電極部分に継線されることにより、前記外部電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
4. 前記外部電極が、電極ペーストを焼き付けることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
5. コイルと、
   底部と、該底部の周囲に一体に設けられた周壁部と、該底部から一体に突設されると共に前記コイルが挿通される柱状部とを有するポット型フェライトコアと、
   前記コイルを収容する空間を画成するように前記周壁部の内側に配置された蓋状フェライトコアと、
   前記底部の前記コイルに対向する面の裏面、前記周壁部の側面及び端面にわたって形成された外部電極と、を備えており、
   前記コイルの端部が、前記周壁部に形成された切り欠きを通して前記ポット型フェライトコアの外側に引き出され、前記外部電極に電気的に接続されていることを特徴とするコイル部品。
6. 前記ポット型フェライトコアが、前記蓋状フェライトコアを受ける受け面を有すると共に、前記底部と前記周壁部とに一体に設けられたコア受け部を更に有することを特徴とする請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記コイルの端部が、前記周壁部の側面に形成された電極部分に継線されることにより、前記外部電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のコイル部品。
8. 前記外部電極が、電極ペーストを焼き付けることにより形成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のコイル部品。

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