JP2010129876A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関し、特にコア及び巻線(コイル)を有する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter, and more particularly, to a power converter having a core and a winding (coil).
電子機器の小型化や薄型化を進める上で、電源モジュール(電源ユニット)の小型化や薄型化は重要な要因である。電源モジュールには、例えば半導体スイッチングデバイスだけではなく、トランス、インダクタ、コンデンサ、放熱フィン等の電子部品が組み込まれ、これらの電子部品そのものを小型化する必要がある。トランスは、コアと、このコアに巻き回される巻線(コイル)とを備えている。コアは磁性体材料例えばフェライトにより形成されている。従来の加工技術においては磁性体材料の微細加工には限界があるので、トランスの小型化や薄型化を実現することが難しい。 The downsizing and thinning of power supply modules (power supply units) is an important factor in promoting downsizing and thinning of electronic devices. For example, not only the semiconductor switching device but also electronic components such as a transformer, an inductor, a capacitor, and a heat radiation fin are incorporated in the power supply module, and it is necessary to downsize these electronic components themselves. The transformer includes a core and a winding (coil) wound around the core. The core is made of a magnetic material such as ferrite. In the conventional processing technology, there is a limit to the fine processing of the magnetic material, so that it is difficult to reduce the size and thickness of the transformer.
下記特許文献1には、トランスの小型化や薄型化に好適な超小型電力変換装置が開示されている。この超小型電力変換装置は、フェライト基板(コア)の対向する主面にそれぞれコイル導体を形成し、フェライト基板の一方の主面から他方の主面に貫通する貫通孔を形成し、貫通孔内に双方の主面のコイル導体を接続する接続導体を形成している。コイル導体、接続導体、コイル導体のそれぞれが連続的に接続されることにより、コイルが形成されている。コイルに電流を供給する電極は、フェライト基板の主面上に形成され、コイル導体に接続されている。
しかしながら、上記特許文献1に開示された超小型電力変換装置においては、以下の点について配慮がなされていなかった。
However, in the ultra-small power converter disclosed in
第1に、超小型電力変換装置においては、フェライト基板にコイル導体間を接続する接続導体を形成するための貫通孔が必要である。この貫通孔は、サンドブラスト加工、レーザ加工等の加工技術を用いて、フェライト基板毎に形成されている。このため、超小型電力変換装置の製造において、生産性が悪く、大量生産には不向きである。 1stly, in a micro power converter, the through-hole for forming the connection conductor which connects between coil conductors to a ferrite substrate is required. This through hole is formed for each ferrite substrate using a processing technique such as sand blasting or laser processing. For this reason, in manufacture of a micro power converter, productivity is bad and it is unsuitable for mass production.
第2に、超小型電力変換装置の小型化や薄型化を進めれば、当然のことながらインダクタンスは小さくなる。大きなインダクタンスを得るにはフェライト基板におけるコイルの巻き数(ターン数)を増加する必要がある。これは、コア長方向においてフェライト基板の長さを長くすることを意味し、フェライト基板サイズ(コアサイズ)が増大する。つまり、超小型電力変換装置の小型化や薄型化には限界がある。 Secondly, if the ultra-small power converter is reduced in size and thickness, the inductance is naturally reduced. In order to obtain a large inductance, it is necessary to increase the number of turns (turns) of the coil on the ferrite substrate. This means that the length of the ferrite substrate is increased in the core length direction, and the ferrite substrate size (core size) increases. That is, there is a limit to miniaturization and thinning of the ultra-small power converter.
また、超小型電力変換装置のフェライト基板の主面にはコイル導体に接続される電極が形成されているので、フェライト基板サイズは電極の占有面積を含み増大する。更に、コイルに電流を供給する際に電極にも電流が流れ、この電極下のフェライト基板に発生する磁束とコイルによってフェライト基板に発生する磁束とが磁気的に干渉を引き起こす。このため、コイルと電極との間に磁気的干渉を生じない離間寸法が必要になるので、フェライト基板サイズのより一層の増大が生じる。つまり、超小型電力変換装置の小型化や薄型化にはこの点においても限界がある。 Further, since the electrode connected to the coil conductor is formed on the main surface of the ferrite substrate of the micro power converter, the size of the ferrite substrate increases including the area occupied by the electrode. Further, when a current is supplied to the coil, a current also flows through the electrode, and the magnetic flux generated in the ferrite substrate under the electrode and the magnetic flux generated in the ferrite substrate by the coil cause magnetic interference. For this reason, since the separation dimension which does not produce a magnetic interference between a coil and an electrode is needed, the ferrite substrate size further increases. That is, there is a limit in this point as well to reduce the size and thickness of the ultra-small power converter.
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、小型化並びに薄型化に好適な電力変換装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems. Therefore, this invention is providing the power converter device suitable for size reduction and thickness reduction.
上記課題を解決するために、本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、電力変換装置において、第1の方向に延在する第1のコアと、第1の方向と交差する第2の方向において第1のコアから離間され、第1の方向に第1のコアと並列に延在する第2のコアと、第1の方向において第1のコアの周囲及び第2のコアの周囲に螺旋状に巻き回され、第1のコアに第1の方向の磁束を発生させ、第2のコアに第1の方向とは逆方向の磁束を発生させるとともに、第1のコアの第1の一端と第2のコアの第2の一端との間並びに第1のコアの第1の他端と第2のコアの第2の他端との間を磁気的に結合する巻線とを備える。 In order to solve the above-described problem, a first feature according to an embodiment of the present invention is that, in the power conversion device, the first core extending in the first direction and the second crossing the first direction. A second core spaced apart from the first core in the direction of and extending in parallel with the first core in the first direction, and a periphery of the first core and a periphery of the second core in the first direction The first core generates a magnetic flux in the first direction, the second core generates a magnetic flux in a direction opposite to the first direction, and the first core has a first direction. A winding for magnetically coupling between one end of the second core and the second end of the second core and between the first other end of the first core and the second other end of the second core. Prepare.
第1の特徴に係る電力変換装置において、巻線は、第1のコアの第1の他端から第1の一端に向かって巻き回され、この第1の一端において第2のコアの第2の一端に移行し、この第2の一端から第2の他端に向かって巻き回されていることが好ましい。 In the power conversion device according to the first feature, the winding is wound from the first other end of the first core toward the first one end, and the second end of the second core at the first one end. It is preferable that the second end is wound around the second end and the second end is wound around the second end.
第1の特徴に係る電力変換装置において、巻線は一次側巻線と二次側巻線とを有し、一次側巻線の巻き回しに併走しかつ磁路に沿って隣り合う一次側巻線間に二次側巻線が巻き回されていることが好ましい。 In the power conversion device according to the first feature, the winding includes a primary winding and a secondary winding, and the primary winding that runs parallel to the winding of the primary winding and is adjacent to the magnetic path. It is preferable that the secondary winding is wound between the wires.
第1の特徴に係る電力変換装置において、二次側巻線の断面面積は、一次側巻線の断面面積に比べて大きく設定されていることが好ましい。 In the power conversion device according to the first feature, it is preferable that the cross-sectional area of the secondary winding is set larger than the cross-sectional area of the primary winding.
第1の特徴に係る電力変換装置において、第1のコア及び第2のコアは、第2の方向の幅寸法に比べて、第1の方向の延在寸法を大きくかつ厚み寸法を小さく設定した、細長い板形状により構成されていることが好ましい。 In the power conversion device according to the first feature, the first core and the second core have the extension dimension in the first direction and the thickness dimension set smaller than the width dimension in the second direction. It is preferable that it is constituted by an elongated plate shape.
第1の特徴に係る電力変換装置において、第1のコア及び第2のコアを被覆する樹脂体を更に備え、巻線は、第1のコア及び第2のコアの表面上に樹脂体を介して配設された第1の導電体と、表面に対向する他の表面上に樹脂体を介して配設された第2の導電体と、表面と他の表面との間の側面に沿って樹脂体に配設された貫通孔導電体とにより構成されていることが好ましい。 The power converter according to the first feature further includes a resin body that covers the first core and the second core, and the windings are interposed on the surfaces of the first core and the second core via the resin body. Along the side surface between the surface and the other surface, the first conductor disposed on the other surface opposite to the surface, the second conductor disposed via the resin body, It is preferable that it is comprised by the through-hole conductor arrange | positioned at the resin body.
第1の特徴に係る電力変換装置において、巻線の一端及び他端に電気的に接続され、樹脂体上に配設された電極パッドを更に備えることが好ましい。 In the power converter according to the first feature, it is preferable to further include an electrode pad electrically connected to one end and the other end of the winding and disposed on the resin body.
第1の特徴に係る電力変換装置において、第1のコア及び第2のコアの角部分に漏れ磁束の発生を減少する面取りを有することが好ましい。 In the power conversion device according to the first feature, it is preferable that corner portions of the first core and the second core have chamfers that reduce generation of leakage magnetic flux.
第1の特徴に係る電力変換装置において、第1のコアの第1の一端、第1の他端及び第2のコアの第2の一端、第2の他端のそれぞれに漏れ磁束の発生を減少する突出した曲面を有することが好ましい。 In the power conversion device according to the first feature, leakage magnetic flux is generated at each of the first end of the first core, the first other end, the second end of the second core, and the second other end. It is preferable to have a projecting curved surface that decreases.
本発明の第2の特徴に係る電力変換装置において、閉磁路をなすコアと、コアの周囲に閉磁路に沿って螺旋状に巻き回された一次側巻線と、コアの周囲に閉磁路に沿って螺旋状に巻き回され、一次側巻線に併走し、閉磁路に沿った一次側巻線の隣り合う同士の間に配設される二次側巻線とを備える。 In the power conversion device according to the second aspect of the present invention, a core that forms a closed magnetic circuit, a primary winding that is spirally wound around the core along the closed magnetic path, and a closed magnetic circuit that surrounds the core. And a secondary winding disposed between adjacent ones of the primary windings along the closed magnetic path.
第2の特徴に係る電力変換装置において、コアを被覆する樹脂体と、一次側巻線に電気的に接続され樹脂体上に配設された第1の電極パッド及び二次側巻線に電気的に接続され樹脂体上に配設された第2の電極パッドとを更に備え、一次側巻線及び二次側巻線は、コアの表面上に樹脂体を介して配設された第1の導電体と、表面に対向する他の表面上に樹脂体を介して配設された第2の導電体と、表面と他の表面との間の側面に沿って樹脂体に配設された貫通孔導電体とにより構成されていることが好ましい。 In the power conversion device according to the second feature, the resin body covering the core, and the first electrode pad and the secondary side winding disposed on the resin body and electrically connected to the primary side winding are electrically connected. And a second electrode pad disposed on the resin body, wherein the primary side winding and the secondary side winding are disposed on the surface of the core via the resin body. A conductor, a second conductor disposed on another surface opposite the surface via a resin body, and a resin body disposed along a side surface between the surface and the other surface. It is preferable that it is comprised with the through-hole conductor.
本発明によれば、小型化並びに薄型化に好適な電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device suitable for size reduction and thickness reduction can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
また、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Further, the following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is to arrange the components and the like as follows. Not specific. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態は、電力変換装置として、トランスの例を説明するものである。
(First embodiment)
The 1st Embodiment of this invention demonstrates the example of a transformer as a power converter device.
[電力変換装置の構成]
図1、図2及び図3に示すように、第1の実施の形態に係る電力変換装置1はトランスである。この電力変換装置1は、第1の方向Xに延在する第1のコア21と、第1の方向Xと交差する第2の方向Yにおいて第1のコア21から離間され、第1の方向Xに第1のコア21と並列に延在する第2のコア22と、第1の方向Xにおいて第1のコア21の周囲及び第2のコア22の周囲に螺旋状に巻き回され、第1のコア21に第1の方向Xの磁束m1を発生させ、第2のコア22に第1の方向Xとは逆方向の磁束m2を発生させるとともに、第1のコア21の第1の一端21aと第2のコア22の第2の一端22aとの間並びに第1のコア21の第1の他端21bと第2のコア22の第2の他端22bとの間を磁気的に結合する(mc1及びmc2)巻線4とを備える。
[Configuration of power converter]
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
ここで、第1の方向Xは三次元座標のX軸方向、第2の方向YはY軸方向にそれぞれ一致し、第1の実施の形態において、第1の方向Xに対して第2の方向Yは直角である。また、第3の方向Zは、Z軸方向に一致し、第1の方向X、第2の方向Yのそれぞれに対して直角である。なお、第1の方向X、第2の方向Y、第3の方向Zは、いずれも他の方向に対して直角である必要はなく、他の方向に対して鋭角若しくは鈍角をなしていてもよい。 Here, the first direction X coincides with the X-axis direction of the three-dimensional coordinates, and the second direction Y coincides with the Y-axis direction. In the first embodiment, The direction Y is a right angle. The third direction Z coincides with the Z-axis direction and is perpendicular to each of the first direction X and the second direction Y. The first direction X, the second direction Y, and the third direction Z do not have to be perpendicular to the other directions, and may be acute or obtuse with respect to the other directions. Good.
第1のコア21は、第2の方向Yの幅寸法W1に比べて、第1の方向Xの延在寸法L1を大きくかつ厚み寸法t1を小さく設定した細長い板形状により構成されている。詳細には、第1のコア21は実質的に直方体又は短冊形状により構成されている。必ずしもこの数値に限定されるものではないが、第1の実施の形態において、例えば第1のコア21の幅寸法W1は0.1mm−5.0mmに設定され、延在寸法L1は1mm−50mmに設定され、厚み寸法t1は0.1mm−4.0mmに設定されている。インダクタンス値の調節は延在寸法L1の調節により容易に行える。第1のコア21は例えば金属酸化物の強磁性体をセラミックとして燒結したフェライト磁性材により形成されている。また、第1のコア21は他にアモルファス磁性材により形成してもよい。
The
第2のコア22は、第1のコア21と同様に、第2の方向Yの幅寸法W2に比べて、第1の方向Xの延在寸法L2を大きくかつ厚み寸法t2を小さく設定した細長い板形状により構成されている。この第2のコア22のサイズは第1のコア21のサイズと同一に設定されている。第2のコア22の材料は第1のコア21の材料と同一である。第1のコア21と第2のコア22との離間寸法は例えば50μm−5mmに設定されている。
Similar to the
第1のコア21及び第2のコア22の周囲全体は樹脂体3により被覆されている。電力変換装置1の構造体の一部として使用され、その製造プロセスも考慮すると、樹脂体3には、高絶縁耐圧、高アスペクト比及び高耐熱を有することが好ましい。絶縁耐圧は例えば10V/μm以上に設定され、アスペクト比は例えば5:1以上を有し、耐熱温度は150℃以上である樹脂体3が最適である。このような物性を有する樹脂体3には、例えばエポキシ樹脂ベースのフォトレジストを実用的に使用することができる。
The entire periphery of the
樹脂体3は、第1の実施の形態において、第1の樹脂体31、第2の樹脂体32及び第3の樹脂体33を備えた3層構造により構成されている。第1の樹脂体31は、第1のコア21の第1の表面2A(図1中、下側表面。一方の表面。)上及び第2のコア22の第1の表面2A上に配設されている。第2の樹脂体32は、第1のコア21の第1の表面2Aと対向する第2の表面2B(図1中、上側表面。他方の表面。)上及び第2のコア22の第1の表面2Aと対向する第2の表面2B上に配設されている。第1の樹脂体31、第2の樹脂体32はいずれも例えば5μm−500μmの膜厚に設定されている。第3の樹脂体33は、第1のコア21と第2のコア22との間を含み、第1のコア21の第1の表面2Aと第2の表面2Bとの間の側面2C上に配設されている。第3の樹脂体33の膜厚は第1のコア21、第2のコア22のそれぞれの膜厚と同一に設定されている。
In the first embodiment, the
巻線4は一次側巻線41と二次側巻線42とを備えている。一次側巻線41は、第1のコア21、第2のコア22のそれぞれの第1の表面2A上に第1の樹脂体31を介して配設された第1の導電体411と、第1のコア21、第2のコア22のそれぞれの第2の表面2B上に第2の樹脂体32を介して配設された第2の導電体412と、第1のコア21、第2のコア22のそれぞれの側面2Cの第3の樹脂体33に配設された貫通孔導電体413とを備え、これらを連続的に螺旋形状を描くように電気的に接続することにより構成されている。貫通孔導電体413は、主に第3の樹脂体33、詳細には第1の樹脂体31、第3の樹脂体33及び第2の樹脂体32を貫通する貫通孔35内に配設されている。
The winding 4 includes a primary side winding 41 and a secondary side winding 42. The primary winding 41 includes a
一次側巻線41は、第1の実施の形態において、第1のコア21の第1の他端21bから巻き始め、第1の方向Xとは180度逆方向の第1の一端21aに向かって反時計回り方向に巻き回され、この第1の一端21aから第2のコア22の第2の一端22aに移行し、この第2の一端22aから第1の方向Xに第2の他端22bに向かって反時計回り方向に巻き回され、1本目を巻き終わる。1本目の巻き終わりの一次側巻線41は、第2のコア22の第2の他端22bから第1のコア21の第1の他端21b側の巻き始めの位置の第1の方向Xとは逆方向の隣り合う位置まで移行し、2本目の巻き始めの一次側巻線41に接続されている。2本目の一次側巻線41は、1本目の一次側巻線41に対して第1の方向Xとは逆方向に1ピッチ分ずれた状態において、この1本目の一次側巻線41と同様の巻き回し方において1本目の一次側巻線41に併走して巻き回される。3本目の一次側巻線41は、2本目の一次側巻線41に接続され、同様に2本目の一次側巻線41に併走して巻き回される。第1の実施の形態においては、3本を1組とした一次側巻線41が、第1のコア21を第1の方向Xとは逆方向に二次側巻線42を介在して一定間隔において巻き回されるとともに、第2のコア22を第1の方向Xに二次側巻線42を介在して一定間隔において巻き回される。なお、一次側巻線41の本数並びに巻き数は、上記例に限定されるものではなく、電力変換装置1において必要とされる誘導起電力、巻き数比等に応じて種々変更可能である。
In the first embodiment, the primary winding 41 starts to be wound from the first
一次側巻線41に巻き始め側から巻き終わり側に向かって電流が流れると、第1のコア21に第1の方向Xとは逆方向に向かって反時計回り方向に一次側巻線41が巻き回されているので、第1のコア21には第1の方向Xに向かう磁束m1が発生する。第2のコア22においては、第1の方向Xに向かって反時計回り方向に一次側巻線41が巻き回されているので、第1の方向Xとは逆に向かう磁束m2が発生する。更に、第1のコア21に発生する磁束m1の方向に対して第2のコア22に発生する磁束m2の方向は逆向きになるので、第1のコア21の第1の一端21aと第2のコア22の第2の一端22aとの間に磁気的結合mc1が発生し、第1のコア21の第1の他端21bと第2のコア22の第2の他端22bとの間に磁気的結合mc2が発生する。第1のコア21の第1の一端21aと第2のコア22の第2の一端22aとの間並びに第1のコア21の第1の他端21bと第2のコア22の第2の他端22bとの間はエアーギャップとして働く。結果的に、第1のコア21及び第2のコア22は、双方が離間されていながら、磁束m1、磁気的結合mc1、磁束m2及び磁気的結合mc2を通じて擬似的な閉磁路を構築する。
When a current flows through the primary winding 41 from the winding start side to the winding end side, the primary winding 41 is counterclockwise in the
一次側巻線41の第1の導電体411、第2の導電体412は、いずれも例えば銅(Cu)、Cu合金、金(Au)等の少なくとも導電性に優れた導電性材料により形成されている。また、第1の導電体411、第2の導電体412は、いずれも、単層の導電性材料に限らず、例えばCu層の表面上にCuめっき層やAuめっき層を積層した複合層により形成してもよい。貫通孔導電体413は、例えば第1の導電体411、第2の導電体412のそれぞれと同様の導電性材料により形成されている。必ずしもこの数値に限定されるものではないが、一次側巻線41の巻線幅は例えば10μm−1mmに設定され、巻線厚さ(樹脂体3の表面からの厚さ)は例えば10μm−1mmに設定されている。
The
一次側巻線41の1本目の巻き始めの一端並びに3本目の巻き終わりの他端には電極パッド41Pがそれぞれ電気的に接続されている。電極パッド41Pは、第2の導電体412と同一導電層において同一導電性材料により形成され、第1の実施の形態において、第1のコア21の第2のコア22側とは反対の外側、第2のコア22の第1のコア21側とは反対の外側に配設されるとともに、第2の樹脂体32上に配設されている。つまり、電極パッド41Pと第1のコア21、第2のコア22のそれぞれとの間は少なくとも第2の樹脂体32を介して電気的にも磁気的にも分離されている。
An
二次側巻線42は、第1のコア21、第2のコア22のそれぞれの第1の表面2A上に第1の樹脂体31を介して配設された第1の導電体421と、第1のコア21、第2のコア22のそれぞれの第2の表面2B上に第2の樹脂体32を介して配設された第2の導電体422と、第1のコア21、第2のコア22のそれぞれの側面2Cの第3の樹脂体33に配設された貫通孔導電体423とを備え、これらを連続的に螺旋形状を描くように電気的に接続することにより構成されている。貫通孔導電体423は、貫通孔導電体413と同様に、第1の樹脂体31、第3の樹脂体33及び第2の樹脂体32を貫通する貫通孔35内に配設されている。
The secondary winding 42 includes a
二次側巻線42は、第1の実施の形態において、一次側巻線41と同様に、第1のコア21の第1の他端21bから巻き始め、第1の方向Xとは180度逆方向の第1の一端21aに向かって反時計回り方向に巻き回され、この第1の一端21aから第2のコア22の第2の一端22aに移行し、この第2の一端22aから第1の方向Xに第2の他端22bに向かって反時計回り方向に巻き回され、巻き終わる。二次側巻線42は、3本1組の一次側巻線41と第1の方向X又はそれと逆方向に隣り合う他の3本1組の一次側巻線41との間に配設され、3本1組の一次側巻線41に併走して巻き回される。第1の実施の形態においては、1本の二次側巻線42が、第1のコア21を第1の方向Xとは逆方向に一次側巻線41を介在して一定間隔において巻き回されるとともに、第2のコア22を第1の方向Xに一次側巻線41を介在して一定間隔において巻き回される。
In the first embodiment, the secondary winding 42 starts winding from the first
第1の実施の形態において、二次側巻線42は、第1のコア21及び第2のコア22を3回に渡って繰り返し巻き回す3本の一次側巻線41に対して第1のコア21及び第2のコア22を1回だけ巻き回す1本により構成され、更に巻線幅を広くすることにより一次側巻線41の断面積に比べて大きな断面積を有する。ここでは、例えば、一次側巻線41の断面面積に対して、二次側巻線42の断面面積は約3倍−4倍に設定されている。これは、一次側巻線41に電流を供給すると誘導起電力によって二次側巻線42に電流が発生するが、二次側巻線42の電流量は大きく、電流密度が高くなり、発熱量が増大するので、この発熱量を減少するためである。なお、二次側巻線42の本数並びに巻き数は、上記例に限定されるものではなく、電力変換装置1において必要とされる誘導起電力、巻き数比等に応じて種々変更可能である。
In the first embodiment, the secondary winding 42 has a first winding with respect to three
また、第1の実施の形態においては、一次側巻線41と二次側巻線42との間の離間距離が例えば500μm以下に設定され、一次側巻線41と二次側巻線42との間の絶縁耐圧は例えば安全規格の3000V以上に設定されている。 In the first embodiment, the separation distance between the primary side winding 41 and the secondary side winding 42 is set to, for example, 500 μm or less, and the primary side winding 41 and the secondary side winding 42 The withstand voltage between is set to, for example, a safety standard of 3000 V or higher.
二次側巻線42の第1の導電体421、第2の導電体422、貫通孔導電体423は、いずれも一次側巻線41の第1の導電体411、第2の導電体412、貫通孔導電体423のそれぞれと同様の導電性材料により形成されている。必ずしもこの数値に限定されるものではないが、二次側巻線42の巻線幅は例えば10μm−5mmに設定され、巻線厚さ(樹脂体3の表面からの厚さ)は例えば10μm−1mmに設定されている。
The
二次側巻線42の巻き始めの一端並びに巻き終わりの他端には電極パッド42Pがそれぞれ電気的に接続されている。電極パッド42Pは、第2の導電体422と同一導電層において同一導電性材料により形成され、第1の実施の形態において、第1のコア21の第2のコア22側とは反対の外側、第2のコア22の第1のコア21側とは反対の外側に配設されるとともに、第2の樹脂体32上に配設されている。つまり、電極パッド42Pと第1のコア21、第2のコア22のそれぞれとの間は少なくとも第2の樹脂体32を介して電気的にも磁気的にも分離されている。
樹脂体3の第1の樹脂体31上、第1の導電体411及び421上には保護膜51が配設され、第2の樹脂体32上、第2の導電体412及び422上には保護膜52が配設されている。保護膜51及び52には、例えばエポキシ系樹脂膜、ポリイミド系樹脂膜等の樹脂膜を使用することができる。電力変換装置1を直接実装基板等に実装する際には、保護膜51及び52にはエポキシ系樹脂膜が最適である。
A
図1乃至図3に示す第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第1のコア21、第2のコア22及びそれらに巻き回された巻線4は1つの基本構造であり、この基本構造は繰り返し配列パターンの基本単位になる。この基本単位を第2の方向Yに複数配列し、隣り合う基本単位間には絶縁耐圧に優れた樹脂体3を介在させることにより、複数の基本単位を密に配列することができる。複数配列された基本単位の巻線4と他の基本単位の巻線4とを電気的に直列に接続すれば、巻線4の巻き数を飛躍的に増大することができ、非常に大きなインダクタンスを得ることができる。基本単位には第1のコア21及び第2のコア22の2本のコアを備えているので、基本単位を繰り返し配列することにより、コア数は偶数倍に増加する。
In the
[電力変換装置の動作原理]
前述の図1乃至図3に示す電力変換装置1においては、まず最初に、一次側巻線41に電流が供給される。この電流の供給によって、第1のコア21に第1の方向Xに磁束m1が発生し、第2のコア22に第1の方向Xとは逆方向に180度反対向きの磁束m2が発生する。
[Operational principle of power converter]
In the
第1のコア21に発生した磁束m1は第2のコア22に向かって行くので、第1のコア21の第1の他端21bと第2のコア22の第2の他端22bとの間に磁気的結合mc2が発生する。一方、第2のコア22に発生した磁束m2は第1のコア21に向かって行くので、第1のコア21の第1の一端21aと第2のコア22の第2の一端22aとの間に磁気的結合mc1が発生する。結果的に、第1のコア21及び第2のコア22を備え、更に前述の螺旋形状を有する一次側巻線41を備えたことにより、磁束m1、磁気的結合mc2、磁束m2、磁気的結合mc1が相互に結合された閉磁路が構築される。
Since the magnetic flux m1 generated in the
第1のコア21及び第2のコア22において一次側巻線41に併走して二次側巻線42が巻き回されているので、磁束m1及びm2は二次側巻線42において電力に変換される。
Since the secondary winding 42 is wound in parallel with the primary winding 41 in the
[電力変換装置の製造方法]
前述の第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法は、以下に説明する通りである。
[Manufacturing method of power converter]
The method for manufacturing the
まず最初に、細長い板形状の第1のコア21及び第2のコア22が形成される(図4参照。)。第1のコア21及び第2のコア22は例えばウェハ状態又はバルク状態のフェライトを裁断加工で切り出すことにより形成される。
First, a long and narrow plate-shaped
第1の基板6が準備され、この第1の基板6の表面に第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2Bが貼り付けられ、第1の基板6に第1のコア21及び第2のコア22が搭載される(図4参照。)。第1の基板6は貼り付け基板或いは犠牲基板として使用され、第1の基板6には例えばシリコン(Si)基板、ガラス基板等を使用することができる。
The
図4に示すように、第1の基板6に貼り付けられた第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2Aに第1の樹脂体31Aが形成される。第1の樹脂体31Aは第2の基板7の表面上に形成され、第2の基板7の表面上の第1の樹脂体31Aを第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2Aに押圧することにより、第1の表面2Aに第1の樹脂体31Aが貼り付けられる。第1の樹脂体31Aには前述のように例えばエポキシ樹脂ベースのフォトレジストが使用され、この段階において第1の樹脂体31Aは露光前の状態にある。
As shown in FIG. 4, the
第1の実施の形態において、第2の基板7は、貫通孔35の形成領域(図1及び後述する図8参照。)に露光パターン72を有するガラスマスク71と、ガラスマスク71の露光パターン72側の表面上に形成された接着剤73とを備えている。第1の樹脂体31Aはこの接着剤73を介してガラスマスク71の表面上に形成されている。接着剤73は、ガラスマスク71に第1の樹脂体31Aを接着するとともに、ガラスマスク71から第1の樹脂体31を剥がす剥離剤としても使用される。ガラスマスク71には例えば透明ガラス基板が使用され、露光パターン72には例えばクロム(Cr)膜が使用される。
In the first embodiment, the
ここで、第2の基板7のガラスマスク71は平坦性に優れ、このガラスマスク71の表面上に形成される第1の樹脂体31Aの平坦性を高めることができる。更にガラスマスク71は、第1の樹脂体31Aとその表面上に形成される第1のコア21及び第2のコア22とにより構築される構造体の全体の平坦性を高め、加えて第1の樹脂体31Aとの密着性を高められる。第1の樹脂体31Aの平坦性及び密着性は露光工程における露光精度を決定し、ガラスマスク71の露光パターン72の第1の樹脂体3Aの転写精度に影響を与える。樹脂体3に貫通孔35を高い精度において形成するためには、ガラスマスク71は有効である。
Here, the
図5に示すように、第2の基板7上において、第1の樹脂体31A上、第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2B上、更には側面2Cを覆う第3の樹脂体33Aが形成される。第3の樹脂体33Aは例えば塗布法により塗布され、第3の樹脂体33Aには前述のように例えばエポキシ樹脂ベースのフォトレジストが使用される。この段階において第3の樹脂体33Aは露光前の状態にある。
As shown in FIG. 5, on the
図6に示すように、ホットプレート8を用いて、第2の基板7の裏面側からホットプレート8に第3の樹脂体33Aを加熱しながら押圧し、第3の樹脂体33Aの表面が平坦化される。第1の実施の形態において、第3の樹脂体33Aの表面は第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2Bと同等のレベルまで平坦化される。
As shown in FIG. 6, using the hot plate 8, the
図7に示すように、露光工程が行われ、第2の基板7つまりガラスマスク71を用いてその露光パターン72が第1の樹脂体31A及び第3の樹脂体33Aに転写される。露光パターン72以外の第1の樹脂体31A及び第3の樹脂体33Aは、感光され、第1の樹脂体31及び第3の樹脂体33として形成される。
As shown in FIG. 7, an exposure process is performed, and the
次に、現像工程が行われ、露光パターン72が転写された第3の樹脂体33A及び第1の樹脂体31Aが取り除かれ、第3の樹脂体33及び第1の樹脂体31に貫通孔35の一部が形成される(図8参照。)。この後、図8に示すように、第2の基板7が取り除かれ、第2の基板7の表面上の第1の樹脂体31Aが第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2Aに移行される。
Next, a development process is performed, and the
次に、第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2Bに第2の樹脂体32が形成される(図9参照。)。第2の樹脂体32は、第1の樹脂体31の形成方法と同様に、まず第3の基板9の表面上に形成され、第3の基板9の表面上の第2の樹脂体32を第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2Bに押圧することにより、第2の表面2Bに第2の樹脂体32が貼り付けられる。第2の樹脂体32には前述のように例えばエポキシ樹脂ベースのフォトレジストが使用され、この段階において第2の樹脂体32は露光前の状態にある。
Next, a
引き続き、露光工程が行われ、第1の樹脂体31及び第3の樹脂体33に予め形成された貫通孔35の一部をマスクとしてその貫通孔35のパターンが第2の樹脂体32に転写される。貫通孔35のパターン以外の第2の樹脂体32は感光される。第2の樹脂体32が形成されることにより、第1の樹脂体31、第3の樹脂体33及び第2の樹脂体32を備えた樹脂体3の構造体がほぼ完成する。
Subsequently, an exposure process is performed, and the pattern of the through-
引き続き、現像工程が行われ、第2の樹脂体32のパターンが転写された部分が取り除かれ、第2の樹脂体32に貫通孔35の他の一部が形成される。これにより、第1の樹脂体31、第3の樹脂体33、第2の樹脂体32のそれぞれを貫通する貫通孔35が完成する。
Subsequently, a development process is performed, and the portion where the pattern of the
第3の基板9は、ベース基板91と、このベース基板91の第2の樹脂体32側の表面に形成されためっきシード92とを備えている。ベース基板91には例えばSi基板を使用することができる。めっきシード92には例えばAu、Cr、Cu等の金属薄膜を使用することができる。
The
なお、第2の樹脂体32に形成される貫通孔35の他の一部及び第1の樹脂体31、第3の樹脂体33のそれぞれに形成される貫通孔35の一部は、第1の実施の形態において、露光工程及び現像工程によりいわゆるフォトリソグラフィ技術を用いて形成されているが、貫通孔35の一部又は他の一部はドライエッチング、プラズマアッシング等の加工技術により形成してもよい。また、貫通孔35の形成は、第1の樹脂体31A、第3の樹脂体33A及び第2の樹脂体32のそれぞれを形成した後に、露光工程並びに現像工程を経て形成してもよい。
The other part of the through
図9に示すように、貫通孔35内にそれを埋設するような貫通孔導電体413及び423が形成される。貫通孔導電体413及び423には前述のように例えばCu等が使用され、このCuは例えばめっき法により形成される。
As shown in FIG. 9, through-
次に、第1の樹脂体31の表面上にめっきシード10が形成され、更に第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2A上から貫通孔導電体413、423のそれぞれに至る領域が開口されたレジスト11がめっきシード10上に形成される(図10参照。)。めっきシード10には前述の第3の基板9のめっきシード92と同様の金属薄膜を使用することができる。
Next, the
図10に示すように、レジスト11をマスクとして用いて第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2A上から貫通孔導電体413、423のそれぞれに至るめっきシード10上に第1の導電体411、421のそれぞれが形成される。第1の導電体411、421のそれぞれの下のめっきシード10は第1の導電体411、421のそれぞれの一部として使用される。図11に示すように、第1の導電体411、421のそれぞれをマスクとして用いてレジスト11及びその下の不必要なめっきシード10が除去される。
As shown in FIG. 10, the resist 11 is used as a mask on the
次に、第3の基板9のベース基板91が除去される。第1の導電体411、421のそれぞれの形成方法と同様に、まずベース基板91の残存するめっきシード92(又は新たに形成されためっきシード)上において第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2B上から貫通孔導電体413、423のそれぞれに至る領域が開口された図示しないレジストが形成される。このレジストをマスクとして用いて第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2B上から貫通孔導電体413、423のそれぞれに至るめっきシード92上に第2の導電体412、422のそれぞれが形成される。第2の導電体412、422のそれぞれの下のめっきシード92は第2の導電体412、422のそれぞれの一部として使用される。図12に示すように、第2の導電体412、422のそれぞれをマスクとして用いてレジスト及びその下の不必要なめっきシード92が除去される。この第2の導電体412、422が形成されることにより、第1の導電体411、貫通孔導電体413及び第2の導電体412を備えた一次側巻線41が完成し、第1の導電体421、貫通孔導電体423及び第2の導電体422を備えた二次側巻線42が完成する。更に、第2の導電体412及び422を形成する工程と同一製造工程において、電極パッド41P及び42Pが形成される。
Next, the
次に、前述の図1に示すように、第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2Aを覆う保護膜51が形成され、第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2Bを覆う保護膜52が形成される。
Next, as shown in FIG. 1 described above, a
これら一連の製造工程が終了すると、第1の実施の形態に係る電力変換装置1が完成する。
When these series of manufacturing steps are completed, the
[電力変換装置の特徴]
前述の第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、細長い板形状を有する第1のコア21及び第2のコア22を備えたので、それらの延在長方向に巻線4の巻き数を増加することができ、インダクタンスを大きくすることができる。更に、第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第1のコア21、第2のコア22及び巻線4を基本構造として第2の方向Yに複数配列し、複数の基本構造の巻線4のそれぞれを電気的に直列に接続することにより、巻線4の巻き数を飛躍的に増加することができるので、インダクタンスをより一層大きくすることができる。この結果、第1のコア21及び第2のコア22を細長い板形状により構成し、インダクタンス特性を向上することができるので、電力変換装置1の小型化並びに薄型化を実現することができる。
[Characteristics of power converter]
Since the
更に、第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第1のコア21及び第2のコア22とは別の領域であって樹脂体3上に一次側巻線41に接続される電極パッド41P、二次側巻線42に接続される電極パッド42Pが配設されているので、第1のコア21のサイズ並びに第2のコア22のサイズに電極パッド41P及び42Pが含まれない。この結果、電力変換装置1の小型化を実現することができる。
Further, in the
更に、第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第1のコア21及び第2のコア22とは別の領域であって樹脂体3上に一次側巻線41に接続される電極パッド41P、二次側巻線42に接続される電極パッド42Pが配設され、第1のコア21及び第2のコア22と電極パッド41P及び電極パッド42Pとの間には樹脂体3が配設されているので、電極パット41P及び42Pに流れる電流に起因する第1のコア21に発生する磁束m1、第2のコア22に発生する磁束m2の磁気的な干渉を軽減することができる。この結果、第1のコア21及び第2のコア22と電極パッド41P及び42Pとの間の離間距離を短くすることができるので、結果的に電力変換装置1の小型化を実現することができる。
Further, in the
第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、前述のように小型化を促進することができるとともに、製造方法においては、細長い板形状を有する第1のコア21及び第2のコア22を用いて巻線4が薄膜成膜技術を利用して形成されているので、より一層小型化及び薄型化を実現することができる。例えば、第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第3の方向Z(厚さ方向)を8mm以下、更には1mm以下の薄型化にすることができる。このように構成される電力変換装置1は例えば半導体スイッチングデバイス、インダクタ、コントロールICとともに1つのパッケージ内に実装して電源モジュールを構築可能であり、この電源モジュールの小型化及び薄型化を実現することができる。
In the
更に、第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第1のコア21及び第2のコア22が細長い板形状により構成され、接地面積を増加することができ、放熱性を向上することができるので、コア中心部の発熱を抑え、電力変換効率を向上することができる。
Furthermore, in the
更に、第1の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第1のコア21及び第2のコア22の全体を樹脂体3により被覆しているので、実装性並びに信頼性を向上することができる。
Furthermore, in the
加えて、第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法においては、裁断加工により複数の第1のコア21及び第2のコア22を一括して形成することができ、半導体製造プロセスにより複数の巻線4を一括して形成することができるので、生産性を向上することができる。
In addition, in the method for manufacturing the
更に、第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法においては、製造プロセスの初期の段階で、第2の基板7のガラスマスク71上に第1の樹脂体3Aを形成しその平坦性を向上しつつガラスマスク71の露光パターン72に第1の樹脂体31Aを密着させ、その後に第1の樹脂体31A等に露光パターン72を転写し、この転写されたパターンに基づき樹脂体3に貫通孔35を形成しているので、貫通孔35の加工精度を向上することができる。貫通孔35の加工精度の向上は貫通孔35の加工サイズの微細化を促進することができ、結果的に電力変換装置1の小型化及び薄型化を実現することができる。
Furthermore, in the method for manufacturing the
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法を簡略化した例を説明するものである。
(Second Embodiment)
2nd Embodiment of this invention demonstrates the example which simplified the manufacturing method of the
[電力変換装置の製造方法]
第2の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法は、以下に説明する通りである。
[Manufacturing method of power converter]
The manufacturing method of the
まず最初に、第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法と同様に、細長い板形状の第1のコア21及び第2のコア22が形成され(図13参照)、第1のコア21及び第2のコア22は第1の基板6に貼り付けられる。
First, in the same manner as in the method for manufacturing the
図13に示すように、第1の基板6に貼り付けられた第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2Aに第1の樹脂体31Aが形成される。第1の樹脂体31Aは第3の基板9の表面上に形成され、第3の基板9の表面上の第1の樹脂体31Aを第1のコア21及び第2のコア22の第1の表面2Aに押圧することにより、第1の表面2Aに第1の樹脂体31Aが貼り付けられる。
As shown in FIG. 13, the
第2の実施の形態において、前述の第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法と同様に、第3の基板9は、ベース基板91と、このベース基板91の第1の樹脂体31A側の表面に形成されためっきシード92とを備えている。
In the second embodiment, the
図14に示すように、第3の基板9上において、第1の樹脂体31A上、第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2B上、更には側面2Cを覆う第3の樹脂体33Aが形成される。第3の樹脂体33Aは例えば塗布法により塗布される。
As shown in FIG. 14, the
図15に示すように、ホットプレート8を用いて、第3の基板9の裏面側からホットプレート8に第3の樹脂体33Aを加熱しながら押圧し、第3の樹脂体33Aの表面が平坦化される。第2の実施の形態において、第3の樹脂体33Aの表面は第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2B上に一定の膜厚を残して平坦化され、第3の樹脂体33Aの第1のコア21及び第2のコア22の側面2C部分はそのまま第3の樹脂体33Aとして使用され、第3の樹脂体33Aの第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2B上に一定の膜厚で残された部分は第2の樹脂体32Aとして使用される。つまり、第2の実施の形態においては、第3の樹脂体33Aを形成しその平坦化処理が行われることにより、第3の樹脂体33Aの一部を利用して第2の樹脂体32Aが形成される。
As shown in FIG. 15, using the hot plate 8, the
次に、第2の樹脂体32Aの表面上に第2の基板7が装着される(図16参照。)。第2の実施の形態において、第2の基板7は露光パターン72を有するガラスマスク71である。図16に示すように、露光工程が行われ、第2の基板7つまりガラスマスク71を用いてその露光パターン72が第2の樹脂体32A、第3の樹脂体33A及び第1の樹脂体31Aに転写される。露光パターン72以外の第2の樹脂体32A、第3の樹脂体33A及び第1の樹脂体31Aは、感光され、第2の樹脂体32、第3の樹脂体33及び第1の樹脂体31として形成される。
Next, the
図17に示すように、現像工程が行われ、第2の樹脂体32、第3の樹脂体33及び第1の樹脂体31のパターンが転写された部分(第2の樹脂体32A、第3の樹脂体33A及び第1の樹脂体31A)が取り除かれ、第2の樹脂体32、第3の樹脂体33及び第1の樹脂体31に貫通孔35が形成される。第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法とは異なり、貫通孔35は一度に完成する。
As shown in FIG. 17, a development process is performed, and the
この後、前述の第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法の図9に示す貫通孔導電体413及び423を形成する工程並びにそれ以降の工程を行うことにより、前述の図1乃至図3に示すような第2の実施の経緯に係る電力変換装置1を完成させることができる。
Thereafter, by performing the step of forming the through-
[電力変換装置の特徴]
第2の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法においては、前述の第1の実施の形態に係る製造方法に対して、樹脂体3の第3の樹脂体33を形成する工程と同一工程により第2の樹脂体32を形成することができ、貫通孔35を一括して形成することができるので、製造工程数を削減することができ、かつ簡略化することができる。従って、電力変換装置1の生産性を向上することができる。
[Characteristics of power converter]
In the manufacturing method of the
また、第2の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法は、前述の第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法に適用することができる。すなわち、第1の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法の第3の樹脂体33及び第2の樹脂体32を形成する工程を、第2の実施の形態に係る電力変換装置1の製造方法の第3の樹脂体33及び第2の樹脂体32を形成する工程と同様に、第3の樹脂体33Aを平坦化したときに第1のコア21及び第2のコア22の第2の表面2B上に一定の膜厚の第3の樹脂体33Aを残し、これを第2の樹脂体32とすることで、第3の樹脂体33及び第2の樹脂体32を同一工程において形成することができる。
Moreover, the manufacturing method of the
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態は、第1の実施の形態に係る電力変換装置1の第1のコア21及び第2のコア22の形状を変えた例を説明するものである。
(Third embodiment)
3rd Embodiment of this invention demonstrates the example which changed the shape of the
第3の実施の形態に係る電力変換装置1においては、図18(A)に示すように、第2の表面2Bをその法線方向から見て、第1のコア21の第1の一端21a及び第1の他端21bの角部に円弧を描く面取りR1がなされている。第2のコア22の第2の一端22a及び第2の他端22bの角部にも円弧を描く面取りR1がなされている。面取りR1はアール面取りである。面取りR1を備えることによって、第1のコア21の角部及び第2のコア22の角部からの漏れ磁束の発生を減少することができ、電力変換効率を向上することができる。
In the
また、第3の実施の形態に係る電力変換装置1においては、図18(B)に示すように、第2の表面2Bをその法線方向から見て、第1のコア21の第1の一端21a及び第1の他端21bの端面に円弧を描き外側に突出した曲面R2が配設されている。第2のコア22の第2の一端22a及び第2の他端22bの端面にも円弧を描き外側に突出した曲面R2が配設されている。曲面R2を備えることによって、第1のコア21の角部及び第2のコア22の角部からの漏れ磁束の発生を減少することができ、電力変換効率を向上することができる。
Moreover, in the
第3の実施の形態に係る電力変換装置1においては、図19(A)に示すように、側面2Cをその法線方向から見て、第1のコア21の第1の一端21a及び第1の他端21bの角部に円弧を描く面取りR3がなされている。第2のコア22の第2の一端22a及び第2の他端22bの角部にも円弧を描く面取りR3がなされている。面取りR3はアール面取りである。面取りR3を備えることによって、第1のコア21の角部及び第2のコア22の角部からの漏れ磁束の発生を減少することができ、電力変換効率を向上することができる。
In the
また、第3の実施の形態に係る電力変換装置1においては、図19(B)に示すように、側面2Cをその法線方向から見て、第1のコア21の第1の一端21a及び第1の他端21bの端面に円弧を描き外側に突出した曲面R4が配設されている。第2のコア22の第2の一端22a及び第2の他端22bの端面にも円弧を描き外側に突出した曲面R4が配設されている。曲面R4を備えることによって、第1のコア21の角部及び第2のコア22の角部からの漏れ磁束の発生を減少することができ、電力変換効率を向上することができる。
Moreover, in the
なお、第3の実施の形態に係る電力変換装置1は、図示しないが、更に第1のコア21の第1の一端21a及び第1の他端21bの端面に外側に突出した球面が配設され、同様に第2のコア22の第2の一端22a及び第2の他端22bの端面にも外側に突出した球面が配設されてもよい。球面を備えることによって、第1のコア21の角部及び第2のコア22の角部からの漏れ磁束の発生を減少することができ、電力変換効率を向上することができる。
In addition, although not shown, the
このように第3の実施の形態に係る電力変換装置1においては、第1のコア21及び第2のコア22からの漏れ磁束の発生を減少することができるので、その減少分について第1のコア21及び第2のコア22のサイズを縮小することができ、結果的に小型化並びに薄型化を図ることができる。
As described above, in the
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態は、第1の実施の形態又は第2の実施の形態に係る電力変換装置1において、一般的に使用される閉磁路をなすコアを使用した例を説明するものである。
(Fourth embodiment)
4th Embodiment of this invention demonstrates the example using the core which makes the closed magnetic circuit generally used in the
[電力変換装置の第1の構成(トランスの構成)]
第4の実施の形態に係る電力変換装置1は図20に示すようにトランスである。この電力変換装置1は、閉磁路をなすコア23と、コア23の周囲の一部に閉磁路に沿って螺旋状に巻き回された一次側巻線41と、コア23の周囲の他の一部に閉磁路に沿って螺旋状に巻き回された二次側巻線42とを備える。更に、電力変換装置1は、コア23を被覆する樹脂体3と、一次側巻線41に電気的に接続され樹脂体3上に配設された電極パッド41P及び二次側巻線42に電気的に接続され樹脂体3上に配設された電極パッド42Pとを備えている。
[First configuration of power conversion device (configuration of transformer)]
The
コア23は、前述の第1の実施の形態に係る電力変換装置1の第1のコア21及び第2のコア22と同様に、図21に示すように、例えばフェライトに裁断加工を行うことにより形成される。コア23の中心部はレーザ加工やサンドブラスト加工を用いてくり抜かれる。
Similar to the
一次側巻線41及び二次側巻線42は、コア23の表面上に樹脂体3を介して配設された符号は付けないが第1の導電体と、表面に対向する他の表面上に樹脂体3を介して配設された第2の導電体と、表面と他の表面との間の側面に沿って樹脂体3に配設された貫通孔導電体とにより構成されている。
The primary winding 41 and the secondary winding 42 are not labeled on the surface of the
第4の実施の形態に係る電力変換装置1においては、前述の第1の実施の形態に係る電力変換装置1により得られる作用効果に加えて、閉磁路をなすコア23が使用され、コア23の閉磁路に沿って磁束が繋がっているので、電力変換効率を向上することができる。
In the
[電力変換装置の第2の構成(トランスの構成)]
第4の実施の形態に係る電力変換装置1は図22に示すようにトランスである。この電力変換装置1は、閉磁路をなすコア23と、コア23の周囲に閉磁路に沿って螺旋状に巻き回された一次側巻線41と、コア23の周囲に閉磁路に沿って螺旋状に巻き回され、一次側巻線41に併走し、閉磁路に沿って一次側巻線41の隣り合う同士の間に配設される二次側巻線42とを備える。
[Second configuration of power conversion device (configuration of transformer)]
The
それ以外の構成は図20に示す第4の実施の形態に係る電力変換装置1の構成と同様である。
The other configuration is the same as that of the
[電力変換装置の第3の構成(インダクタの構成)]
第4の実施の形態に係る電力変換装置1は図23に示すようにインダクタである。この電力変換装置1は、閉磁路をなすコア23と、コア23の周囲に閉磁路に沿って螺旋状に巻き回された巻線4とを備える。巻線4の一端及び他端は電極パッド40Pに接続されている。
[Third Configuration of Power Converter (Configuration of Inductor)]
The
それ以外の構成は図20に示す第4の実施の形態に係る電力変換装置1の構成と同様である。
The other configuration is the same as that of the
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1の実施の形態乃至第4の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first to fourth embodiments. However, the description and the drawings constituting a part of this disclosure do not limit the present invention. The present invention can be applied to various alternative embodiments, examples, and operational technologies.
1…電力変換装置
2A…第1の表面
2B…第2の表面
2C…側面
21…第1のコア
21a…第1の一端
21b…第1の他端
22…第2のコア
22a…第2の一端
22b…第2の他端
23…コア
3…樹脂体
31…第1の樹脂体
32…第2の樹脂体
33…第3の樹脂体
35…貫通孔
4…巻線
41…一次側巻線
42…二次側巻線
411、421…第1の導電体
412、422…第2の導電体
413、423…貫通孔導電体
40P、41P、42P…電極パッド
6…第1の基板
7…第2の基板
71…ガラスマスク
72…露光パターン
9…第3の基板
51、52…保護膜
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記第1の方向と交差する第2の方向において前記第1のコアから離間され、前記第1の方向に前記第1のコアと並列に延在する第2のコアと、
前記第1の方向において前記第1のコアの周囲及び前記第2のコアの周囲に螺旋状に巻き回され、前記第1のコアに前記第1の方向の磁束を発生させ、前記第2のコアに前記第1の方向とは逆方向の磁束を発生させるとともに、前記第1のコアの第1の一端と前記第2のコアの第2の一端との間並びに前記第1のコアの第1の他端と前記第2のコアの第2の他端との間を磁気的に結合する巻線と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A first core extending in a first direction;
A second core spaced apart from the first core in a second direction intersecting the first direction and extending in parallel with the first core in the first direction;
The first core is spirally wound around the first core and the second core, and the first core generates a magnetic flux in the first direction. A magnetic flux in a direction opposite to the first direction is generated in the core, and between the first end of the first core and the second end of the second core and in the first core. A winding that magnetically couples between the other end of 1 and the second other end of the second core;
A power conversion device comprising:
前記巻線は、前記第1のコア及び前記第2のコアの表面上に前記樹脂体を介して配設された第1の導電体と、前記表面に対向する他の表面上に前記樹脂体を介して配設された第2の導電体と、前記表面と前記他の表面との間の側面に沿って前記樹脂体に配設された貫通孔導電体とにより構成されている
ことを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。 A resin body covering the first core and the second core;
The winding includes a first conductor disposed on the surfaces of the first core and the second core via the resin body, and the resin body on the other surface facing the surface. And a through hole conductor disposed in the resin body along a side surface between the surface and the other surface. The power conversion device according to claim 5.
前記コアの周囲に前記閉磁路に沿って螺旋状に巻き回された一次側巻線と、
前記コアの周囲に前記閉磁路に沿って螺旋状に巻き回され、前記一次側巻線に併走し、前記閉磁路に沿った前記一次側巻線の隣り合う同士の間に配設される二次側巻線と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A core that forms a closed magnetic circuit;
A primary winding spirally wound around the core along the closed magnetic path;
The coil is spirally wound around the core along the closed magnetic path, runs alongside the primary side winding, and is disposed between the adjacent primary side windings along the closed magnetic path. The secondary winding,
A power conversion device comprising:
前記一次側巻線に電気的に接続され前記樹脂体上に配設された第1の電極パッド及び前記二次側巻線に電気的に接続され前記樹脂体上に配設された第2の電極パッドと、を更に備え、
前記一次側巻線及び前記二次側巻線は、前記コアの表面上に前記樹脂体を介して配設された第1の導電体と、前記表面に対向する他の表面上に前記樹脂体を介して配設された第2の導電体と、前記表面と前記他の表面との間の側面に沿って前記樹脂体に配設された貫通孔導電体とにより構成されている
ことを特徴とする請求項10に記載の電力変換装置。 A resin body covering the core;
A first electrode pad electrically connected to the primary winding and disposed on the resin body and a second electrode electrically connected to the secondary winding and disposed on the resin body An electrode pad,
The primary winding and the secondary winding include a first conductor disposed on the surface of the core via the resin body, and the resin body on the other surface opposite to the surface. And a through hole conductor disposed in the resin body along a side surface between the surface and the other surface. The power conversion device according to claim 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008304702A JP2010129876A (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Power conversion apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008304702A JP2010129876A (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Power conversion apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010129876A true JP2010129876A (en) | 2010-06-10 |
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Family Applications (1)
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JP2008304702A Pending JP2010129876A (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Power conversion apparatus |
Country Status (1)
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-
2008
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