JP2012099512A - 複合電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力される制御信号は、高電流、かつ高速の三角波が重畳されており、そのエネルギーの変化速度も数百ＭＨｚになるといわれ、このエネルギーによるノイズも発生し易くなっている。ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣに接続されるコイルやコンデンサを電子機器の配線基板上で接続した場合、配線基板の配線パターンによって、コイルとコンデンサの接続点に、それぞれ寄生インダクタンスが発生し、ＤＣ−ＤＣコンバータの効率が悪化すると共に、ノイズが発生し易くなる。
【解決手段】 巻線が施されたコアと、絶縁体層と導体パターンが積層された積層体を備える。コアが積層体に取り付けられ、巻線の両端が積層体に設けられた端子に接続される。これにより入力端子と出力端子間に外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コイル素子とインピーダンス素子が一体に形成された複合電子部品に関するものである。

各種電子機器において用いられる、リチウムイオンバッテリー等のバッテリーパックから供給される電圧を必要とする電圧に変換する同期整流タイプの降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに、図６に示す様に、同期整流タイプの降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成するＩＣ６０の出力端にコイルＬ３の一端を接続し、コイルＬ３の他端とアース間にコンデンサＣ２を接続し、コイルＬ３とコンデンサＣ２の接続点をＩＣ６０のフィードバック端に接続したものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
この種の同期整流タイプの降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータは、電子機器の多機能化に伴い、低消費電力化、小型化が望まれている。この様な状況の中、この種の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、ＩＣを低電圧で動作させて消費電力を小さくすると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣの出力側に接続されるコイルの形状が小さくなる様にＩＣの制御方法を改良し、制御速度（ｆｓｗ＝スイッチング周波数）を高速化させて回路の小型化を実現している。

特開2005-80419号公報

この様なＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力される制御信号は、高電流、かつ高速の三角波が重畳されており、そのエネルギーの変化速度も数百ＭＨｚになるといわれ、このエネルギーによるノイズも発生し易くなっている。例えば、６ＭＨｚで動作する同期整流タイプの降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、２００〜３００ＭＨｚ近傍でノイズが観測されている。この様なノイズを除去するために、現在、コンデンサＣ２の近傍に、ノイズの発生する周波数帯で大きな減衰効果が得られる高周波用のコンデンサを接続することが行われている。
また、この様なＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣに接続されるコイルＬ３やコンデンサＣ２を電子機器の配線基板上で接続した場合、配線基板に電子部品を配置するスペースや配線パターンを引き回すスペースを設ける必要があり、コイルＬ３とコンデンサＣ２を接続するための配線パターンが長くなりやすく、この配線基板の配線パターンによって、コイルＬ３とコンデンサＣ２の接続点に、図７に示す様に、それぞれ寄生インダクタンス７１が発生し、ＤＣ−ＤＣコンバータの効率が悪化すると共に、ノイズが発生し易くなるという問題があった。特に、従来のＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣが１ＭＨｚ未満の速度でスイッチングされていたのに対し、近年のＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣでは６ＭＨｚを越える速度でスイッチングされており、数ｎＨの誤差による位相差であっても波形制御に大きな影響を及ぼすという問題があった。

本発明は、寄生インダクタンスを減少させ、コイル本来の性能を劣化させることなく、ノイズを低減させることができる複合電子部品を提供することを目的とする。

本発明の複合電子部品は、巻線が施されたコアと、絶縁体層と導体パターンが積層された積層体を備え、コアが積層体に取り付けられ、巻線の両端が積層体に設けられた端子に接続されることにより、入力端子と出力端子間に外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。
また、本発明の複合電子部品は、絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたコイル素子と、絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたインピーダンス素子を積み重ね、コイル素子の端子とインピーダンス素子の端子を接続することにより、入力端子と出力端子間に外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。

本発明の本発明の複合電子部品は、巻線が施されたコアと、絶縁体層と導体パターンが積層された積層体を備え、コアが積層体に取り付けられ、巻線の両端が積層体に設けられた端子に接続されることにより、入力端子と出力端子間に外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続されるので、寄生インダクタンスを減少させ、コイル本来の性能を劣化させることなく、ノイズを低減させることができる。
また、本発明の複合電子部品は、絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたコイル素子と、絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたインピーダンス素子を積み重ね、コイル素子の端子とインピーダンス素子の端子を接続することにより、入力端子と出力端子間に外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続されるので、寄生インダクタンスを減少させ、コイル本来の性能を劣化させることなく、ノイズを低減させることができる。

本発明の複合電子部品の実施例の回路図である。 本発明の複合電子部品の第１の実施例の断面図である。 本発明の複合電子部品の第１の実施例の側面図である。 本発明の複合電子部品の第２の実施例の側面図である。 本発明の複合電子部品の第３の実施例の断面図である。 従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。 従来のＤＣ−ＤＣコンバータを説明するための回路図である。

本発明の複合電子部品は、巻線が施されたコアと、絶縁体層と導体パターンが積層された積層体を備える。巻線が施されたコアは積層体に積み重ねて取り付けられる。巻線の両端は積層体に設けられた端子に接続されることにより、入力端子と出力端子間に、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端に接続するための外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。このインピーダンス素子は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が存在する低い周波数では低インダクタとして機能し、ノイズが存在する高い周波数では抵抗として機能する様に形成される。
また、本発明の複合電子部品は、絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたコイル素子と、絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたインピーダンス素子を備える。このコイル素子とインピーダンス素子は積み重ねられ、コイル素子の端子とインピーダンス素子の端子を接続することにより、入力端子と出力端子間に、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端に接続するための外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。このインピーダンス素子は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が存在する低い周波数では低インダクタとして機能し、ノイズが存在する高い周波数では抵抗として機能する様に形成される。
従って、本発明の複合電子部品は、コイル素子とインピーダンス素子が積み重ねられ、互いの端子が接続されて形成されるので、コイル素子とインピーダンス素子が互いに磁気的に結合することがなく、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣに接続されるコイルの出力端子の外側にインピーダンス素子を一体に備えることができ、ＤＣ−ＤＣコンバータの負荷側の制御変動に伴って、コイルとこのコイルに接続されるコンデンサによって構成されるフィルタの周波数特性に影響を与えたり、コイルの出力端とＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端間に寄生インダクタンスが発生したりすることもない。また、コイルとインピーダンス素子を電子機器の配線基板の配線パターンで接続する必要がないので、電子機器の配線基板における配線パターンの設計が簡単になると共に、配線基板の形状の小型化にも貢献できる。さらに、コイルとインピーダンス素子の配線距離を配線基板上で接続した場合よりも短くすることができる。

以下、本発明の複合電子部品の実施例を図１乃至図５を参照して説明する。
図１は本発明の複合電子部品の実施例の回路図である。
コイルＬ１は、一端が入力端子Ｔ１を介してＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣ１０の出力端に接続され、他端が外部端子Ｔ２に接続される。インピーダンス素子Ｚ１は、一端が外部端子Ｔ２に接続され、他端が出力端子Ｔ３に接続される。インピーダンス素子Ｚ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が存在する低い周波数で機能する低インダクタンスＬ２とノイズが存在する高い周波数で機能する抵抗Ｒ１からなる。コイルＬ１とインピーダンス素子Ｚ１の接続点である外部端子Ｔ２は、コンデンサＣ１を介してアースされると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣ１０のフィードバック端にも接続される。

この様に形成された回路の一点鎖線で囲まれた部分が、図２、図３に示すように、巻線が施されたコアと、絶縁体層と導体パターンが積層された積層体が積み重ねられて一体的に形成される。
コイル素子は、ドラム状のコア２１の巻溝に巻線２２が巻回されて形成される。このコイル素子は、コイルＬ１の直流重畳特性が良くなる様に、ドラム状のコアの材料、形状、巻線２２の種類、材料、巻き方が選択される。
インピーダンス素子Ｚ１は、絶縁体層と導体パターンを積層し、絶縁体層間の導体パターン２３を螺旋状に接続して積層体２４内に螺旋状の導体パターンが形成される。螺旋状の導体パターンは、一端が積層体２４の側面に形成された端子電極２５に接続され、他端が積層体２４の一方の端面に形成された端子電極２６に接続される。このインピーダンス素子Ｚ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が存在する低い周波数では低インダクタンスＬ２として機能し、ノイズが存在する高い周波数では抵抗Ｒ１として機能する様に、絶縁体層や導体パターンの材料が選択される。また、このインピーダンス素子Ｚ１は、コイル素子を構成するドラム状のコア２１の底面に取り付けられる。
そして、コイル素子を構成する巻線２２の一端がインピーダンス素子Ｚ１を構成する積層体２４の他方の端面に形成された端子電極２７に接続される。また、コイル素子を構成する巻線２２の他端がインピーダンス素子Ｚ１を構成する積層体２４の側面に形成された端子電極２５に接続される。これにより端子電極２５によって構成される外部端子を介して入力端子を構成する端子電極２７と出力端子を構成する端子電極２６間にコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。
この様に形成された複合電子部品は、電子機器の配線基板に実装され、入力端子が配線基板の配線パターンを介してＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣ１０の出力端に接続され、出力端子が配線基板の配線パターンを介して負荷に接続され、外部端子が配線基板の配線パターンを介してコンデンサＣ１の一端とＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端に接続される。コンデンサＣ１の他端はアースされる。
この様な複合電子部品は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が入力端子から入力され、この入力された制御信号がコイルＬ１とインピーダンス素子Ｚ１を介して出力端子から負荷に出力されると共に、入力された制御信号の一部が外部端子からＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端とコンデンサＣ１に出力される。この時、入力された制御信号に混入したノイズはインピーダンス素子Ｚ１の抵抗成分によって熱に変換されて除去され、出力端子からはノイズの混入していない制御信号が出力される。

図４は本発明の複合電子部品の第２の実施例を示す側面図である。
インピーダンス素子Ｚ１は、ドラム状のコア４１の巻溝に巻線４２が巻回されて形成される。インピーダンス素子Ｚ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が存在する低い周波数では低インダクタンスＬ２として機能し、ノイズが存在する高い周波数では抵抗Ｒ１として機能する様に、ドラム状のコアの材料、形状、巻線４２の種類、材料、巻き方が選択される。
コイル素子は、絶縁体層と導体パターンを積層し、絶縁体層間の導体パターンを螺旋状に接続して積層体４４内に螺旋状の導体パターンが形成される。螺旋状の導体パターンは、一端が積層体４４の一方の端面に形成された端子電極４７に接続され、他端が側面に形成された端子電極４５に接続される。このコイル素子は、コイルＬ１の直流重畳特性が良くなる様に、絶縁体層や導体パターンの材料が選択される。また、コイル素子は、インピーダンス素子Ｚ１を構成するドラム状のコア４１の底面に取り付けられる。
そして、インピーダンス素子Ｚ１を構成する巻線４２の一端がコイル素子を構成する積層体４４の側面に形成された端子電極４５に接続される。また、インピーダンス素子Ｚ１を構成する巻線４２の他端がコイル素子を構成する積層体４４の他方の端面に形成された４６に接続される。これにより端子電極４５によって構成される外部端子を介して入力端子を構成する端子電極４７と出力端子を構成する端子電極４６間にコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。
この様に形成された複合電子部品は、電子機器の配線基板に実装され、入力端子が配線基板の配線パターンを介してＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣ１０の出力端に接続され、出力端子が配線基板の配線パターンを介して負荷に接続され、外部端子が配線基板の配線パターンを介してコンデンサＣ１の一端とＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端に接続される。コンデンサＣ１の他端はアースされる。
この様な複合電子部品は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が入力端子から入力され、この入力された制御信号がコイルＬ１とインピーダンス素子Ｚ１を介して出力端子から負荷に出力されると共に、入力された制御信号の一部が外部端子からＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端とコンデンサＣ１に出力される。この時、入力された制御信号に混入したノイズはインピーダンス素子Ｚ１の抵抗成分によって熱に変換されて除去され、出力端子からはノイズの混入していない制御信号が出力される。

図５は本発明の複合電子部品の第３の実施例を示す断面図である。
コイル素子は、絶縁体層と導体パターンを積層し、絶縁体層間の導体パターン５２を螺旋状に接続して積層体５１内に螺旋状の導体パターンが形成される。螺旋状の導体パターンは、一端が積層体５１の一方の端面に形成された端子電極５８に接続され、他端が積層体５１の側面に形成された端子電極５９に接続される。このコイル素子は、コイルＬ１の直流重畳特性が良くなる様に、絶縁体層や導体パターンの材料が選択される。
インピーダンス素子Ｚ１は、絶縁体層と導体パターンを積層し、絶縁体層間の導体パターン５３を螺旋状に接続して積層体５４内に螺旋状の導体パターンが形成される。螺旋状の導体パターンは、一端が積層体５４の側面に形成された端子電極５５に接続され、他端が積層体５４の一方の端面に形成された端子電極５６に接続される。このインピーダンス素子Ｚ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が存在する低い周波数では低インダクタンスＬ２として機能し、ノイズが存在する高い周波数では抵抗Ｒ１として機能する様に、絶縁体層や導体パターンの材料が選択される。
そして、コイル素子とインピーダンス素子は、積み重ねられ、端子電極５７と端子電極５８が、端子電極５５と端子電極５９が、端子電極５６と端子電極Ｄがそれぞれ接続される。これにより端子電極５５によって構成される外部端子を介して入力端子を構成する端子電極５７と出力端子を構成する端子電極５６間にコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続される。
この様に形成された複合電子部品は、電子機器の配線基板に実装され、入力端子が配線基板の配線パターンを介してＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣ１０の出力端に接続され、出力端子が配線基板の配線パターンを介して負荷に接続され、外部端子が配線基板の配線パターンを介してコンデンサＣ１の一端とＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端に接続される。コンデンサＣ１の他端はアースされる。
この様な複合電子部品は、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣから出力された制御信号が入力端子から入力され、この入力された制御信号がコイルＬ１とインピーダンス素子Ｚ１を介して出力端子から負荷に出力されると共に、入力された制御信号の一部が外部端子からＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣのフィードバック端とコンデンサＣ１に出力される。この時、入力された制御信号に混入したノイズはインピーダンス素子Ｚ１の抵抗成分によって熱に変換されて除去され、出力端子からはノイズの混入していない制御信号が出力される。

以上、本発明の複合電子部品の実施例を述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば、第１の実施例において、コイル素子を構成するドラム状のコアに端子を設け、この端子に巻線の両端を接続し、ドラム状のコアの端子を介してインピーダンス素子の端子電極に接続してもよい。また、インピーダンス素子を構成する積層体内にコンデンサＣ１を内蔵させてもよい。
また、第２の実施例において、インピーダンス素子を構成するドラム状のコアに端子を設け、この端子に巻線の両端を接続し、ドラム状のコアの端子を介してコイル素子の端子電極に接続してもよい。さらに、コイル素子は導体パターンの形状を工夫してコイルの直流重畳特性を良くしてもよい。またさらに、コイル素子を構成する積層体内にコンデンサＣ１を内蔵させてもよい。
さらに、第３の実施例において、コイル素子の上にインピーダンス素子を積み重ね、インピーダンス素子の端子電極を介して入力端子と出力端子間にコイル素子とインピーダンス素子が直列接続されてもよい。また、コイル素子は導体パターンの形状を工夫してコイルの直流重畳特性を良くしてもよい。さらに、コイル素子を構成する積層体内又はインピーダンス素子を構成する積層体内のいずれかにコンデンサＣ１を内蔵させてもよい。

Ｌ１ コイル
Ｚ１ インピーダンス素子
Ｃ１ コンデンサ
２１ コア
２４ 積層体

Claims (5)

1. 巻線が施されたコアと、絶縁体層と導体パターンが積層された積層体を備え、該コアが該積層体に取り付けられ、該巻線の両端が該積層体に設けられた端子に接続されることにより、入力端子と出力端子間に外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続されたことを特徴とする複合電子部品。
2. 前記コアに巻線を施してコイル素子が形成され、前記絶縁体層と前記導体パターンを積層して前記積層体内にインピーダンス素子が形成された請求項１に記載の複合電子部品。
3. 前記コアに巻線を施してインピーダンス素子が形成され、前記絶縁体層と前記導体パターンを積層して前記積層体内にコイル素子が形成された請求項１に記載の複合電子部品。
4. 絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたコイル素子と、絶縁体層と導体パターンを積層して形成されたインピーダンス素子を積み重ね、コイル素子の端子とインピーダンス素子の端子を接続することにより、入力端子と出力端子間に外部端子を介してコイル素子とインピーダンス素子が直列に接続されたことを特徴とする複合電子部品。
5. 前記コイル素子と前記インピーダンス素子が接続された前記外部端子は半導体素子のフィードバック端に接続するための端子である請求項１乃至請求項４に記載の複合電子部品。

Images