JP2015065429A - 巻線部および巻線部品 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の平面コイルの間に絶縁層を挟んだ平面コイル間に発生する寄生容量を抑制し、高周波ノイズを抑制するための平面コイルを有する巻線部を提供する。
【解決手段】第１と第２の平面コイル５、６、および、絶縁層８、９、１０には導電性のスルーホール１６が備えられており、スルーホールを介して電気的に接続される。各絶縁層と接地パターン１１、１２には共通の導電性の締結穴を有する突出固定部が備えられ、各絶縁層と接地パターンの締結穴を挟んで貫通させてビス７によって固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用ＤＣ／ＤＣコンバータ、スイッチング電源等に用いられるインダクタ等の巻線部品に関する。

昨今、ハイブリッド自動車や電気自動車といった環境対応車（エコカー）が普及期に入っている。これらの車には、モーター駆動用の１００〜３００Ｖ程度の高圧バッテリから補機類を動作させる１２Ｖ程度の低圧バッテリの充電および補機への電力供給を行うために、ＤＣ／ＤＣコンバータなどのスイッチング電源装置が搭載されている。

特許文献１には、スイッチング電源等においてチョークコイルやトランスとして使用される平面コイルや平面トランスについて開示している。平面コイルの巻線構造には様々な種類があるが、その中でプリント配線板の銅パターンにより形成されプリント配線板を用いて平面コイルを形成することが可能であることを示している。平面コイルはコアを含めた任意の体積の中でインダクタンスを大きくとるために２ターン以上の複数巻とすることが多い。

特許文献２では、基板を挟んで３層の平面コイルが形成されており、例えば、１層目と２層目の間には絶縁間隔を確保するための絶縁スペーサを挟んだり、２層目と３層目の間には誘電率を有する基板を挟んだりしている。

特許文献３では、パッケージとプリント配線板において、パッケージ内の接地配線とプリント配線板の接地配線を貫通孔を設けて接続させている。

特許文献４では、プリント配線板や挿入構造や熱拡散アセンブリなどの各基板を通路と呼ばれる貫通孔を設けてねじを用いて固定している。

特開２００２−２６０９３４号公報 特開２００９−１７０８０４号公報 特開平８−１３９２５８号公報 特表平１１−５００２７１号公報

しかし、特許文献１において、平面コイルの巻線を形成した場合には多層プリント配線基板にコイルパターンを形成しているが、１ターンのパターンを直列接続する際に各パターンのコイルの内側の端部が厚み方向で重なり、プリント配線基板の各層間には寄生の静電容量（以下、寄生容量とする）が存在するため高周波成分はこれを通過しやすい。また、プリント配線基板の各層間には寄生容量が存在するため、ＭＯＳＦＥＴや出力整流ダイオード等のスイッチング素子で発生する高周波成分が寄生容量部分を通過しやすくなる。これが高周波ノイズとしてスイッチング電源装置から放出される。そのため、スイッチング電源装置をはじめとする種々電源装置で発生する高周波ノイズが大きくなりＦＭラジオ等の周波数帯で妨害波が発生しやすくなる。この場合、この回路の後段にノイズフィルタを設ける手段もあるが製品の大型化やコストアップとなる。

また、特許文献２では基板を挟んで３層の平面コイルが形成されており、例えば１層目
と２層目の間には絶縁間隔を確保するための絶縁スペーサを挟んだり、２層目と３層目の間には基板を挟んだりしている。しかしながら、絶縁スペーサによる間隔の確保ではコイル間に誘電体である基板が存在するために寄生容量が発生してしまう。またコイル間が密着しているとプリント配線基板で銅（Ｃｕ）パターンを形成していることと同様となり、隣接するコイル間には寄生容量が存在し高周波成分はこれを通過しやすいので、前述の高周波ノイズを減少させることには繋がらない。

また、特許文献３では複数の配線基板等の内部の配線を接地させるために、それぞれの層で接地配線を敷いて貫通孔により接地配線を１つに接続させるようにしており、特許文献４では複数の配線基板等を固定させるために貫通孔を設けてねじで１点で固定している。このように接地配線と固定のための貫通孔を設けることは組み合わせて考えることが可能である。

一対の平面コイル間に発生する寄生容量を抑制することは高周波ノイズを抑制することになる。先行技術のように、平面コイル間に絶縁基板や絶縁スペーサを挟むと寄生容量が発生してしまうので、大幅な工程を増やすことなく安価で効率の良い方法で寄生容量を抑制する必要がある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、一対の平面コイルの間に絶縁層を挟んだ平面コイル間に発生する寄生容量を抑制し、高周波ノイズを抑制するための平面コイルを有する巻線部と巻線部品を提供することを目的とする。

本発明は、一対の第１の平面コイルと第２の平面コイルの間に、絶縁層と接地パターンが交互に形成されている巻線部であって、前記一対の平面コイルと前記接地パターンは絶縁されており、前記第１の平面コイルと前記第２の平面コイル、および、前記絶縁層と前記接地パターンは共通の開口を有しており、前記第１の平面コイルと前記第２の平面コイル、および、前記絶縁層には導電性のスルーホールが備えられており、前記接地パターンには、前記スルーホールを迂回させるような切り欠き部が備えられ、前記絶縁層と前記接地パターンには、それぞれに突出する突出固定部が備えられ、前記突出固定部を押圧し、前記突出固定部同士を固定させる固定部材を備えることを特徴とする。また、前記第１の平面コイルと同一層上に前記第１の平面コイルと絶縁された第１の導電パターンと、前記第２の平面コイルと同一層上に前記第２の平面コイルと絶縁された第２の導電パターンが備えられ、前記突出固定部には、導電性の締結穴が備えられ、前記第１の導電パターンと前記第２の導電パターンは、前記絶縁層と前記接地パターンの締結穴を介して前記固定部材によって電気的に接続することを特徴とする巻線部である。

このような構成にすることによって、第１の平面コイルと第２の平面コイルとの間に誘電体からなる各絶縁層によって発生する寄生容量に対し、各絶縁層間の各接地パターンにより高周波成分を外部にバイパスさせて、各平面コイルに伝達されてしまう高周波ノイズ成分が後段の回路や出力端子へ流出することを抑制することができる。

また、前述の構成に対して、第１の接地パターンと第１の平面コイルの配置を逆にしたり、第２の接地パターンと第２の平面コイルの配置を逆にしたりする構成においても可能であり、その際には、必要に応じて導電性の接続パターンに第２のスルーホールを設けることで対応可能である。

本発明により、一対の平面コイルの間に絶縁層を挟んだ平面コイル間に発生する寄生容
量を抑制し、高周波ノイズを抑制するための平面コイルを有する巻線部と巻線部品を提供することが可能である。

実施形態１の巻線部品の分解斜視図である。 実施形態１の巻線部の分解斜視図である。 実施形態１の第１の平面コイルの斜視図である。 実施形態１の第２の平面コイルの斜視図である。 実施形態１の第１の絶縁層の斜視図である。 実施形態１の第１の接地パターンの斜視図である。 実施形態１の突出固定部の断面図である。 従来の巻線部の分解斜視図である。 実施形態１のスルーホールの断面図である。 実施形態１の変形例の巻線部の分解斜視図である。 実施形態１の巻線部を用いた回路構成図である。 従来の放射ノイズデータである。 実施形態１の放射ノイズデータである。 実施形態２の巻線部の分解斜視図である。 実施形態２の第１の平面コイルの斜視図である。 実施形態３の巻線部の分解斜視図である

以下に図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるものや実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることができる。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略や置換又は変更を行うことができる。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る巻線部品１の分解斜視図である。本実施形態では巻線部品１としてインダクタを例として挙げている。図１に示すように、巻線部品１は巻線部２を磁気的に挟む一対の磁性体コア３ａ、３ｂから構成されている。磁性体コア３ａ、３ｂの下方の一方には放熱板４を設けてもよい。なお、下方とは、図１において上方をＺ軸の正方向としたときに下方はＺ軸の負方向とした。

図２は実施形態１の巻線部２の分解斜視図である。図２において巻線部２は４層のＣｕ箔パターンにより形成される第１の平面コイル５、接地パターン１１、１２、第２の平面コイル６と、３層の絶縁層８、９、１０からなり、Ｃｕ箔パターンと絶縁層を一体成型して１つの多層基板としたものであるが、説明の便宜上、各々の構成を分割して記載する。巻線部２は上方から第１の平面コイル５、第１の絶縁層８、第１の接地パターン１１、第２の絶縁層９、第２の接地パターン１２、第３の絶縁層１０、平面コイル６から構成されている。

一対の平面コイル５、６と接地パターン１１、１２は絶縁されており、第１の平面コイル５と第２の平面コイル６および、絶縁層８、９、１０と接地パターン１１、１２は共通の開口を有しており、第１の平面コイル５と第２の平面コイル６および、絶縁層８、９、１０には導電性の第１のスルーホール１６が備えられている。接地パターン１１、１２には、第１のスルーホール１６を迂回させるような切り欠き部２０が備えられている。

図３は実施形態１の巻線部２の第１の平面コイル５の斜視図である。具体的には、図２と図３より、第１の平面コイル５と第２の平面コイル６および、第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２はＣｕ箔やＣｕ板等の導体からなり、開口１５を有し一部にギャップ１９や切り欠き部２０を有するＣ型形状であり、巻き始め端部１３と巻き終わり端部１４を有している。各平面コイル５、６と接地パターン１１、１２は必ずしもＣ型形状でほぼ円形である必要はなく、Ｃ型形状のように一部にギャップ１９や切り欠き部２０を有している形状であればよい。第１の平面コイル５と第２の平面コイル６に設けられたギャップ１９は、巻き始め端部１３と巻き終わり端部１４が連結して環状にならないように設けられているものである。本実施形態では、第１の平面コイル５と第２の平面コイル６は、それぞれ１ターンのコイルを形成しているが、複数ターンを形成しても良い。この場合でも、巻き始め端部１３と巻き終わり端部１４が連結しないように構成されている。一対の磁性体コア３ａ、３ｂは、この開口１５を貫通して嵌合している。

図３より、第１の平面コイル５は四辺形状のコイル端接続パターン２５を有しており、外部で巻線部２の前後の回路と電気的に接続される。そして、コイル端接続パターン２５を有する巻き始め端部１３に対して巻き終わり端部１４には第１のスルーホール１６が備えてられており、２層の接地パターン１１、１２と、３層の絶縁層８、９、１０を絶縁状態で通過し、第２の平面コイル６と電気的に接続される。この第１のスルーホール１６は第１の平面コイル５においてＣｕ等によりめっきされており、第１の平面コイル５から第２の平面コイル６に電流を流すための導通用の貫通穴である。また、巻線部２には各平面コイル５、６と同一層上に導電性の各導電パターン２１、２２と固定用の固定部材であるビス７が設けられており、詳細については後述する。

図４は実施形態１の巻線部２の第２の平面コイル６の斜視図である。図３の第１の平面コイル５と異なる点は、四辺形状のコイル端接続パターン２５が反対側になっているため巻き始め端部と巻き終わり端部は逆の関係となり、それ以外は同じ構成である。前述の通り第２の平面コイル６は第１のスルーホール１６を介して第１の平面コイル５と電気的に接続される。

図５は実施形態１の巻線部２の第１の絶縁層８の斜視図である。第１、第２、第３の絶縁層８、９、１０は開口１５を有するが切り欠き部を有さないＯ型形状であり、第１、第２の平面コイル５、６のＣ型形状の開口１５と第１のスルーホール１６を形成している部分を除いて、形状は相似の関係にある。各平面コイル５、６や各接地パターン１１、１２等の配線パターンの開口１５の大きさは、例えば磁性体コア３ａ、３ｂとの絶縁等のように、絶縁を確保するために各絶縁層８、９、１０の開口１５の大きさよりも絶縁距離の分だけ余裕を残して大きくしている。第１の絶縁層８は開口１５を有するＯ型形状のコイル基板部２９と、コイル基板部３０を支持するための板状で長方形状の支持基板部２２から構成されている。また第１の絶縁層８を外部に固定するための突出固定部２３を有しており、貫通穴である導電性の締結穴２４を有している。また第１の絶縁層８にも貫通穴である第１のスルーホール１６が備えられており、第１のスルーホール１６はＣｕめっき等により表裏面に貫通して電流を流す役目を果たす。

なお、第１の絶縁層８の材料は誘電体であるガラス・エポキシや紙・フェノールなどからなり、第２、第３の絶縁層９、１０は、第１の絶縁層８と同じ構成である。なお支持基板部３０は必ずしも長方形状の板状ではなくてもよいが、実施形態１では例として長方形状を用いて説明をする。また、各絶縁層８、９、１０は同一の厚みとしているが、各々が異なる組み合わせでも良い。

図６は実施形態１の巻線部２の第１の接地パターン１１の斜視図である。第１、第２の接地パターン１１、１２はＣｕ箔やＣｕ板等の導体からなり、開口１５を有するＣ型形状であり、第１、第２の平面コイル５、６のＣ型形状の開口１５と第１のスルーホール１６を形成している部分を除いて形状は一致している。第１の接地パターン１１を外部に固定するための突出固定部２３を有しており、貫通穴である導電性の締結穴２４を有している。なお、第２の接地パターン１２は第１の接地パターン１１と同じ構成である。

図２〜図６で示したように、実施形態１の巻線部２を構成する第１の絶縁層８、第２の絶縁層９、第３の絶縁層１０、および、第１の接地パターン１１、第２の接地パターン１２には、共通して外部に固定するための突出固定部２３を有しており貫通穴である導電性の締結穴２４を有している。また、第１、第２の平面コイル５、６には、Ｃｕ箔からなる導電パターン２１、２２が各平面コイル５、６とそれぞれ対応して同一層上に設けられている。第１の平面コイル５には第１の導電パターン２１、第２の平面コイル６には第２の導電パターン２２が対応している。具体的には、導電パターンは円形であるが必ずしも円形である必要はない。

図７は、実施形態１の巻線部２を構成する突出固定部２３と貫通穴である導電性の締結穴２４と固定用の固定部材であるビス７の配置について示した断面図である。図７に示すように締結穴２４の内側には例えばＣｕめっき３１を施すことにより、第１の導電パターン２１と第２の導電パターン２２、および、第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２は締結穴２４で接続され同電位となり放熱板４に締結される。

このように、それぞれの突出固定部２３と導電性の締結穴２４は、上下方向に重なるように配置され締結穴２４を固定用のビス７によって貫通されねじ止めされる。つまり、それぞれの突出固定部２３同士は、固定部材であるビス７に押圧されることによって固定され、筐体等にも固定される。なお、各平面コイル５、６と、対応する同一層上の各導電パターン２１、２２は絶縁されている。また、導電性の締結穴２４には、固定以外に各接地パターン１１、１２の接地電位へＣｕめっき等による貫通穴を介して接続を行うスルーホールの機能を併せて持たせている。固定用のビス７は金属製であり必ずしも導電性を有する必要はない。

なお、第１の導電パターン２１は第１の平面コイル５と、また、第２の導電パターン２２は第２の平面コイル６と同一層で形成される。導電パターンと平面コイルは同じ材料であるため一括形成された後でパターニングされエッチングで必要な部分以外は除去されて絶縁された状態で同一層上に形成される。

図１〜図６で示したように、巻線部２を構成する第１の平面コイル５、第２の平面コイル６、第１の絶縁層８、第２の絶縁層９、第３の絶縁層１０には共通して表裏面に貫通して電流を流すための貫通穴である第１のスルーホール１６を有している。第１のスルーホール１６は、第１の平面コイル５と第２の平面コイル６を電気的に接続する役目を果たしている。第１の平面コイル５と第２の平面コイル６を接続する第１のスルーホール１６の軌道上には各接地パターン１１、１２の切り欠き部２０が配置されている。すなわち第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２は各平面コイル５、６とは接続されないため、第１のスルーホール１６が直接導通しないように切り欠き部２０を広めに設けて絶縁する必要がある。

第１のスルーホール１６の配置は、各平面コイル５、６の各開口１５に対するギャップ１９に隣接していることが好ましく、実施形態１では、各巻き始め端部１３と各巻き終わり端部１４の配置の関係から各絶縁層８、９、１０のコイル基板部２９と支持基板部３０の境界付近に設けることが好ましい。

第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２は、使用される回路の接地電位として機能するパターンである。第１の接地パターン１１は第１の絶縁層８と第２の絶縁層９の間に挟まれ、第２の接地パターン１２は第２の絶縁層９と第３の絶縁層１０の間に挟まれて配置されている。ビス７によって貫通され固定される突出固定部２３の導電性の締結穴２４の内側はＣｕ等のめっきから成り、ビス７による固定により上下層が締結穴２４で接続されて接地電位となり外部配線や筐体等を介して接地される。

なお、ビス７は電気的な導通を目的としているのではなく、圧縮荷重をかけて各接地パターン１１、１２や各絶縁層８、９、１０を固定するためのものであり、そうすることで各接地パターン１１、１２を接地電位に固定し接触させることを目的としている部品である。突出固定部２３の締結穴２４をビス７の１本で固定することは、最小構成を考える上で最もシンプルな形となり好ましい。巻線部２のねじれ方向の強度等を考慮すると、２箇所に分割して固定し反対面も２箇所固定することが常套手段とも考えられるが、必要な強度を満たすのであれば１本でも問題ない。

各接地パターン１１、１２を、各絶縁層８、９、１０、の間に挟み、巻線部２の一部を接地させる理由について説明する。図８は従来構成の巻線部２の分解斜視図である。図８のように従来の構成の場合は、Ｃｕ箔やＣｕ板等により構成される各平面コイル５、６と第１の絶縁層８は直接接しており、第１の絶縁層８自体が誘電体であるため、各平面コイル５、６の間には寄生容量が発生してしまい、１ターン目の第１の平面コイル５と２ターン目の第２の平面コイル６との間で高周波成分が通過しやすくなってしまう。すなわち、高周波成分が図１１の回路における出力端８４に現れやすくノイズを増加させる要因となる。

一方、図２の実施形態１の巻線部２のように、第１の絶縁層８の上面である表面にＣｕ箔からなる第１の平面コイル５を配置し、一方、第３の絶縁層１０の下面である裏面にＣｕ箔からなる第２の平面コイル６を配置する。また、第１の絶縁層８と第２の絶縁層９に挟まれたＣｕ箔からなる第１の接地パターン１１と、第２の絶縁層９と第３の絶縁層１０に挟まれたＣｕ箔からなる第２の接地パターン１２を形成して接地する。ここで、各平面コイル５、６と各接地パターン１１、１２は各絶縁層８、９、１０により絶縁されている。このような構成にすることによって、第１の平面コイル５と第２の平面コイル６との間に誘電体からなる各絶縁層８〜１０によって発生する寄生容量に対し、各絶縁層間の各接地パターン１１、１２により高周波成分を外部にバイパスさせて、各平面コイル５、６に伝達されてしまう高周波ノイズ成分が後段の回路や出力端子へ流出することを抑制することができる。

図９は、図８の従来構成の巻線部２を用いて第１のスルーホール１６の形成された様子を断面で示したものである。上下の各平面コイル５、６はＣｕからなる導電性であり、絶縁層８を導電性の第１のスルーホール１６で貫通させて電気的に接続している。この構成は全ての実施形態について適用されている。

なお、各接地パターン１１、１２の接地電位を形成する層は、実施形態１の機能的には１層で成立するものであるが基板形成の製法の関係上偶数層になることが一般的である。例えば、実施形態１におけるＣｕ箔からなるパターンが上下コイル５、６と接地パターン１１、１２の４層である４層基板を作製する場合は、３層ある絶縁層８、９、１０のうち４層基板の中央にあたる絶縁層９と上下にＣｕからなる接地パターン１１、１２である導体層の上下に絶縁層８、１０にあたるプリプレグという半硬化の樹脂を重ね、更にその上下に平面コイル５、６であるＣｕ箔を載せた上で熱と圧力により接着させるのであるが、片面のみを付けることは不可能ではないが、基板に反りが発生したり不都合が多いため偶数層にすることが一般的である。

実施形態１の巻線部２を流れる電流について説明する。図２〜図４に示すように、電流はコイル端接続パターン２５から入力され第１の平面コイル５の巻き始め端部１３から１周し、巻き終わり端部１４から第１のスルーホール１６を介して巻線部２の各絶縁層８〜１０を通過し、第２の平面コイル６の巻き始め端部１３から１周し巻き終わり端部１４からコイル端接続パターン２５を介して外部へ出力される。

図１０は、実施形態１の変形例を示した図である。実施形態１においては、接地パターンを筐体に接触させる手段として導電性の締結穴２４をビス７で締め付けることにより行っているが、図１０のように接地パターン１１、１２を第３のスルーホール１８を介して一対のＣｕ箔パターン２８に接続し、この一対のＣｕ箔パターン２８をばね性のある支持部材２７とビス７により押さえつけることにより、接地パターン１１、１２を接地電位に固定することも可能である。この実施形態の場合は、支持部材２７とビス７が固定部材となる。この構成の場合は基板の面積を小さくすることが可能である。

図１１は、実施形態１の巻線部品１を用いたインダクタを、出力平滑回路内の平滑用チョークコイル８１として使用した場合の、スイッチング電源装置７０の回路構成図の一例である。スイッチング電源装置７０は、４つのスイッチング素子７１〜７４を含んで構成され、直流入力電圧に基づいて入力交流電圧を生成するフルブリッジ型のブリッジ回路と、１次側巻線７６および２次側巻線７７、７８を有し、上記入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を生成するトランス７５と、このトランスの２次側に設けられると共に複数の整流素子であるダイオード７９、８０を含んで構成され、これら複数の整流素子によって上記出力交流電圧を整流する全波整流回路と、全波整流されたパルス波形を直流化する平滑用チョークコイル８１および容量素子であるコンデンサ８２を含む平滑回路と、上記ブリッジ回路を駆動する駆動回路とを備え、出力端子間に接続されているものである。

回路動作の概略であるが、高電圧バッテリ８６の電圧が入力端子８３に印加されその直流電圧をスイッチング素子７１〜７４を用いて、ＰＷＭ制御や位相シフトＰＷＭ制御等により動作させトランス７５の一次巻線７６に交流として印加する。一次巻線７６に印加された交流電圧は二次巻線７７、７８との比率に応じた電圧で伝達され、整流ダイオード７９、８０により全波整流され、平滑用チョークコイル８１および容量素子であるコンデンサ８２を含む平滑回路により直流として出力端子８４に導かれる。この出力端子８４に接続される負荷としては低圧バッテリ８７や補機類８５が接続される。制御回路８８は、出力端子８４間の電圧を制御するもので、上記の説明にあるような制御を行い駆動信号を駆動回路８９を通してスイッチング素子７１〜７４に送り上記動作を行わせるものである。

なお、図２をはじめとする実施形態１の巻線部品１は、図１１の平滑用チョークコイル８１とみなされ、図２の巻線部品１の巻き始め端部１３は、前段の回路である図１１のダイオード７９、８０のカソード部とＣｕパターンや端子等により接続される。また巻き終り端部１４は、後段の回路である図１１のコンデンサ８２の一方の端子と接続される。巻線部品１はインダクタであるため、巻き始め端部と巻き終り端部についてはレイアウトの都合に合わせて自由に選択できる。

図１２は、図１１の回路において、平滑用チョークコイル８１に特許文献１、２のような構成による従来の巻線部品を用いた場合の、出力端子８４から負荷８５までの配線から発生する放射ノイズデータである。出力端子８４に発生する放射ノイズは、前段の出力チョークコイル８１とコンデンサ８２による平滑回路に存在する高周波ノイズ成分が基になり発生するものである。従って、高周波ノイズを抑制することで放射ノイズが低減されることになる。図１３は、図１１の回路において、平滑用チョークコイル８１に実施形態１の構成を用いた場合の、出力端子８４から負荷８５までの配線から発生する放射ノイズデータである。ここで、ＦＭラジオ帯（７６ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）に着目すると、図１２に示す従来の構成による放射ノイズレベルは最大で３９ｄＢ／μＶであったものが、実施形態１の図１３においては、最大で３２ｄＢ／μＶの放射ノイズレベルとなり、放射ノイズを７ｄＢ／μＶ低減する効果があることが分かる。すなわち、高周波ノイズを抑制する効果を確認できた。

実施形態１では、一対の各平面コイル５、６は１ターンのＣ型形状コイルであったが、２ターンの各平面コイルを組み合わせた巻数３ターンないし４ターン、あるいは、各々３ターン以上とした５ターン以上の平面コイルとすることも可能である。

また、実施形態１では、接地電位となる各接地パターン１１、１２を巻線部２の各絶縁層８〜１０の内層間に形成しているが、第１の平面コイル５と第２の平面コイル６の間の複数層のパターンの間に接地パターンの層を挟み込む構成をとれば良いので、以下に示すような実施形態とすることも可能である。

（実施形態２）
図１４は、実施形態２の巻線部２の分解斜視図である。図１４において、巻線部２は４層のＣｕ箔パターンである各平面コイル５、６と各接地パターン１１、１２、および、３層の絶縁層８、９、１０からなり、これらを一体成型して１つの多層基板としたものであるが、説明の便宜上、各々の構成を分割して記載する。巻線部２は、上方から、第１の接地パターン１１、第１の絶縁層８、第１の平面コイル５、第２の絶縁層９、第２の接地パターン１２、第３の絶縁層１０、平面コイル６から構成されている。実施形態２は実施形態１に対して、第１の接地パターン１１と第１の平面コイル５の配置が逆になる構成であるが、それ以外は同じ構成である。

図１４を用いて電気接続について説明する。第１の絶縁層８には、外部の前段または後段の回路への接続を目的とした、導電性の接続パターン２６に第２のスルーホール１７が設けられている。第１の平面コイル５には、コイル端接続パターン２５に第２のスルーホール１７が設けられている。巻線部２としては、外部と接続パターン２６で接続され、接続パターン２６と第１の平面コイル５が第２のスルーホール１７を介して接続されている。

図１５は、実施形態２の第１の平面コイル５の斜視図である。図１４と図１５より、第１の平面コイル５の巻き終わり端部１４には第１のスルーホール１６が備えてられており、第２の絶縁層９、第３の絶縁層１０の第１のスルーホール１６を介して、図４に示す第２の平面コイル６の巻き始め端部１３と接続されており、コイル端接続パターン２５から外部へと接続されている。

図１４より、第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２は、第１のスルーホール１６と第２のスルーホール１７とは絶縁されている。第１の導電パターン２１は、平面コイル５と同一の層に形成され、実施形態２においては、多層基板である巻線部２内にＣｕ箔を可能な範囲で配置しないとその部分が薄くなり変形する可能性があるために、多層基板である巻線部２の厚みを揃えるために第１の導電パターン２１が配置される。第２の導電パターン２２は、実施形態１の図４と同様に配置される。

実施形態２の巻線部２の第２の平面コイル６は、実施形態１の図４と同様の構成である。
第２の平面コイル６は第１のスルーホール１６を介して第１の平面コイル５と電気的に接続される。

実施形態２の巻線部２の第１、第２、第３の絶縁層８、９、１０は、実施形態１の図５と同じ構成である。しかしながら、図１４のように、実施形態２の第１の絶縁層８には、前述の導電性の接続パターン２６に第２のスルーホール１７が設けられている点が異なっている。なお、多層基板である巻線部２を積層した後に第２のスルーホール１７を形成するための穴を開ける場合においては、工程上、第２、第３の絶縁層９、１０のＺ軸方向の同位置にも穴が形成される。

図１４において、第１のスルーホール１６は第１のスルーホール形成用導電パターン３２と第１の平面コイル５および第２の平面コイル６をＣｕめっきにより接続され、第１のスルーホール形成用導電パターン３２は第１のスルーホール１６の第１、第２、第３の絶縁層８、９、１０の内壁にＣｕめっきを形成する際に必要となる。第２のスルーホール１７は接続パターン２６と第１の平面コイル５および第２のスルーホール形成用導電パターン３３をＣｕめっきにより接続され、第２のスルーホール形成用導電パターン３３は第２のスルーホール１７の第１、第２、第３の絶縁層８、９、１０の内壁にＣｕめっきを形成する際に必要となる。

実施形態２の巻線部２の第１、第２の接地パターン１１、１２は、実施形態１の図６と同じ構成である。しかしながら、図１４のように、実施形態２は実施形態１に対して、第１の接地パターン１１と第１の平面コイル５の配置が逆になる構成になっている。

図１４に示すように、実施形態２の巻線部２を構成する第１の接地パターン１１、第１の絶縁層８、第１の平面コイル５、第２の絶縁層９、第２の接地パターン１２、第３の絶縁層１０、第２の平面コイル６において、各平面コイル５、６以外に、突出固定部２３と導電性の締結穴２４が設けられている。第１の導電パターン２１は第１の接地パターン１１の締結穴２４上に配置され、第２の導電パターン２２は実施形態１の図４と同様に配置されている。

突出固定部２３の締結穴２４の内側には例えばＣｕめっき３１が施されており、第１の導電パターン２１と第２の導電パターン２２、および、第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２は締結穴２４で接続され同電位となり、放熱板４に締結される。

それぞれの突出固定部２３と締結穴２４は、上下方向に重なるように配置され締結穴２４を固定用のビス７によって貫通されてねじ止めされる。なお、各平面コイル５、６と、対応する同一層上の各導電パターン２１、２２は絶縁されている。また、導電性の締結穴２４には、固定以外に各接地パターン１１、１２の接地電位へＣｕめっき等による貫通穴を介して接続を行い、接触させる機能、すなわち、スルーホールの機能を併せて持たせている。

第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２は、使用される回路の接地電位として機能するパターンである。第１の接地パターン１１は第１の絶縁層８の上に配置され、第２の接地パターン１２は第２の絶縁層９と第３の絶縁層１０の間に挟まれて配置されている。接地電位は外部配線や筐体等を介して接地される。

実施形態２の構成での電流の流れは、図１４より、例えば、第１の絶縁層８の接続パターン２６に外部から電流が入力され、第２のスルーホール１７から、第１の平面コイル５の巻き始め端部１３の第２のスルーホール１７を介して、第１の平面コイル５を１周して巻き終わり端部１４にある第１のスルーホール１６から、第２の絶縁層９と第３の絶縁層１０の第１のスルーホール１６を介して、第２の平面コイル６の巻き始め端部１３の第１のスルーホール１６から第２の平面コイル６を１周して接続パターン２７から外部へ電流が出力される。

実施形態２の構成にすることにより、実施形態１と同様のノイズレベル低減の効果に加えて、実施形態１と比較すると、第２の絶縁層９の上面に配置した第１の接地パターン１１により高周波成分による放射ノイズの抑制が行われるので、より一層のノイズレベルの低減を行うことが可能となる。

（実施形態３）
図１６は、実施形態３の巻線部２の分解斜視図である。図１６において、巻線部２は、上方から、第１の平面コイル５、第１の絶縁層８、第１の接地パターン１１、第２の絶縁層９、第２の平面コイル６、第３の絶縁層１０、第２の接地パターン１２、から構成されている。実施形態３は実施形態１に対して、第２の接地パターン１２と第２の平面コイル６の配置が逆になる構成であるが、それ以外は同じ構成である。

図１６を用いて、電気接続について説明する。第３の絶縁層１０には、外部の前段または後段の回路への接続を目的とした、導電性の接続パターン２６に第２のスルーホール１７が設けられている。第２の平面コイル６にはコイル端接続パターン２５に第２のスルーホール１７が設けられている。巻線部２としては、外部と接続パターン２６で接続され、接続パターン２６と第２の平面コイル６が第２のスルーホール１７を介して接続されている。

実施形態３の第２の平面コイル６の巻き始め端部１３には第１のスルーホール１６が備えてられており、第１の絶縁層８、第２の絶縁層９の第１のスルーホール１６を介して、図１６に示す第１の平面コイル５の巻き終わり端部１４と接続されており、コイル端接続パターン２５から外部へと接続されている。

図１６より、第１の接地パターン１１と第２の接地パターン１２は、第１のスルーホール１６と第２のスルーホール１７とは絶縁されている。第１の導電パターン２１は、実施形態１の図３と同様に配置され、第２の導電パターン２２は、平面コイル６と同一の層に形成される。実施形態３においては、多層基板である巻線部２内に銅箔を可能な範囲で配置しないとその部分が薄くなり変形する可能性があるために、多層基板である巻線部２の厚みを揃えるために第２の導電パターン２２が配置される。

実施形態３の巻線部２の第１の平面コイル５は、実施形態１の図３と同様の構成である。
第２の平面コイル６は第１のスルーホール１６を介して第１の平面コイル５と電気的に接続される。

実施形態３の巻線部２の第１、第２、第３の絶縁層８、９、１０は、実施形態１の図５と同じ構成である。しかしながら、図１６のように、実施形態３の第３の絶縁層１０には、前述の導電性の接続パターン２６に第２のスルーホール１７が設けられている点が異なっている。ただし、実施形態３における接続パターン２６は、図１６においては、第３の絶縁層１０の裏面、すなわち、下方に配置されるため図示していないが、おおよその位置を破線で示してある。また、実施形態３における接続パターン２６は、第２の接地パターン１２と同層に設けてもよい。なお、多層基板である巻線部２を積層後に第２のスルーホール１７を形成するための穴を開ける場合においては、工程上、第２、第３の絶縁層９、１０のＺ軸方向の同位置にも穴が形成される。

図１６において、第１のスルーホール１６は第１の平面コイル５と第２の平面コイル６および第１のスルーホール形成用導電パターン３２をＣｕめっきにより接続され、第１のスルーホール形成用導電パターン３２は第１のスルーホール１６の第１、第２、第３の絶縁層８、９、１０の内壁にＣｕめっきを形成する際に必要となる。第２のスルーホール１７は第２のスルーホール形成用導電パターン３３と第２の平面コイル６および接続用パターン２６をＣｕめっきにより接続され、第２のスルーホール形成用導電パターン３３は第２のスルーホール１７の第１、第２、第３の絶縁層８、９、１０の内壁にＣｕめっきを形成する際に必要となる。

実施形態３の巻線部２の第１、第２の接地パターン１１、１２は、実施形態１の図６と同じ構成である。しかしながら、図１６のように、実施形態３は実施形態１に対して、第２の接地パターン１２と第２の平面コイル６の配置が逆になる構成になっている。

図１６に示すように、実施形態３の巻線部２を構成する第１の平面コイル５、第１の絶縁層８、第１の接地パターン１１、第２の絶縁層９、第２の平面コイル６、第３の絶縁層１０、第２の接地パターン１２において、各平面コイル５、６以外に、突出固定部２３と導電性の締結穴２４が設けられている。第２の導電パターン２２は第２の接地パターン１２の締結穴２４下に配置され、第１の導電パターン２１は実施形態１の図３と同様に配置されている。

実施形態３の構成での電流の流れは、図１６より、例えば、第１の平面コイル５のコイル端接続パターン２５に外部から電流が入力され、第１の平面コイル５を１周し巻き終わり端部１４にある第１のスルーホール１６から、第１の絶縁層８と第２の絶縁層９の第１のスルーホール１６を介して、第２の平面コイル６の巻き始め端部１３の第１のスルーホール１６から第２の平面コイル６を１周して、第２の平面コイル６のコイル端接続パターン２５にある第２のスルーホール１７から、第３の絶縁層１０の接続パターン２６から外部へ電流が出力される。なお、図１６において、第３の絶縁層１０の接続パターン２６は、−Ｚ方向、つまり、裏側に設けられているため位置を破線で示している。

実施形態３の構成にすることにより、実施形態１と同様のノイズレベル低減の効果に加えて、実施形態１と比較すると、第２の絶縁層９の下面に配置した第２の接地パターン１２により第２の平面コイル６で発生する熱を冷却する際に、放熱用絶縁シートの類を設置しなくても絶縁可能であるため、ノイズレベルの低減や放熱が安価かつ容易に構成できることである。

１ 巻線部品
２ 巻線部
３ａ 第１の磁性体コア
３ｂ 第２の磁性体コア
４ 放熱板
５ 第１の平面コイル
６ 第２の平面コイル
７ ビス
８ 第１の絶縁層
９ 第２の絶縁層
１０ 第３の絶縁層
１１ 第１の接地パターン
１２ 第２の接地パターン
１３ 巻き始め端部
１４ 巻き終り端部
１５ 開口
１６ 第１のスルーホール
１７ 第２のスルーホール
１８ 第３のスルーホール
１９ ギャップ
２０ 切り欠き部
２１ 第１の導電パターン
２２ 第２の導電パターン
２３ 突出固定部
２４ 締結穴
２５ コイル端接続パターン
２６ 接続パターン
２７ 支持部材
２８ 一対のＣｕ箔パターン
２９ コイル基板部
３０ 支持基板部
３１ Ｃｕめっき
３２ 第１のスルーホール形成用導電パターン
３３ 第２のスルーホール形成用導電パターン
７０ スイッチング電源装置
７１、７２、７３、７４ スイッチング素子
７５ トランス
７６ １次側巻線７６
７７、７８ ２次側巻線
７９、８０ ダイオード
８１ 平滑用チョークコイル
８２ コンデンサ
８３ 入力端子
８４ 出力端子
８５ 補機類
８６ 高電圧バッテリ
８７ 低圧バッテリ８７
８８ 制御回路
８９ 駆動回路

Claims (6)

1. 一対の第１の平面コイルと第２の平面コイルの間に、絶縁層と接地パターンが交互に形成されている巻線部であって、
   前記一対の平面コイルと前記接地パターンは絶縁されており、
   前記第１の平面コイルと前記第２の平面コイル、および、前記絶縁層と前記接地パターンは共通の開口を有しており、
   前記第１の平面コイルと前記第２の平面コイル、および、前記絶縁層には導電性のスルーホールが備えられており、
   前記接地パターンには、前記スルーホールを迂回させるような切り欠き部が備えられ、
   前記絶縁層と前記接地パターンには、それぞれに突出する突出固定部が備えられ、
   前記突出固定部を押圧し、前記突出固定部同士を固定させる固定部材を備えることを特徴とする巻線部。
2. 前記第１の平面コイルと同一層上に前記第１の平面コイルと絶縁された第１の導電パターンと、前記第２の平面コイルと同一層上に前記第２の平面コイルと絶縁された第２の導電パターンが備えられ、
   前記突出固定部には、導電性の締結穴が備えられ、
   前記第１の導電パターンと前記第２の導電パターンは、前記絶縁層と前記接地パターンの締結穴を介して前記固定部材によって電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の巻線部。
3. 前記第１の平面コイルと前記第２の平面コイル、および、前記接地パターンはＣｕ箔あるいはＣｕ板からなり、それぞれの間に前記絶縁層を挟んで一体として多層基板を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の巻線部。
4. 第１の接地パターン、第１の絶縁層、前記第１の平面コイル、第２の絶縁層、第２の接地パターン、第３の絶縁層、前記第２の平面コイルの順に積層されており、
   前記第１の平面コイルと前記第１の絶縁層には第２のスルーホールが設けられ、前記第１の絶縁層の前記第２のスルーホールが設けられた位置には外部と接続するための接続パターンが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の巻線部。
5. 前記第１の平面コイル、前記第１の絶縁層、前記第１の接地パターン、前記第２の絶縁層、前記第２の平面コイル、前記第３の絶縁層、前記第２の接地パターンの順に積層されており、
   前記第２の平面コイルと前記第３の絶縁層には第２のスルーホールが設けられ、前記第３の絶縁層の前記第２のスルーホールが設けられた位置には外部と接続するための接続パターンが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の巻線部。
6. 前記開口を貫通するように、前記第１の平面コイルと前記第２の平面コイルを磁気的に結合させるための１対の磁性体コアが備えられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の巻線部を有する巻線部品。

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