JP2015082622A - コイル一体型プリント基板、磁気デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの所定の巻き数を実現でき、コイルからの発熱を抑制でき、かつ、電子部品を高密度で実装できるコイル一体型プリント基板と、該基板を備えた磁気デバイスを提供する。
【解決手段】コイル一体型プリント基板３は、厚みの厚い金属箔により形成された厚導体、および厚導体より厚みの薄い金属箔により形成された薄導体が設けられた、表面層Ｌ１および裏面層Ｌ４と、厚導体だけが設けられた内層Ｌ２とを備える。そして、表面層Ｌ１と内層Ｌ２と裏面層Ｌ４に設けられた厚導体で、コイルパターン４ａ〜４ｃを形成する。また、表面層Ｌ１と裏面層Ｌ４に設けられた薄導体に、電子部品１４ａ、１４ｂを表面実装する。
【選択図】図８

Description

本発明は、導体であるコイルパターンが形成されたコイル一体型プリント基板と、この基板を備えた磁気デバイスとに関する。

たとえば、高電圧の直流をスイッチングして交流に変換した後、低電圧の直流に変換する、直流−直流変換装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）のようなスイッチング電源装置がある。このスイッチング電源装置には、チョークコイルやトランスなどの磁気デバイスが使用されている。

たとえば特許文献１〜６には、コイルの巻線として、導体から成るコイルパターンが形成されたコイル一体型プリント基板と、この基板を備えた磁気デバイスが開示されている。

コイルパターンは、銅箔などの導電性を有する金属箔から成る。基板の他の配線パターンやパッドなどの導体も同様に金属箔から成る。コイルパターンは、基板の外部に露出する外層や、外部に露出しない内層に形成されている。

特許文献１、２、および５では、磁性体から成るコアが基板を貫通している。そして、そのコアの周囲に巻回されるように、基板の所定の層にコイルパターンが形成されている。

特許文献４および５では、大電流を流せるように、コイルパターンなどの導体の厚みが、通常の基板に設けられた導体の厚みより厚い、厚導体基板を用いている。

特許文献１〜３では、異なる層にあるコイルパターン同士が、スルーホールや銅ピンなどで接続されている。

特許文献１〜４では、基板の表面層において、コイルパターンと離れた領域に、他の電子部品が実装され、他の電気回路が形成されている。

特許文献６では、基板が、一対の絶縁層と、該絶縁層に挟持された磁性体層とから構成されている。そして、コイルパターンは磁性体層に形成されている。

特開平７−３８２６２号公報 特開平７−８６７５５号公報 特開２０１０−１０９３０９号公報 特開２０１１−２９３１３号公報 特開２０１２−１５６４６１号公報 特開２００８−１７７５１６号公報

コイルの所定の巻き数を実現するため、基板の複数の層にコイルパターンを形成すると、電流が流れたときに、各コイルパターンから発熱して、基板の温度が上昇し易くなる。特に、ＤＣ−ＤＣコンバータで使用される磁気デバイスでは、コイルパターンに大電流が流れるので、コイルパターンからの発熱量が多くなり、基板の温度が高くなる。基板の温度が過度に高くなると、磁気デバイスの特性の変動や性能の劣化を生じるおそれがあり、また、同一基板上に実装されたＩＣチップなどの電子部品の誤動作や破壊を生じるおそれもある。

コイルパターンの幅や厚みを大きくして、コイルパターンの断面積を広げると、コイルパターンからの発熱量をある程度抑えられる。しかし、基板の限られた領域（面積）でコイルパターンを形成するには、コイルパターンの幅をある程度の大きさに制限する必要があるので、コイルパターンの幅の自由度は小さい。

また、たとえば図９に示すように、プリント基板Ｂでは、パターンなどの導体Ｄａ、Ｄｂの厚みｔａ、ｔｂを厚くするほど（ｔａ＞ｔｂ）、導体Ｄａ、Ｄｂの裾野部分Ｄｓの幅Ｗａ、Ｗｂが大きくなるので（Ｗａ＞Ｗｂ）、実装密度が低くなる。このため、たとえばＤＣ−ＤＣコンバータのように、磁気デバイスと他の電子部品を同一基板に設ける場合、基板の導体の厚みを厚くすることにより、電子部品を高密度で実装できず、基板および装置の大型化を招いてしまう。

本発明の課題は、コイルの所定の巻き数を実現でき、コイルからの発熱を抑制でき、かつ、電子部品を高密度で実装できるコイル一体型プリント基板と、該基板を備えた磁気デバイスを提供することである。

本発明のコイル一体型プリント基板は、導体であるコイルパターンが形成されたプリント基板であって、厚みの厚い金属箔により形成された厚導体、および厚導体より厚みの薄い金属箔により形成された薄導体が設けられた、外部に露出する外層と、厚導体が設けられた、外部に露出しない内層とを備えている。そして、外層と内層に設けられた厚導体でコイルパターンを形成し、外層に設けられた薄導体に電子部品を実装している。

また、本発明の磁気デバイスは、上記コイル一体型プリント基板と、磁性体から成り、コイル一体型プリント基板を貫通するコアとを備えている。そして、コアの周囲に巻回されるように、コイル一体型プリント基板にコイルパターンが形成されている。

上記構成によると、コイル一体型プリント基板の外層に厚導体と薄導体を混在させ、内層に厚導体を設けている。このため、外層と内層に設けられた厚導体で、厚みが厚くて、断面積が広いコイルパターンを形成することにより、コイルからの発熱を抑制しつつ、コイルの所定の巻き数を実現することができる。また、外層に設けられた薄導体に、電子部品を高密度で実装することができる。

本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、次のような構成を採用してもよい。前記外層は、当該コイル一体型プリント基板の表面に設けられた表面層と、裏面に設けられた裏面層とから成る。前記内層は、表面層と裏面層の間にあって厚導体だけが設けられた、第１内層を含む。そして、表面層、裏面層、および第１内層に設けられた厚導体でコイルパターンを形成し、表面層と裏面層に設けられた薄導体に電子部品を表面実装する。

本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、内層は、表面層と裏面層の間にあって薄導体だけが設けられた、第２内層をさらに含み、この第２内層にある薄導体で配線パターンを形成してもよい。

本発明によれば、コイルの所定の巻き数を実現でき、コイルからの発熱を抑制でき、かつ、電子部品を高密度で実装できるコイル一体型プリント基板と、該基板を備えた磁気デバイスを提供することが可能となる。

スイッチング電源装置の構成図である。 本発明の実施形態による磁気デバイスの分解斜視図である。 図２のコイル一体型プリント基板におけるＡ部の表面層の平面図である。 図２のコイル一体型プリント基板におけるＡ部の第１内層の平面図である。 図２のコイル一体型プリント基板におけるＡ部の第２内層の平面図である。 図２のコイル一体型プリント基板におけるＡ部の裏面層の平面図である。 図３〜図６のＸ−Ｘ断面図である。 図３〜図６のＹ−Ｙ断面図である。 プリント基板上の導体の一例を示した図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１は、スイッチング電源装置１００の構成図である。スイッチング電源装置１００は、電気自動車（またはハイブリッドカー）用のＤＣ−ＤＣコンバータであり、高電圧の直流をスイッチングして交流に変換した後、低電圧の直流に変換する。以下で詳述する。

スイッチング電源装置１００の入力端子Ｔ１、Ｔ２には、高電圧バッテリ５０が接続されている。高電圧バッテリ５０の電圧は、たとえばＤＣ２２０Ｖ〜ＤＣ４００Ｖである。入力端子Ｔ１、Ｔ２へ入力される高電圧バッテリ５０の直流電圧Ｖｉは、フィルタ回路５１でノイズが除去された後、スイッチング回路５２へ与えられる。

スイッチング回路５２は、たとえばＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を有する公知の回路からなる。スイッチング回路５２では、ＰＷＭ駆動部５８からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号に基づいて、ＦＥＴをオンオフさせて、直流電圧に対してスイッチング動作を行う。これにより、直流電圧が高周波のパルス電圧に変換される。

そのパルス電圧は、トランス５３を介して、整流回路５４へ与えられる。整流回路５４は、一対のダイオードＤ１、Ｄ２によりパルス電圧を整流する。整流回路５４で整流された電圧は、平滑回路５５へ入力される。平滑回路５５は、チョークコイルＬおよびコンデンサＣのフィルタ作用により整流電圧を平滑し、低電圧の直流電圧として出力端子Ｔ３、Ｔ４へ出力する。この直流電圧により、出力端子Ｔ３、Ｔ４に接続された低圧バッテリ６０が、たとえばＤＣ１２Ｖに充電される。低圧バッテリ６０の直流電圧は、図示しない各種の車載電装品へ供給される。

また、平滑回路５５の出力電圧Ｖｏは、出力電圧検出回路５９により検出された後、ＰＷＭ駆動部５８へ出力される。ＰＷＭ駆動部５８は、出力電圧Ｖｏに基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を演算し、該デューティ比に応じたＰＷＭ信号を生成して、スイッチング回路５２のＦＥＴのゲートへ出力する。これにより、出力電圧を一定に保つためのフィードバック制御が行なわれる。

制御部５７は、ＰＷＭ駆動部５８の動作を制御する。フィルタ回路５１の出力側には、電源５６が接続されている。電源５６は、高電圧バッテリ５０の電圧を降圧し、制御部５７に電源電圧（たとえばＤＣ１２Ｖ）を供給する。

上記のスイッチング電源装置１００の各部は、後述する基板３に実装されている。また、平滑回路５５のチョークコイルＬとして、後述する磁気デバイス１が用いられる。チョークコイルＬには、たとえばＤＣ１５０Ａの大電流が流れる。チョークコイルＬの一端側には、電力を入力するための入力電極Ｔｉが設けられ、他端側には、電力を出力するための出力電極Ｔｏが設けられている。

次に、磁気デバイス１の構造を、図２〜図８を参照しながら説明する。

図２は、磁気デバイス１の分解斜視図である。図３〜図６は、図２のコイル一体型プリント基板３（以下、単に「基板３」という。）におけるＡ部の各層Ｌ１〜Ｌ４の平面図である。詳しくは、図３は、表面層Ｌ１の平面図であり、図４は、第１内層Ｌ２の平面図であり、図５は、第２内層Ｌ３の平面図であり、図６は、裏面層Ｌ４の平面図である。図７および図８は、磁気デバイス１の断面図である。詳しくは、図３〜図６のＸ−Ｘ断面を図７に示し、Ｙ−Ｙ断面を図８に示している。

図２および図７に示すように、コア２ａ、２ｂは、断面形状がＥ字形の上コア２ａと、断面形状がＩ字形の下コア２ｂの、２個１対で構成されている。コア２ａ、２ｂは、フェライトまたはアモルファス金属などの磁性体から成る。

上コア２ａは、下方へ突出するように、３つの凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒを有している。凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒは、図３〜図７に示すように、一列に並んでいる。図２および図７に示すように、中央の凸部２ｍに対して、左右の凸部２Ｌ、２ｒの方が、突出量が多くなっている。

図７に示すように、上コア２ａの左右の凸部２Ｌ、２ｒの下端を、下コア２ｂの上面に密着させて、該コア２ａ、２ｂは組み合わされる。この状態では、直流重畳特性を高めるため、上コア２ａの凸部２ｍと下コア２ｂの上面には所定の大きさの隙間が設けられている。これにより、磁気デバイス１（チョークコイルＬ）に大電流を流したときでも、所定のインダクタンスを実現することができる。コア２ａ、２ｂ同士は、図示しないねじや金具などの固定手段により固定される。下コア２ｂは、ヒートシンク１０の上側に設けられた凹部１０ｋ（図２）に嵌め込まれる。ヒートシンク１０の下側には、フィン１０ｆが設けられている。ヒートシンク１０は、アルミニウムなどの金属製である。

基板３は、絶縁体から成る薄板状の基材の各層に、銅などの導電性を有する金属箔からなるパターンやパッドやランドなどの導体がエッチングにより形成された、プリント基板から構成されている。本実施形態では、基板３において、図１に示したスイッチング電源装置１００の磁気デバイス１以外の電子部品や電気回路の大部分の図示を省略し、一部を図３、図５、および図６に図示している。

基板３の表面（図２、図７、および図８で上面）には、図３に示すような表面層Ｌ１が設けられている。基板３の裏面（図２、図７、および図８で下面）には、図６に示すような裏面層Ｌ４が設けられている。図７および図８に示すように、表面層Ｌ１と裏面層Ｌ４の間には、図４および図５に示す内層Ｌ２、Ｌ３が設けられている。つまり、基板３は、外部に露出した２つの外層Ｌ１、Ｌ４と、外部に露出しない２つの内層Ｌ２、Ｌ３の、計４つの層Ｌ１〜Ｌ４を有した多層基板である。なお、多層基板とは、３つ以上の層を有する基板のことである。内層Ｌ２は、本発明の「第１内層」の一例であり、内層Ｌ３は、本発明の「第２内層」の一例である。

基板３には、複数の開口部３ｍ、３Ｌ、３ｒが設けられている。開口部３ｍは大径の円形の貫通孔から成り、開口部３Ｌ、３ｒはほぼ凹形の貫通孔から成る。図２〜図７に示すように、中央にある１つの開口部３ｍには、コア２ａの中央の凸部２ｍが挿入され、左右にある開口部３Ｌ、３ｒには、コア２ａの左右の凸部２Ｌ、２ｒがそれぞれ挿入される。図７および図８に示すように、基板３の裏面層Ｌ４側には、ヒートシンク１０が図示しないねじなどの固定手段により固定されている。基板３とヒートシンク１０の間には、伝熱性を有する絶縁シート１２が挟み込まれている。絶縁シート１２は可撓性を有しているため、基板３やヒートシンク１０と隙間なく密着している。

図３〜図８に示すように、基板３の層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４には、厚みの厚い金属箔により、厚導体（図３、図４、および図６で縦線のハッチング部分）が形成されている。また、基板３の層Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４には、厚導体より厚みの薄い金属箔により、薄導体（図３、図５、および図６で横線のハッチング部分）が形成されている。基板３のＡ部以外の箇所も同様である。

また、基板３には、基板３を厚み方向に全部貫通する導体として、スルーホール８ｄやスルーホール群９ａ、９ｂが形成されている（図８参照）。大径の各スルーホール８ｄには、放熱ピン（たとえば銅ピン）７ａ〜７ｃがそれぞれ埋設されている。スルーホール群９ａ、９ｂは、スルーホール８ｄより小径の複数のスルーホールが、所定の間隔で集まって構成されている。その小径の各スルーホールの表面には、銅めっきが施され、該スルーホールの内側は、銅などで埋められている。

また、基板３には、基板３を厚み方向に全部または一部貫通する導体として、小径のスルーホール（図３〜図６の右側と下側に示した複数の小径の白丸部分のことであって、図を見易くするため一部だけに符号１１を付している。）が複数形成されている。

図３に示すように、基板３の表面層Ｌ１には、厚導体と薄導体が混在している。そのうち、厚導体で、コイルパターン４ａ、拡張部４ｔ_１、４ｔ_２、矩形パターン４ｄ、放熱パターン５ａ、５ｂ、ベタパターン１３ａ、およびスルーホール８ｄのランド８ｃなどが形成されている。また、薄導体で、配線パターン６ａ、ベタパターン１３ｂ、１３ｃ、およびパッド６ｂなどが形成されている。ベタパターン１３ａは薄導体で形成されていてもよく、ベタパターン１３ｂ、１３ｃは厚導体で形成されていてもよい。

なお、ベタパターンとは、基板の各層においてパターン配線が完了した後で、空いている部分を塗りつぶすように設けたパターンのことである。ベタパターンは、比較的面積が広く、放熱用や接地用として用いられる。

表面層Ｌ１において、コイルパターン４ａ、矩形パターン４ｄ、放熱パターン５ａ、５ｂ、ベタパターン１３ａ〜１３ｃ、配線パターン６ａ、およびパッド６ｂは、それぞれ別体で、電気的に絶縁されている。各パターン４ａ、４ｄ、５ａ、５ｂ、１３ａ〜１３ｃ、６ａの表面には、絶縁加工が施されている。

コイルパターン４ａの一部を幅方向に拡張することにより、拡張部４ｔ_１、４ｔ_２が形成されている。つまり、コイルパターン４ａと拡張部４ｔ_１、４ｔ_２は一体になっている。コイルパターン４ａは、基板３の板面方向と平行な帯状に形成されていて、コア２ａの凸部２ｍの周囲に１回巻回されている。コイルパターン４ａの一端（拡張部４ｔ_１より上方）は、図１に示した入力電極Ｔｉに接続されている。コイルパターン４ａの他端には、スルーホール群９ａが設けられている。

コイルパターン４ａの拡張部４ｔ_２の中央には、放熱ピン７ｂとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃが設けられている。放熱パターン５ａの一端には、放熱ピン７ａとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃが設けられている。放熱パターン５ｂの中央には、放熱ピン７ｃとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃが設けられている。矩形パターン４ｄには、スルーホール群９ｂが設けられている。

図３で右側と下側に示す各配線パターン６ａと各パッド６ｂは、磁気デバイス１以外の他の電気回路を構成している。パッド６ｂには、磁気デバイス１以外の他の電子部品１４ａが表面実装されている（図８も参照）。

図７および図８で、基板３の表面層Ｌ１に近い方の内層Ｌ２には、図４に示すように、厚導体だけが存在している。この厚導体で、コイルパターン４ｂ、拡張部４ｔ_３、４ｔ_４、放熱パターン５ｃ、およびベタパターン１３ｄ〜１３ｈなどが形成されている。コイルパターン４ｂとベタパターン１３ｄ〜１３ｈは、それぞれ別体で、電気的に絶縁されている。

コイルパターン４ｂの一部を幅方向に拡張することにより、拡張部４ｔ_３、４ｔ_４が形成されている。つまり、コイルパターン４ｂと拡張部４ｔ_３、４ｔ_４は一体になっている。コイルパターン４ｂは、基板３の板面方向と平行な帯状に形成されていて、コア２ａの凸部２ｍの周囲に１回巻回されている。コイルパターン４ｂの一端には、スルーホール群９ａが設けられている。コイルパターン４ｂの他端には、スルーホール群９ｂが設けられている。

コイルパターン４ｂの拡張部４ｔ_３の中央には、放熱ピン７ｃとこれの周囲のスルーホール８ｄが設けられている。拡張部４ｔ_４の一端には、放熱ピン７ａとこれの周囲のスルーホール８ｄが設けられている。放熱パターン５ｃの中央には、放熱ピン７ｂとこれの周囲のスルーホール８ｄが設けられている。図４で右側と下側に小径の白丸で示す各スルーホール１１は、コイルパターン４ｂ、放熱パターン５ｃ、およびベタパターン１３ｄ〜１３ｈに対して、電気的に絶縁されている。

図７および図８で、基板３の裏面層Ｌ４に近い方の内層Ｌ３には、図５に示すように、薄導体だけが存在している。この薄導体で、ベタパターン１３ｉ〜１３ｍと配線パターン６ｃなどが形成されている。ベタパターン１３ｉ〜１３ｍと配線パターン６ｃは、それぞれ別体で、電気的に絶縁されている。放熱ピン７ａ〜７ｃとこれらの周囲のスルーホール８ｄは、ベタパターン１３ｉ〜１３ｍと配線パターン６ｃに対して、電気的に絶縁されている。

図５で右側と下側に小径の白丸で示す各スルーホール１１は、ベタパターン１３ｉ〜１３ｍに対して電気的に絶縁されている。各配線パターン６ｃは、磁気デバイス１以外の他の電気回路を構成している。

図６に示すように、基板３の裏面層Ｌ４には、厚導体と薄導体が混在している。そのうち、厚導体で、コイルパターン４ｃ、拡張部４ｔ_５、４ｔ_６、矩形パターン４ｅ、放熱パターン５ｄ〜５ｆ、ベタパターン１３ｏ、およびスルーホール８ｄのランド８ｃなどが形成されている。また、薄導体で、配線パターン６ｄ、ベタパターン１３ｎ、およびパッド６ｅなどが形成されている。ベタパターン１３ｏは薄導体で形成されていてもよく、ベタパターン１３ｎは厚導体で形成されていてもよい。

コイルパターン４ｃ、矩形パターン４ｅ、放熱パターン５ｄ〜５ｆ、ベタパターン１３ｎ、１３ｏ、配線パターン６ｄ、およびパッド６ｅは、それぞれ別体で、電気的に絶縁されている。

コイルパターン４ｃの一部を幅方向に拡張することにより、拡張部４ｔ_５、４ｔ_６が形成されている。つまり、コイルパターン４ｃと拡張部４ｔ_５、４ｔ_６は一体になっている。コイルパターン４ｃは、基板３の板面方向と平行な帯状に形成されていて、コア２ａの凸部２ｍの周囲に１回巻回されている。コイルパターン４ｃの一端には、スルーホール群９ｂが設けられている。コイルパターン４ｃの他端（拡張部４ｔ_６より左方）は、図１に示した出力電極Ｔｏに接続されている。

放熱パターン５ｄの一端には、放熱ピン７ａとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃが設けられている。放熱パターン５ｅの中央には、放熱ピン７ｂとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃが設けられている。放熱パターン５ｆの中央には、放熱ピン７ｃとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃが設けられている。矩形パターン４ｅには、スルーホール群９ａが設けられている。

図６で右側と下側に示す各配線パターン６ｄと各パッド６ｅは、磁気デバイス１以外の他の電気回路を構成している。パッド６ｅには、磁気デバイス１以外の他の電子部品１４ｂが表面実装されている（図８も参照）。

図３〜図６に示すように、配線パターン６ａ、６ｃ、６ｄの幅は、コイルパターン４ａ〜４ｃの幅より細くなっている。また、図７および図８に示すように、配線パターン６ａ、６ｃ、６ｄの厚みは、コイルパターン４ａ〜４ｃの厚みより薄くなっている。

コイルパターン４ａ〜４ｃの幅や厚みや断面積は、コイルの所定の性能を達成しつつ、所定の大電流（たとえばＤＣ１５０Ａ）を流しても、コイルパターン４ａ〜４ｃでの発熱量をある程度に抑制して、しかも表面から放熱し易いように設定されている。

スルーホール群９ａは、異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４の貫通しているパターン４ａ、４ｂ、４ｅ同士を電気的に接続している。スルーホール群９ｂは、異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４の貫通しているパターン４ｄ、４ｂ、４ｃ同士を電気的に接続している。これにより、表面層Ｌ１にあるコイルパターン４ａの他端と、内層Ｌ２にあるコイルパターン４ｂの一端とが、スルーホール群９ａにより電気的に接続されている。また、コイルパターン４ｂの他端と、裏面層Ｌ４にあるコイルパターン４ｃの一端とが、スルーホール群９ｂにより電気的に接続されている。

つまり、基板３に一体化されたコイルは、起点である図１の入力電極Ｔｉから、図３に矢印で示すように、表面層Ｌ１のコイルパターン４ａにより凸部２ｍの周囲に１回目が巻かれた後、スルーホール群９ａを経由して、内層Ｌ２に接続される。次に、内層Ｌ２で、コイルは、図４に矢印で示すように、コイルパターン４ｂにより凸部２ｍの周囲に２回目が巻かれた後、スルーホール群９ｂを経由して、裏面層Ｌ４に接続される。そして、裏面層Ｌ４で、コイルは、図６に矢印で示すように、コイルパターン４ｃにより凸部２ｍの周囲に３回目が巻かれた後、終点である図１の出力電極Ｔｏに接続される。このように、入力電極Ｔｉ、コイルパターン４ａ、スルーホール群９ａ、コイルパターン４ｂ、スルーホール群９ｂ、コイルパターン４ｃ、および出力電極Ｔｏの順で直列に接続された、一連のコイルの電流経路が形成されている。

小径のスルーホール１１は、表面層Ｌ１、内層Ｌ３、および裏面層Ｌ４のうち、２つ以上の層を貫通している。そして、各スルーホール１１は、その異なる層Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４の貫通している配線パターン６ａ、６ｃ、６ｄ同士を電気的に接続している。

放熱ピン７ａとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃは、異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４の貫通している放熱パターン５ａ、コイルパターン４ｂの拡張部４ｔ_４、および放熱パターン５ｄを熱的に接続している。放熱ピン７ｂとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃは、異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４の貫通しているコイルパターン４ａの拡張部４ｔ_２および放熱パターン５ｃ、５ｅを熱的に接続している。放熱ピン７ｃとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃは、異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４の貫通している放熱パターン５ｂ、コイルパターン４ｂの拡張部４ｔ_３、および放熱パターン５ｆを熱的に接続している。

このため、前述した電流経路でコイルパターン４ａ〜４ｃに大電流が流れたときに、表面層Ｌ１にあるコイルパターン４ａからの発熱が、拡張部４ｔ_１、４ｔ_２に拡散されて、コイルパターン４ａや拡張部４ｔ_１、４ｔ_２の表面から放熱される。また、コイルパターン４ａからの発熱が、放熱ピン７ｂとこれの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃを伝って、裏面層Ｌ４にある放熱パターン５ｅに拡散され、放熱パターン５ｅの表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

内層Ｌ２にあるコイルパターン４ｂからの発熱は、放熱ピン７ａ、７ｃとこれらの周囲のスルーホール８ｄおよびランド８ｃ、並びにスルーホール群９ａ、９ｂを伝って、表面層Ｌ１にある放熱パターン５ａ、５ｂや裏面層Ｌ４にある放熱パターン５ｄ、５ｆに拡散される。そして、その熱は、表面層Ｌ１の放熱パターン５ａ、５ｂの表面から放熱されるとともに、裏面層Ｌ４の放熱パターン５ｄ、５ｆの表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。スルーホール群９ａ、９ｂは、サーマルビアとしても機能する。

裏面層Ｌ４にあるコイルパターン４ｃからの発熱は、拡張部４ｔ_５、４ｔ_６に拡散されて、コイルパターン４ｃや拡張部４ｔ_５、４ｔ_６の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

上記実施形態によると、基板３の外層である表面層Ｌ１と裏面層Ｌ４に厚導体と薄導体を混在させ、一方の内層Ｌ２に厚導体だけを設け、他方の内層Ｌ３に薄導体だけを設けている。そして、表面層Ｌ１と内層Ｌ２と裏面層Ｌ４に設けられた厚導体で、厚みが厚くて、断面積が広いコイルパターン４ａ〜４ｃを形成している。このため、４層の基板３において、コイルからの発熱を抑制しつつ、３層で３巻きのコイルを実現することができる。

また、表面層Ｌ１と裏面層Ｌ４に設けられた薄導体で、コイルパターン４ａ〜４ｃより幅や厚みの小さな配線パターン６ａ、６ｄやランド６ｂ、６ｅを形成している。このため、基板３の表面層Ｌ１と裏面層Ｌ４に、電子部品１４ａ、１４ｂを高密度で実装したり、電気回路を高密度で形成したりすることができる。また、同様に、基板３の表面層Ｌ１と裏面層Ｌ４のＡ部以外の箇所に設けられた薄導体でも、電子部品を高密度で実装したり、電気回路を高密度で形成したりすることができる（図示省略）。

また、内層Ｌ３にある薄導体で、コイルパターン４ａ〜４ｃより幅や厚みの小さな配線パターン６ｃを形成している。このため、基板３の内層Ｌ３に、電気回路を高密度で形成することができる。また、同様に、基板３の内層Ｌ３のＡ部以外の箇所にある薄導体でも、電気回路を高密度で形成することができる（図示省略）。

また、基板３の３つの層Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４で電子部品や電気回路を高密度化できる結果、基板３およびスイッチング電源装置１００の小型化を実現することが可能となる。

さらに、一方の内層Ｌ２には厚導体だけを設け、他方の内層Ｌ３には薄導体だけを設けているので、各内層Ｌ２、Ｌ３の形成工程を少なくすることができる。また、基板３は偶数層（本実施形態では４層）を有するプリント基板であるため、奇数層を有する基板より製造し易くすることができる。これらの結果、基板３の製造を容易にすることが可能となる。

本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、基板３の表面層Ｌ１と内層Ｌ２と裏面層Ｌ４に１巻きのコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｃをそれぞれ形成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。基板の各層のコイルパターンの巻き数は、１巻きでも２巻き以上でもよい。また、各層のコイルパターンで巻き数を異ならせてもよい。また、基板の表面層と裏面層のうちいずれか一方にコイルパターンを形成したり、全ての内層にコイルパターンを形成したりしてもよい。また、３層や５層以上の多層プリント基板にも、本発明を適用することができる。

また、以上の実施形態では、スルーホール群９ａ、９ｂにより異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４にあるコイルパターン４ａ〜４ｃ同士を電気的に接続した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、単一のスルーホールやピンや端子などの他の接続手段により、異なる層のコイルパターン同士を接続してもよい。

また、以上の実施形態では、Ｅ字形の上コア２ａにＩ字形の下コア２ｂを組み合わせた例を示したが、本発明は、２つのＥ字形コアを組み合わせた磁気デバイスにも適用することができる。

さらに、以上の実施形態では、車両用のスイッチング電源装置１００における、平滑回路５５のチョークコイルＬとして使用される磁気デバイス１と、スイッチング電源装置１００の各部が実装される基板３に本発明を適用した例を挙げた。然るに、たとえば、トランス５３（図１）として使用される磁気デバイスや、スイッチング電源装置１００の一部が実装される基板に対しても、本発明を適用することは可能である。また、車両以外の、たとえば電子機器用のスイッチング電源装置で使用される磁気デバイスや、該磁気デバイス用の基板にも本発明を適用することは可能である。

１ 磁気デバイス
２ａ 上コア
２ｂ 下コア
３ コイル一体型プリント基板
４ａ、４ｂ、４ｃ コイルパターン
６ａ、６ｃ、６ｄ 配線パターン
６ｂ、６ｅ パッド
１４ａ、１４ｂ 電子部品
Ｌ１ 表面層
Ｌ２、Ｌ３ 内層
Ｌ４ 裏面層

Claims (4)

1. 導体であるコイルパターンが形成されたコイル一体型プリント基板において、
   厚みの厚い金属箔により形成された厚導体、および前記厚導体より厚みの薄い金属箔により形成された薄導体が設けられた、外部に露出する外層と、
   前記厚導体が設けられた、外部に露出しない内層と、を備え、
   前記外層と前記内層に設けられた前記厚導体で前記コイルパターンを形成し、
   前記外層に設けられた前記薄導体に電子部品を表面実装した、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
2. 請求項１に記載のコイル一体型プリント基板において、
   前記外層は、当該コイル一体型プリント基板の表面に設けられた表面層と、裏面に設けられた裏面層と、から成り、
   前記内層は、前記表面層と前記裏面層の間にあって前記厚導体だけが設けられた第１内層を含み、
   前記表面層、前記裏面層、および前記第１内層に設けられた前記厚導体で前記コイルパターンを形成し、
   前記表面層と前記裏面層に設けられた前記薄導体に前記電子部品を表面実装した、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
3. 請求項２に記載のコイル一体型プリント基板において、
   前記内層は、前記表面層と前記裏面層の間にあって前記薄導体だけが設けられた、第２内層をさらに含み、
   前記第２内層に設けられた前記薄導体で配線パターンを形成した、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコイル一体型プリント基板と、
   磁性体から成り、前記コイル一体型プリント基板を貫通するコアと、を備え、
   前記コアの周囲に巻回されるように、前記コイル一体型プリント基板に前記コイルパターンが形成されている、ことを特徴とする磁気デバイス。

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