JP2020043352A - インダクタ部品、および、電源モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のインダクタを備えるインダクタ部品であって、それぞれに優れたインダクタ特性を実現し、且つ、インダクタそれぞれの特性バラツキを抑制する。【解決手段】インダクタ部品（１０）は、コア部材（４１、４２）と、コア部材に配置されたコイルと、端子電極（６１−６３）と、を備える。コイルは、コア部材（４１、４２）の上面に配置された第１金属板（２１−２４）と、コア部材（４１、４２）の下面に配置された第２金属板（３１−３５）と、コア部材（４１、４２）のいずれかに対して厚み方向に貫通する複数の金属ピン（５１１−５５２）と、を備える。コイルは、第１金属板（２１−２４）と第２金属板（３１−３５）とを複数の金属ピンによって接続して、螺旋形に形成されている。端子電極（６１−６３）は、螺旋形の延びる方向に沿って間隔を空けてコイルに接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のインダクタを備えるインダクタ部品、および、該インダクタ部品を用いた電源モジュールに関する。
現在、各種のインダクタ部品が利用されている。例えば、特許文献１のインダクタ部品は、コア基板とコイルとを備える。コア基板は、プリント基板等から形成されている。コイルは、導体からなり、上側配線パターン、下側配線パターン、および層間接続導体からなる。上側配線パターンと下側配線パターンは、印刷パターンである。
上側配線パターンは、コア基板の上面に形成されており、下側配線パターンは、コア基板の下面に形成されている。上側配線パターンと下側配線パターンとは、層間接続導体によって接続されている。これにより、螺旋状のコイルが形成されている。
特開２０００−４０６２０号公報
しかしながら、近年の電子機器の高性能化のため、上述の構成のインダクタ部品では、特性的に満足できない場合がある。
また、上述のインダクタ部品の構成では、１個のインダクタ部品に対して１つのインダクタしか備えていない。このため、複数のインダクタを要する電子機器に対しては、上述のインダクタ部品を、電子機器に必要な個数だけ用意しなければならない。この場合、インダクタ部品毎の特性のばらつきによって、複数のインダクタ部品が用いられるモジュールにおいて必要な特性を得られない場合がある。
したがって、本発明の目的は、複数のインダクタを備えるインダクタ部品であって、それぞれに優れたインダクタ特性を実現し、且つ、インダクタそれぞれの特性バラツキを抑制することにある。
本発明の一形態に係るインダクタ部品は、上面と下面を有するコア部材と、該コア部材に配置されたコイルと、第１端子電極、第２端子電極、および、第３端子電極と、を備える。コイルは、コア部材の上面に配置された第１金属板と、コア部材の下面に配置された第２金属板と、コア部材を厚み方向に貫通する複数の金属ピンと、を備える。第１金属板と第２金属板とを複数の金属ピンによって接続して、螺旋形に形成されている。第１端子電極、第２端子電極、および、第３端子電極は、コイルにおける前記螺旋形の延びる方向に沿って、間隔を空けて、前記コイルに接続されている。
この構成では、コイルが、一体形成される金属板と金属ピンとを備えて形成されるので、各インダクタ部品のバラツキが抑制され、ＤＣＲ等の特性が向上する。また、第１端子電極と第２端子電極との間で第１のインダクタが形成され、第２端子電極と第３端子電極との間で第２のインダクタが形成される。また、上述の構造によって、複数のインダクタを一体に形成することができるとともに、金型成形によって上述の構造を実現可能であるので、複数のインダクタ間の特性バラツキも抑制される。
また、本発明の一形態に係るインダクタ部品では、次の構成とすることができる。コア部材は、複数に分断されており、分断された複数のコア部材は、上面と前記下面に平行な方向に間隔を空けて配置されている。
この構成では、互いに磁界結合しない複数のインダクタが一体に形成される。
また、本発明の一形態に係るインダクタ部品では、次の構成とすることができる。コア部材は分断されていない。
この構成では、互いに磁界結合する複数のインダクタが一体形成される。
また、本発明の一形態に係るインダクタ部品では、次の構成であることが好ましい。第１端子電極、第２端子電極、および、第３端子電極は、第２金属板に接続し、コア部材の下面に直交する方向に延びる柱状である。
この構成では、インダクタ部品の実装性が向上する。
また、本発明の一形態に係るインダクタ部品では、次の構成であることが好ましい。第１金属板、および第２金属板は、互いに離れた複数の金属板で形成されている。第１金属板、第２金属板、およびコア部材を螺旋形の延びる方向に直交する方向に重ねた際、第１金属板の外形、第２金属板の外形、およびコア部材の外形は一致する。
この構成では、コア部材の外形と、第１金属板、および、第２金属板の外形が一致するため、製造時に位置決めが容易である。このことから、コア部材、第１金属板、および、第２金属板の製造時の位置ズレが抑制され、インダクタ部品の特性のばらつきを抑制できる。
また、本発明の一形態に係るインダクタ部品では、次の構成であることが好ましい。コア部材は、外形が略長方形形状となるように、互いに離れた複数のコアで形成されている。
この構成では、コア部材を形成する複数のコアの位置を目視できる。このことから、第３電極の配置を行う際の精度が向上し、インダクタ部品の特性のばらつきを抑制できる。
また、本発明の一形態に係るインダクタ部品では、次の構成であることが好ましい。第１金属板は、第３金属板と第４金属板とを備える。第３金属板は、コイルにおける螺旋形の延びる方向における両端に配置される。第４金属板は、コイルにおける螺旋形の延びる方向において、第３金属板に挟まれるように形成されている。第３金属板は、第４金属板よりも大きい。
この構成では、インダクタ部品の端部に配置される第４金属板が大きくなる。このことから、外部に対して放熱しやすくなり、温度変化によるインダクタ部品の特性のばらつきが抑制できる。
また、本発明の一形態に係るインダクタ部品では、次の構成であることが好ましい。第２金属板は、少なくとも３個以上、かつ奇数個の第５金属板を備える。第５金属板は、コイルにおける螺旋形の延びる方向に並んで配置されている。第３端子電極は、並んで配置された第５金属板における中央の第５金属板に配置されている。
この構成では、コア部材の下面に配置される第２金属板が奇数個に分割されるとともに、任意の一方向に並べられるため、該一方向の真ん中に配置される金属板が存在する。よって、この真ん中に配置される金属板は、第３端子電極を配置することによって、同じインダクタンスを有する２つのインダクタとする場合の位置決めの目安となる。このことから、インダクタ部品の精度が向上し、特性のばらつきが抑制できる。
また、本発明の一形態に係る電源モジュールは、上述のインダクタ部品と、所定の回路パターンが形成された回路基板と、電源制御用ＩＣと、スイッチング素子と、を備える。インダクタ部品、電源制御用ＩＣ、および、スイッチング素子は、回路基板に実装されている。スイッチング素子は、インダクタ部品における第１端子電極、第２端子電極、および、第３端子電極のうち、スイッチング素子が接続される端子電極に近接して配置されている。
この構成では、インダクタ部品とスイッチング素子との接続距離が短くなる。
また、本発明の一形態に係る電源モジュールでは、スイッチング素子と、インダクタ部品とは、平面視において少なくとも部分的に重畳して配置されていることが好ましい。
この構成では、電源モジュールの平面面積が小さくなる。
この発明によれば、各インダクタ部品のバラツキが抑制され、ＤＣＲ等の特性が向上し、複数のインダクタ間の特性バラツキも抑制できる。
本発明の第１の実施形態に係るインダクタ部品の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るインダクタ部品の外観斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るインダクタ部品の分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るインダクタ部品の外観斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。 本発明の第４の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。 本発明の第５の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。 本発明の第６の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。 本発明の実施形態に係る電源モジュールの概略構成を示す外観斜視図である。
本発明の第１の実施形態に係るインダクタ部品について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るインダクタ部品の分解斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るインダクタ部品の外観斜視図である。
図１、図２に示すように、インダクタ部品１０は、第１金属板２１、２２、２３、２４、第２金属板３１、３２、３３、３４、３５、コア部材４１、４２、金属ピン５１１、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２、５５２、および、端子電極６１、６２、６３を備える。
コア部材４１、４２は、それぞれ略直方体形状であり、上面と下面とを有する。コア部材４１、４２は、例えば、樹脂基板である。なお、コア部材４１、４２は、所定の比透磁率を有する材料であれば、樹脂基板に限らないが、貫通孔の形成が容易な材料であることが好ましい。
コア部材４１とコア部材４２は、図１、図２のｘ方向に沿って、間隔を空けて配置されている。言い換えれば、コア部材４１とコア部材４２は、１個のコア部材をｘ方向の途中位置で分断した形状である。コア部材４１は、インダクタ部品１０としての第１端面ＥＤ１側に配置されており、コア部材４２は、インダクタ部品１０としての第２端面ＥＤ２側に配置されている。コア部材４１の第１側面ＳＤ１とコア部材４２の第１側面ＳＤ１とは、略面一であり、コア部材４１の第２側面ＳＤ２とコア部材４２の第２側面ＳＤ２とは、略面一である。
コア部材４１には、上面から下面に貫く貫通孔４１１、４１２、４１３が形成されている。貫通孔４１１、４１２は、コア部材４１における第１側面ＳＤ１の近傍に形成されており、第１側面ＳＤ１に平行な方向（図１、図２のｘ方向）に間隔を空けて形成されている。貫通孔４１３は、コア部材４１における第２側面ＳＤ２の近傍に形成されている。ｘ方向における、貫通孔４１２の位置と貫通孔４１３の位置とは、略同じである。コア部材４１のｘ方向における第１端面ＥＤ１側に、貫通孔４１１が形成されている。コア部材４１のｘ方向における第２端面ＥＤ２側に、貫通孔４１２、４１３が形成されている。
コア部材４２には、上面から下面に貫く貫通孔４２１、４２２、４２３が形成されている。貫通孔４２１は、コア部材４２における第１側面ＳＤ１の近傍に形成されている。貫通孔４２２、４２３は、コア部材４２における第２側面ＳＤ２の近傍に形成されており、第１側面ＳＤ１に平行な方向（図１、図２のｘ方向）に間隔を空けて形成されている。ｘ方向における、貫通孔４２１の位置と貫通孔４２２の位置とは、略同じである。コア部材４２のｘ方向における第１端面ＥＤ１側に、貫通孔４２１、４２２形成されている。コア部材４２のｘ方向における第２端面ＥＤ２側に、貫通孔４２３が形成されている。
第１金属板２１、２２、２３、２４は、コア部材４１、４２の上面、より正確には、コア部材４１、４２を形成する直方体の領域の上面に配置されている。第１金属板２１、第１金属板２２、第１金属板２３、および、第１金属板２４は、インダクタ部品１０としての第１端面ＥＤ１から第２端面ＥＤ２に向かって、ｘ方向に沿って、この順に配置されている。第１金属板２１、第１金属板２２、第１金属板２３、および、第１金属板２４は、互いに離間している。第１金属板２１の第１側面ＳＤ１側の部分の幅は、第２側面ＳＤ２側の部分の幅よりも狭い。第１金属板２４の第１側面ＳＤ１側の部分の幅は、第２側面ＳＤ２側の部分の幅よりも広い。第１金属板２２、２３における延びる方向の幅は一定であり、延びる方向の途中位置において屈曲している。
第２金属板３１、３２、３３、３４、３５は、コア部材４１、４２の下面、より正確には、コア部材４１、４２が占有する直方体の領域の下面に配置されている。第２金属板３１、第２金属板３２、第２金属板３３、第２金属板３４、および、第２金属板３５は、インダクタ部品１０としての第１端面ＥＤ１から第２端面ＥＤ２に向かって、ｘ方向に沿って、この順に配置されている。第２金属板３１、第２金属板３２、第２金属板３３、第２金属板３４、および、第２金属板３５は、互いに離間している。第２金属板３１の第１側面ＳＤ１側の部分の幅は、第２側面ＳＤ２側の部分の幅よりも広い。第２金属板３５の第１側面ＳＤ１側の部分の幅は、第２側面ＳＤ２側の部分の幅よりも狭い。第２金属板３２、３３、３４における延びる方向の幅は一定であり、延びる方向の途中位置において屈曲している。
金属ピン５１１は、貫通孔４１１に挿通している。金属ピン５１１は、第２金属板３１における第１側面ＳＤ１側の所定位置と、第１金属板２１における第１側面ＳＤ１側の所定位置とを接続している。
金属ピン５２２は、貫通孔４１３に挿通している。金属ピン５２２は、第１金属板２１における第２側面ＳＤ２側の所定位置と、第２金属板３２における第２側面ＳＤ２側の所定位置とを接続している。
金属ピン５２１は、貫通孔４１２に挿通している。金属ピン５２１は、第２金属板３２における第１側面ＳＤ１側の所定位置と、第１金属板２２における第１側面ＳＤ１側の所定位置とを接続している。
金属ピン５３２は、コア部材４１とコア部材４２との間の空間を挿通している。金属ピン５３２は、第１金属板２２における第２側面ＳＤ２側の所定位置と、第２金属板３３における第２側面ＳＤ２側の所定位置とを接続している。
金属ピン５３１は、コア部材４１とコア部材４２との間の空間を挿通している。金属ピン５３１は、第２金属板３３における第１側面ＳＤ１側の所定位置と、第１金属板２３における第１側面ＳＤ１側の所定位置とを接続している。
金属ピン５４２は、貫通孔４２２に挿通している。金属ピン５４２は、第１金属板２３における第２側面ＳＤ２側の所定位置と、第２金属板３４における第２側面ＳＤ２側の所定位置とを接続している。
金属ピン５４１は、貫通孔４２１に挿通している。金属ピン５４１は、第２金属板３４における第１側面ＳＤ１側の所定位置と、第１金属板２４における第１側面ＳＤ１側の所定位置とを接続している。
金属ピン５５２は、貫通孔４２３に挿通している。金属ピン５５２は、第１金属板２４における第２側面ＳＤ２側の所定位置と、第２金属板３５における第２側面ＳＤ２側の所定位置とを接続している。
この構成により、第１金属板２１、２２、２３、２４、第２金属板３１、３２、３３、３４、３５、および、金属ピン５１１、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２、５５２からなる螺旋形状のコイルが形成される。そして、コア部材４１、４２の殆どの部分は、コイルの内側に配置される。なお、コア部材４１、４２の一部が、コイルの外側に配置されていてもよい。
したがって、インダクタ部品１０は、コア部材４１を含む第１のインダクタと、コア部材４２を含む第２のインダクタとが一体形成された構成を実現できる。これにより、第１のインダクタと第２のインダクタとの間で、ＤＣＲ等の特性バラツキが抑制されたインダクタ部品１０を実現できる。特に、第１金属板２１、２２、２３、２４、第２金属板３１、３２、３３、３４、３５、および、金属ピン５１１、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２、５５２のそれぞれを、金型で成形したり、一体成形することによって、第１のインダクタと第２のインダクタとの間の特性バラツキがさらに抑制される。
そして、このような構成とすることによって、第１金属板２１、２２、２３、２４、第２金属板３１、３２、３３、３４、３５、および、金属ピン５１１、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２、５５２の抵抗率を低くでき、インダクタ部品１０としてのＤＣＲを低くできる。これにより、第１のインダクタと第２のインダクタとのそれぞれに対して、優れたインダクタ特性を実現できる。
端子電極６１、６２、６３は、上述の金属ピンと同様に、柱状である。端子電極６１は、第２金属板３１におけるコア部材４１側と反対側の面に形成されている。端子電極６１は、第２金属板３１における第２側面ＳＤ２の近傍に形成されている。端子電極６２は、第２金属板３５におけるコア部材４２側と反対側の面に形成されている。端子電極６２は、第２金属板３５における第１側面ＳＤ１の近傍に形成されている。端子電極６３は、第２金属板３３におけるコア部材４１、４２側と反対側の面に形成されている。端子電極６３は、第２金属板３３における延びる方向の途中位置に形成されている。
この構成により、端子電極６１、６３は、コア部材４１を含む第１のインダクタの端子となり、端子電極６２、６３は、コア部材４２を含む第２のインダクタの端子となる。そして、この構成とすることで、インダクタ部品１０の裏面に、裏面に直交する方向（ｚ方向）に延び、裏面から突出する形状の端子電極６１、６２、６３が配置されるので、インダクタ部品１０の実装性が向上する。
また、端子電極６１、６２、６３を上述の金属ピンと同様に形成することによって、端子電極６１、６２、６３の抵抗率を低くすることができる。
なお、端子電極６１、６２、６３は、螺旋形状のコイルの延びる方向に沿って、端子電極６１、端子電極６３、端子電極６２の順に間隔を空けて配置されていればよい。すなわち、端子電極６１、端子電極６３、端子電極６２の配置位置を適宜設定することによって、第１のインダクタおよび第２のインダクタを所望のインダクタンスに調整できる。
上述した実施形態では、端子電極６１、６２、６３をインダクタ部品１０の裏面に形成したが、端子電極６１、６２、６３の一部（例えば、端子電極６２）をインダクタ部品１０の表面に形成してもよい。
次に、本発明の第２の実施形態に係るインダクタ部品について、図を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係るインダクタ部品の分解斜視図である。図４は、本発明の第２の実施形態に係るインダクタ部品の外観斜視図である。
本実施形態に係るインダクタ部品１０Ａは、第１の実施形態に係るインダクタ部品１０に対して、コア部材４０が１個である点において異なる。インダクタ部品１０Ａの他の構成は、第１の実施形態に係るインダクタ部品１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
コア部材４０は、上面および下面を有する直方体形状であり、インダクタ部品１０Ａとしての第１端面ＥＤ１から第２端面ＥＤ２まで繋がる形状である。
コア部材４０には、上面から下面に貫く貫通孔４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８が形成されている。貫通孔４０１、４０２、４０３、４０４は、コア部材４０における第１側面ＳＤ１の近傍に形成されており、第１側面ＳＤ１に平行な方向（図３、図４のｘ方向）に間隔を空けて形成されている。貫通孔４０１、４０２、４０３、４０４は、第１端面ＥＤ１から第２端面ＥＤ２に向かって、ｘ方向に沿って、この順に配置されている。
貫通孔４０５、４０６、４０７、４０８は、コア部材４０における第２側面ＳＤ２の近傍に形成されており、第２側面ＳＤ２に平行な方向（図３、図４のｘ方向）に間隔を空けて形成されている。貫通孔４０５、４０６、４０７、４０８は、第１端面ＥＤ１から第２端面ＥＤ２に向かって、ｘ方向に沿って、この順に配置されている。
貫通孔４０１には金属ピン５１１が挿通されており、貫通孔４０２には金属ピン５２１が挿通されており、貫通孔４０３には金属ピン５３１が挿通されており、貫通孔４０４には金属ピン５４１が挿通されている。
貫通孔４０５には金属ピン５２２が挿通されており、貫通孔４０６には金属ピン５３２が挿通されており、貫通孔４０７には金属ピン５４２が挿通されており、貫通孔４０８には金属ピン５５２が挿通されている。
このような構成とすることで、端子電極６１と端子電極６３とを入出力端子とする第１のインダクタと、端子電極６２と端子電極６３とを入出力端子とする第２のインダクタとが一体形成される。そして、第１のインダクタと第２のインダクタとは磁界結合している。すなわち、インダクタ部品１０Ａは、互いに磁界結合した第１のインダクタと第２のインダクタとが一体形成された構成を実現している。そして、このような磁界結合を有する構成であっても、第１の実施形態のインダクタ部品１０と同様に、第１のインダクタと第２のインダクタとの間の特性バラツキが抑制され、第１のインダクタと第２のインダクタとのそれぞれに対して、優れたインダクタ特性を実現できる。
次に、第３の実施形態に係る電源モジュールについて、図を参照して説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。
図５に示すように、電源モジュール９１は、電源制御ＩＣ９１１、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ２１、Ｑ２２、インダクタＬ１１、Ｌ２１、および、出力コンデンサＣｏ１、Ｃｏ２を備える。インダクタＬ１１およびインダクタＬ２１には、それぞれに直流抵抗（ＤＣＲ）成分が含まれている。等価回路的には、インダクタＬ１１のＤＣＲＬ１１は、インダクタＬ１１に直列接続されており、インダクタＬ２１のＤＣＲＬ２１は、インダクタＬ２１に直列接続されている。
スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１２は、電圧入力端子Ｖｉｎとグランドとの間に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１２は、電源制御ＩＣ９１１に接続されている。スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１２は、電源制御ＩＣ９１１によってスイッチング制御される。
スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１２とが接続されたスイッチングノードには、インダクタＬ１１が接続されており、この直列回路は、電圧出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。電圧出力端子Ｖｏｕｔとグランドとの間には、出力コンデンサＣｏ１が接続されている。
スイッチング素子Ｑ２１とスイッチング素子Ｑ２２は、電圧入力端子Ｖｉｎとグランドとの間に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２１とスイッチング素子Ｑ２２は、電源制御ＩＣ９１１に接続されている。スイッチング素子Ｑ２１とスイッチング素子Ｑ２２は、電源制御ＩＣ９１１によってスイッチング制御される。
スイッチング素子Ｑ２１とスイッチング素子Ｑ２２とが接続されたスイッチングノードには、インダクタＬ２１が接続されており、この直列回路は、電圧出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。電圧出力端子Ｖｏｕｔとグランドとの間には、出力コンデンサＣｏ２が接続されている。
このような構成によって、電源モジュール９１は、インダクタＬ１１側の第１のパワーステージと、インダクタＬ２１側の第２のパワーステージとを備えるマルチフェーズコンバータを実現している。そして、インダクタＬ１１とインダクタＬ２１には、上述のインダクタ部品１０が用いられている。例えば、インダクタＬ１１がインダクタ部品１０の第１のインダクタで実現され、インダクタＬ１２がインダクタ部品１０の第２のインダクタで実現されている。
これにより、インダクタＬ１１とインダクタＬ２１とのＤＣＲのバラツキが小さくなる。したがって、インダクタＬ１１とインダクタＬ２１との電流のセンシング精度を向上でき、複数のパワーステージ（マルチフェーズ）間での電流バランスを高精度に保持でき、電源モジュール９１の特性が改善される。
また、インダクタＬ１１とインダクタＬ２１とのインダクタンスのバラツキを低減できるので、インダクタ電流のバラツキを低減でき、電源モジュール９１の特性が改善される。
また、インダクタ部品１０を用いることによって、インダクタＬ１１とインダクタＬ２１に大電流を流すことが可能になり、大電流用のアプリケーションへの対応が可能になる。
また、端子電極６１、６２の位置の配置自由度が高いので、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２のスイッチングノードとインダクタＬ１１との距離、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２のスイッチングノードとインダクタＬ２１との距離を短くでき、電源モジュール９１のノイズ耐性を改善できる。
また、各パワーステージの電圧出力端子Ｖｏｕｔを容易に共通化でき、電源モジュール９１の構成を簡素化できる。
次に、第４の実施形態に係る電源モジュールについて、図を参照して説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。
図６に示すように、電源モジュール９２は、電源制御ＩＣ９２１、スイッチング素子Ｑ３０、インダクタＬｐ、Ｌｓ、コンデンサＣｓ、ダイオードＤ、および、出力コンデンサＣｏを備える。
電圧入力端子Ｖｉｎとグランドとの間には、インダクタＬｐ、コンデンサＣｓ、および、インダクタＬｓの直列回路が接続されている。インダクタＬｐとコンデンサＣｓとの接続点とグランドとの間には、スイッチング素子Ｑ３０が接続されている。スイッチング素子Ｑ３０には、電源制御ＩＣ９２１が接続されている。スイッチング素子Ｑ３０は、電源制御ＩＣ９２１によってスイッチング制御されている。
コンデンサＣｓとインダクタＬｓとの接続点には、ダイオードＤのアノードが接続されており、ダイオードＤのカソードは、電圧出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。電圧出力端子Ｖｏｕｔとグランドとの間には、出力コンデンサＣｏが接続されている。
このような構成によって、電源モジュール９２は、ＳＥＰＩＣコンバータを実現している。そして、インダクタＬｐとインダクタＬｓには、上述のインダクタ部品１０Ａが用いられている。例えば、インダクタＬｐがインダクタ部品１０Ａの第１のインダクタで実現され、インダクタＬｓがインダクタ部品１０Ａの第２のインダクタで実現されている。
ＳＥＰＩＣコンバータは、インダクタＬｐとインダクタＬｓとの特性バラツキが小さいことが好ましい。したがって、インダクタＬｐ、Ｌｓをインダクタ部品１０Ａで実現することによって、電源モジュール９２は、優れた特性を実現できる。
次に、第５の実施形態に係る電源モジュールについて、図を参照して説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。
図７に示すように、電源モジュール９３は、電源制御ＩＣ９３１、スイッチング素子Ｑ４１、Ｑ４２、インダクタＬ３、および、出力コンデンサＣｏを備える。インダクタＬ３は互いに結合するインダクタＬ３２とインダクタＬ３２とからなる。
電圧入力端子Ｖｉｎとグランドとの間には、スイッチング素子Ｑ４１、インダクタＬ３２、スイッチング素子Ｑ４２の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ４１、Ｑ４２には、電源制御ＩＣ９３１が接続されている。スイッチング素子Ｑ４１、Ｑ４２は、電源制御ＩＣ９３１によってスイッチング制御されている。インダクタＬ３２のスイッチング素子Ｑ４２側は、インダクタＬ３１に接続されている。言い換えれば、スイッチング素子Ｑ４２は、インダクタＬ３２とインダクタＬ３１との接続点とグランドとの間に接続されている。インダクタＬ３１は、電圧出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。電圧出力端子Ｖｏｕｔとグランドとの間には、出力コンデンサＣｏが接続されている。
このような構成によって、電源モジュール９３は、Ｔａｐｐｅｄ ｉｎｄｕｃｔｏｒを用いた電源モジュールを実現している。インダクタＬ３には、上述のインダクタ部品１０Ａが用いられている。例えば、インダクタＬ３１がインダクタ部品１０Ａの第２のインダクタで実現され、インダクタＬ３２がインダクタ部品１０Ａの第１のインダクタで実現されている。
このような構成によって、電源モジュール９３は、中間タップ位置、すなわち、インダクタＬ３２とインダクタＬ３１とのインダクタンス比の設定自由度が高い電源モジュールを容易に実現できる。具体的には、第１のインダクタと第２のインダクタの巻線比、巻き方等を、第１金属板、第２金属板、端子電極の位置等によって設定することで、インダクタＬ３２とインダクタＬ３１とのインダクタンス比を、高い自由度で容易に実現できる。また、電源モジュール９３は、インダクタ部品１０Ａを用いることで、大電流用のアプリケーションに適用できる。また、電源モジュール９３は、入出力電圧差が大きな昇圧型コンバータまたは降圧側コンバータに利用できる。
次に、第６の実施形態に係る電源モジュールについて、図を参照して説明する。図８は、本発明の第６の実施形態に係る電源モジュールの回路図である。
図８に示すように、電源モジュール９４は、電源制御ＩＣ９４１、スイッチング素子Ｑ５０、絶縁型トランスＴＲ、共振用コンデンサＣｒｅｓ、出力側ダイオードＤｏ、入力コンデンサＣｉｎ、および、出力コンデンサＣｏを備える。絶縁型トランスＴＲは、一次側コイルＬ９１と二次側コイルＬ９２とを備える。
電圧入力端子Ｖｉｎの第１端と第２端との間には、絶縁型トランスＴＲの一次側コイルＬ９１とスイッチング素子Ｑ５０の直列回路が接続されている。一次側コイルＬ９１には、共振用コンデンサＣｒｅｓが並列接続されている。電圧入力端子Ｖｉｎの第１端と第２端との間には、入力コンデンサＣｉｎが接続されている。絶縁型トランスＴＲの二次側コイルＬ９２の一方端は、出力側ダイオードＤｏを介して、電圧出力端子Ｖｏｕｔの第１端が接続され、二次側コイルＬ９２の他方端は、電圧出力端子Ｖｏｕｔの第２端が接続されている。スイッチング素子Ｑ５０には、電源制御ＩＣ９４１が接続されている。スイッチング素子Ｑ５０は、電源制御ＩＣ９４１によってスイッチング制御されている。
このような構成によって、電源モジュール９４は、絶縁型ＤＣコンバータを実現している。絶縁型トランスＴＲには、上述のインダクタ部品１０Ａが用いられている。例えば、一次側コイルＬ９１がインダクタ部品１０Ａの第１のインダクタで実現され、二次側コイルＬ９２がインダクタ部品１０Ａの第２のインダクタで実現されている。
このような構成によって、電源モジュール９４は、一次側コイルＬ９１と二次側コイルＬ９２とのインダクタンス比の設定自由度が高い電源モジュールを容易に実現できる。具体的には、インダクタ部品１０Ａの第１のインダクタと第２のインダクタの巻線比、巻き方等を、第１金属板、第２金属板、端子電極の位置等によって設定することで、一次側コイルＬ９１と二次側コイルＬ９２とのインダクタンス比を、高い自由度で容易に実現できる。また、電源モジュール９４は、インダクタ部品１０Ａを用いることで、大電流用のアプリケーションに適用できる。
また、絶縁型トランスＴＲを実現する従来の構成では、ＥＩコア、ＥＥコア等のコアによる一次側コイルと二次側コイルとの結合度を考慮する必要があり、製造時に調整を行う必要があったが、インダクタ部品１０Ａを用いることによって、このような調整を行うことなく、一次側コイルと二次側コイルを所望の結合にすることができる。
上述の各電源モジュールは、図９に示すような構造によって実現できる。図９は、本発明の実施形態に係る電源モジュールの概略構成を示す外観斜視図である。なお、図９では、本願に特徴的な部分を構成する部品のみを図示しており、他の部品の図示は省略している。また、図９では、電源モジュール９３の場合を示しているが、他の電源モジュールも同様の構成を適用できる。
図９に示すように、電源モジュール９３は、回路基板９００、スイッチング素子Ｑ４１、Ｑ４２、インダクタ部品１０Ａ、および、電源制御ＩＣ９３１を備える。スイッチング素子Ｑ４１、Ｑ４２、インダクタ部品１０Ａ、および、電源制御ＩＣ９３１は、実装型電子部品であり、回路基板９００の表面に実装されている。回路基板９００には、これらスイッチング素子Ｑ４１、Ｑ４２、インダクタ部品１０Ａ、電源制御ＩＣ９３１、および、図示を省略した部品を実装することによって、図７に示す回路を実現している。
インダクタ部品１０Ａの端子電極６１、６２、６３は、回路基板９００の表面の導体パターンに接続されている。端子電極６１が接続された導体パターンには、スイッチング素子Ｑ４１が接続されている。端子電極６２が接続された導体パターンは、図示しない電圧出力端子Ｖｏｕｔに接続されている。端子電極６３が接続された導体パターンは、スイッチング素子Ｑ４２に接続されている。
回路基板９００を平面視して、スイッチング素子Ｑ４１の少なくとも一部およびスイッチング素子Ｑ４２の少なくとも一部は、インダクタ部品１０Ａに重畳している。スイッチング素子Ｑ４１とスイッチング素子Ｑ４２は、インダクタ部品１０Ａの裏面側に配置されている。特に、図９に示すように、スイッチング素子Ｑ４２がインダクタ部品１０Ａに略重畳して配置されていることが好ましい。
これにより、インダクタ部品１０Ａの端子電極６３とスイッチング素子Ｑ４２との物理的距離および接続距離を短くでき、電源モジュール９３は、ノイズに対する耐性を向上できる。また、電源モジュール９３の平面視した形状を小さくできる。
なお、上述の説明では、インダクタ部品を電源モジュールに適用する態様を示したが、複数のインダクタを備える電気回路部品および電子回路部品にも適用することができる。
例えば、上述のインダクタ部品１０Ａを、コモンモードチョークコイルに適用することができる。この場合、第１金属板または第２金属板のいずれかを分断する構成、金属ピンを分断、または、複数の金属ピンのいずれか１個を省略する構成によって実現が可能である。そして、インダクタ部品の構成を備えることによって、優れた特性のコモンモードチョークコイルを実現できる。
以上、本発明に係るインダクタ部品および電源モジュールについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が考えうる各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。
１０、１０Ａ：インダクタ部品
２１、２２、２３、２４：第１金属板
３１、３２、３３、３４、３５：第２金属板
４０、４１、４２：コア部材
６１、６２、６３：端子電極
９１、９２、９３、９４：電源モジュール
４０１−４０８、４１１−４１３、４２１−４２３：貫通孔
５１１、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２、５５２：金属ピン
９００：回路基板
Ｃｉｎ：入力コンデンサ
Ｃｏ：出力コンデンサ
Ｃｏ１：出力コンデンサ
Ｃｏ２：出力コンデンサ
Ｃｒｅｓ：共振用コンデンサ
Ｃｓ：コンデンサ
Ｄ：ダイオード
Ｄｏ：出力側ダイオード
ＥＤ１：第１端面
ＥＤ２：第２端面
ＩＣ：電源制御用
９１１、９２１、９３１、９４１：電源制御ＩＣ
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ３、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌｐ、Ｌｓ：インダクタ
Ｌ９１：一次側コイル
Ｌ９２：二次側コイル
Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ３０、Ｑ４１、Ｑ４２、Ｑ５０：スイッチング素子
ＤＣＲＬ１１、ＤＣＲＬ１２：インダクタの直流抵抗
ＳＤ１：第１側面
ＳＤ２：第２側面
ＴＲ：絶縁型トランス
Ｖｉｎ：電圧入力端子
Ｖｏｕｔ：電圧出力端子

Claims (10)

  1. 上面と下面を有するコア部材と、
    該コア部材に配置されたコイルと、
    第１端子電極、第２端子電極、および、第３端子電極と、を備え、
    前記コイルは、
    前記コア部材の上面に配置された第１金属板と、
    前記コア部材の下面に配置された第２金属板と、
    前記コア部材を厚み方向に貫通する複数の金属ピンと、を備え、
    前記第１金属板と前記第２金属板とを前記複数の金属ピンによって接続して、螺旋形に形成されており、
    前記第１端子電極、前記第２端子電極、および、前記第３端子電極は、前記コイルにおける前記螺旋形の延びる方向に沿って、間隔を空けて、前記コイルに接続されている、
    インダクタ部品。
  2. 前記コア部材は、複数に分断されており、分断された複数のコア部材は、前記上面と前記下面に平行な方向に間隔を空けて配置されている、
    請求項１に記載のインダクタ部品。
  3. 前記コア部材は分断されていない、
    請求項１に記載のインダクタ部品。
  4. 前記第１端子電極、前記第２端子電極、および、前記第３端子電極は、
    前記第２金属板に接続し、前記コア部材の前記下面に直交する方向に延びる柱状である、
    請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインダクタ部品。
  5. 前記第１金属板、および前記第２金属板は、互いに離れた複数の金属板で形成されており、
    前記第１金属板、前記第２金属板、および前記コア部材を前記螺旋形の延びる方向に直交する方向に重ねた際、前記第１金属板の外形、前記第２金属板の外形、および前記コア部材の外形は一致する、
    請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインダクタ部品。
  6. 前記コア部材は、
    外形が略長方形形状となるように、互いに離れた複数のコアで形成されている、
    請求項５に記載のインダクタ部品。
  7. 前記第１金属板は、第３金属板と第４金属板とを備え、
    前記第３金属板は、前記コイルにおける前記螺旋形の延びる方向における両端に配置され、
    前記第４金属板は、前記コイルにおける前記螺旋形の延びる方向において、第３金属板に挟まれるように形成されており、
    前記第３金属板は、前記第４金属板よりも大きい、
    請求項５または請求項６に記載のインダクタ部品。
  8. 前記第２金属板は、少なくとも３個以上、かつ奇数個の第５金属板を備え、
    前記第５金属板は、前記コイルにおける前記螺旋形の延びる方向に並んで配置されており、
    前記第３端子電極は、
    並んで配置された前記第５金属板における中央の第５金属板に配置されている、
    請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のインダクタ部品。
  9. 請求項８に記載のインダクタ部品と、
    所定の回路パターンが形成された回路基板と、
    電源制御用ＩＣと、
    スイッチング素子と、を備え、
    前記インダクタ部品、前記電源制御用ＩＣ、および、前記スイッチング素子は、前記回路基板に実装されており、
    前記スイッチング素子は、前記インダクタ部品における前記第１端子電極、前記第２端子電極、および、前記第３端子電極のうち、前記スイッチング素子が接続される端子電極に近接して配置されている、
    電源モジュール。
  10. 前記スイッチング素子と、前記インダクタ部品とは、平面視において少なくとも部分的に重畳して配置されている、
    請求項９に記載の電源モジュール。
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