JP2021005725A - 電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の電子部品は、複数の積層基板が重なり合い一体化された状態で、前記積層基板同士の間を内部の層として複数の層に配線パターンを用いて1次側及び2次側の各回路が形成された回路基板と、前記回路基板に取り付けられて前記1次側の回路と前記2次側の回路との間の磁気結合をなす磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲に渦状に形成された前記配線パターンにより前記各回路の一部をなす1次側及び2次側の各巻線とを備え、前記複数の積層基板は、前記1次側の巻線を有する積層基板と、前記2次側の巻線を有する積層基板と、これら積層基板の間に介挿されて巻線を有しない積層基板と、を含む。
第1の手段は、絶縁層を用いることである。すなわち、回路基板内で1次側の巻線の層と2次側の巻線の層とは、これらの間に介挿された絶縁層により、互いの絶縁距離が大きく確保されている。絶縁層は、各巻線と層方向に重なる領域内にはいかなる配線パターンをも有していない。したがって、回路基板内で1次側の巻線の層と2次側の巻線の層との間には、それぞれの配線パターンを担持する積層基板(シート)が介在することによる基本的な絶縁距離に加え、「絶縁層」という別の積層基板(各巻線の領域内がブランク状のシート)がさらに介在することによる追加的・付加的な絶縁距離が確保される。これにより、基本的な絶縁距離だけを有する構造よりも大きく絶縁距離を確保でき、回路全体として耐圧性能を向上することができる。
本発明の電子部品は、複数の積層基板が重なり合い一体化された状態で、前記積層基板同士の間を内部の層として複数の層に配線パターンを用いて1次側及び2次側の各回路が形成された回路基板と、前記回路基板に取り付けられて前記1次側の回路と前記2次側の回路との間の磁気結合をなす磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲に渦状に形成された前記配線パターンにより前記各回路の一部をなす1次側及び2次側の各巻線とを備え、前記回路基板では、層内で前記1次側及び2次側の各巻線の内周端及び外周端の両方が各巻線と層方向に重なる領域外で他の層の前記配線パターンとビアホールで接続されるとともに、前記各巻線の配線パターンの一部が前記ビアホールの外側を囲んでいる。
第2の手段は、回路基板における巻線とビアホールとの位置関係である。すなわち、渦状の巻線は、内周端と外周端をそれぞれビアホールで他の層の配線パターンと接続することになるが、その際、ビアホールの位置が相手側(1次側なら2次側、2次側なら1次側)の巻線に近いほど絶縁距離が小さくなり、それだけ回路全体として耐圧性能が低くなる。特に、内周端は磁性体コアの近傍に位置していることが通常であるため、1次側、2次側ともに互いのビアホールが他方の巻線に近接してしまうことになる。
図1は、一実施形態の電子部品100の構成を概略的に示す分解斜視図である。この実施形態では、電子部品100の例としてモジュール型のDC−DCコンバータを挙げているが、本発明はこれに限定されない。以下、電子部品100の構成について説明する。
図2は、回路基板モジュール104を単体で示す分解斜視図である。回路基板モジュール104には、上記のように磁性体コア106が組み合わされる他、複数の入力端子アレイ108,110及び出力端子アレイ112,114が実装されている。
図3は、回路基板モジュール104の積層構造を概略的に示した分解斜視図である。なお、回路基板モジュール104は完成状態において一体焼成されているため、図3に示すように事後的な分解はできない構造であるが、ここでは積層構造の理解のために便宜的に分解図を示すものとする。
先ず、回路基板モジュール104の断面を挙げて層構造を説明する。
図4は、磁性体コア106の長手方向に添う回路基板モジュール104及び磁性体コア106の縦断面図(図1中のIV−IV断面)である。また、図5は、磁性体コア106の幅方向に添う回路基板モジュール104及び磁性体コア106の縦断面図(図1中V−V断面)である。なお、図4及び図5では積層基板の各層及び配線パターンを誇張して示している。以下、各層における配線パターンの配置について説明する。
第1層L1は、回路基板モジュール104の上面に位置する。第1層L1には、主に1次側回路120の配線パターンを構成する1次パターン120aが形成されるとともに、2次側回路122の配線パターンを構成する2次パターン122aもまた形成されている。これら1次パターン120a及び2次パターン122aは、いずれも磁性体コア106の直下をはじめその近傍の領域を避けた位置に所定の絶縁距離をおいて配置されている。
第2層L2は、回路基板モジュール104の内層に位置する。第2層L2には、1次パターン120aの他に2次側回路122の配線パターンを構成する2次側巻線122bが形成されている。1次パターン120aは磁性体コア106からは離れて配置されているが、2次側巻線122bは磁性体コア106(中脚107a)の周囲で渦状を描くようにして配線されている。
第3層L3は、回路基板モジュール104の内層に位置する。第3層L3には、1次パターン120aだけが配置されている。
第4層L4は、回路基板モジュール104の内層に位置する。第4層L4には、1次側巻線120bのみが形成されている。1次側巻線120bは、磁性体コア106(中脚107a)の周囲で渦状を描くようにして配線されている。
第5層L5は、回路基板モジュール104の内層に位置する。第5層L5には、1次側巻線120bのみが形成されている。上記の第4層L4と同様に、1次側巻線120bは磁性体コア106の周囲で渦状を描くようにして配線されている。
第6層L6は、回路基板モジュール104の内層に位置する。第6層L6には、1次パターン120aだけが配置されている。
第7層L7は、回路基板モジュール104の内層に位置する。第7層L7には、1次パターン120aの他に第1層〜第2層とは別系統の2次側回路124の配線パターンを構成する2次側巻線124bが形成されている。上記の第2層と同様に、1次パターン120aは磁性体コア106からは離れて配置されているが、2次側巻線124bは磁性体コア106(中脚107a)の周囲で渦状を描くようにして配線されている。
第8層L8は、回路基板モジュール104の下面に位置する。第8層L8には、主に1次側回路120の配線パターンを構成する1次パターン120aが形成されるとともに、第1層〜第2層とは別系統の2次側回路124の配線パターンを構成する2次パターン124aもまた形成されている。これら1次パターン120a及び2次パターン124aは、いずれも磁性体コア106の下方向からみて直上をはじめその近傍の領域を避けた位置に所定の絶縁距離をおいて配置されている。
図5に示されているように、回路基板モジュール104には1次ビアホール126及び2次ビアホール128もまた形成されている。1次ビアホール126は1次側回路120の複数の層に跨がる配線パターン(例えば1次パターン120aと1次側巻線120b)とを接続する。また、2次ビアホール128は2次側回路122,124それぞれの複数の層に跨がる配線パターン(例えば2次パターン122aと2次側巻線122b、2次パターン124aと2次側巻線122b)とを接続する。なお、図5に示される1次ビアホール126及び2次ビアホール128の幅方向位置は便宜上示したものである。
次に、各層の平面構造を説明する。
図6は、第1層L1から第4層L4までの各層の平面図である。また図7は、第5層L5から第8層L8までの各層の平面図である。なお、第8層L8については回路基板モジュール104の底面視(下面視)を平面図としている。なお、図6,図7では詳細な配線パターンの形状や他のビアホール、スルーホールの配置等については図示を省略している。
図6中(A):第1層L1には、上記のように1次側回路120及び2系統の2次側回路122,124(配線パターン及び実装部品を含む)が形成されているが、1次側巻線120b及び2次側巻線122b,124bはいずれも配置されていない。また、1次側回路120及び2次側回路122,124と磁性体コア106との間には、耐圧(耐電圧)性能を向上するために充分な絶縁距離が確保されている。本実施形態では、第1層L1に1次側巻線120b及び2次側巻線122b,124bが形成されておらず、したがって磁性体コア106の周囲に露出していない点も耐圧性能の向上に大きく寄与している。
図6中(B):第2層L2には、上記のように2次側巻線122bの配線パターンが形成されている。ここで、2次側巻線122bのパターン形状に着目すると、その外周端及び内周端(参照符号なし)の位置がいずれも磁性体コア106の中脚107aから外方向に離隔されていることが分かる。なお第2層L2には、この他にも1次パターン120aが形成されている。
図6中(C):第3層L3には、上記のように1次パターン120aが主に形成されているだけである。このように本実施形態では、第2層L2の1次側巻線120bに隣り合うようにして2次側巻線122bが形成されている構造ではない。
図6中(D):第4層L4には、第2層L2との間に第3層L3を介して1次側巻線120bの配線パターンが形成されている。ここでも1次側巻線120bのパターン形状に着目すると、その外周端及び内周端(参照符号なし)の位置がいずれも磁性体コア106の中脚107aから外方向、かつ、2次側巻線122bとは逆方向に離隔されていることが分かる。
ここまでの各層の平面構成から明らかなように、本実施形態では以下のように絶縁距離の確保が図られている。
(1)図6中(C):第2層L2と第4層L4との間に絶縁層としての第3層L3が介挿されており、第3層L3には、2次側巻線122b及び1次側巻線120bと層方向に重なる領域内にいずれの配線パターンも形成されていない。これにより、1次側巻線120bと2次側巻線122bとの間に2層分の(1層より大きく)絶縁距離の確保が図られている。
図7中(E):第5層L5には、1次側巻線120bの配線パターンが形成されている。ここでも1次側巻線120bのパターン形状に着目すると、その外周端及び内周端(参照符号なし)の位置がいずれも磁性体コア106の中脚107aから外方向、かつ、2次側巻線122b,124bとは逆方向に離隔されていることが分かる。
〔第6層(6層目)〕
図7中(F):第6層L6には、1次パターン120aが主に形成されているだけである。したがって本実施形態では、第5層L5の1次側巻線120bに隣り合うようにして2次側巻線124bが形成されている構造ではない。
図6中(G):第7層L7には、第5層L5との間に第6層L6を介して上記のように2次側巻線124bの配線パターンが形成されている。ここでも同様に、2次側巻線124bのパターン形状に着目すると、その外周端及び内周端(参照符号なし)の位置がいずれも磁性体コア106の中脚107aから外方向に離隔されていることが分かる。なお第7層L7には、この他にも1次パターン120aが形成されている。
図7中(H):第8層L8には、上記のように1次側回路120及び2系統の2次側回路122,124(配線パターン及び実装部品を含む)が形成されているが、1次側巻線120b及び2次側巻線122b,124bはいずれも配置されていない。また、1次側回路120及び2次側回路122,124と磁性体コア106との間には、耐圧性能を向上するために充分な絶縁距離が確保されている。本実施形態では、第8層L8にも1次側巻線120b及び2次側巻線122b,124bが形成されておらず、したがって磁性体コア106の周囲に露出していない点も耐圧性能の向上に大きく寄与している。
残りの各層の平面構成から明らかなように、さらに本実施形態では以下のように絶縁距離の確保が図られている。
(4)図7中(F):第5層L5と第7層L7との間に絶縁層としての第6層L6が介挿されており、第6層L6には、1次側巻線120b及び2次側巻線124bと層方向に重なる領域内にいずれの配線パターンも形成されていない。これにより、1次側巻線120bと2次側巻線124bとの間に2層分の(1層より大きく)絶縁距離の確保が図られている。
一実施形態では、2系統の2次側回路122,124を備えた回路構成としているが、1次側回路120に対して1系統の2次側回路122(又は2次側回路124)だけを備えた回路構成としてもよい。この場合の層構成は、最上位から図6中(A)、(B)、(C)、(D)、図7中(F)、(G)の6層構成とすることができる。
104 回路基板モジュール
106 磁性体コア
120 1次側回路
120a 1次パターン
122a 2次パターン
122,124 2次側回路
120b 1次側巻線
122b,124b 2次側巻線
126 1次ビアホール
128 2次ビアホール
Claims (5)
- 複数の積層基板が重なり合い一体化された状態で、前記積層基板同士の間を内部の層として複数の層に配線パターンを用いて1次側及び2次側の各回路が形成された回路基板と、
前記回路基板に取り付けられて前記1次側の回路と前記2次側の回路との間の磁気結合をなす磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に渦状に形成された前記配線パターンにより前記各回路の一部をなす1次側及び2次側の各巻線とを備え、
前記複数の積層基板は、
前記1次側の巻線を有する積層基板と、前記2次側の巻線を有する積層基板と、これら積層基板の間に介挿されて巻線を有しない積層基板と、を含むことを特徴とする電子部品。 - 複数の積層基板が重なり合い一体化された状態で、前記積層基板同士の間を内部の層として複数の層に配線パターンを用いて1次側及び2次側の各回路が形成された回路基板と、
前記回路基板に取り付けられて前記1次側の回路と前記2次側の回路との間の磁気結合をなす磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に渦状に形成された前記配線パターンにより前記各回路の一部をなす1次側及び2次側の各巻線とを備え、
前記回路基板では、
層内で前記1次側及び2次側の各巻線の内周端及び外周端の両方が各巻線と層方向に重なる領域外で他の層の前記配線パターンとビアホールで接続されるとともに、前記各巻線の配線パターンの一部が前記ビアホールの外側を囲んでいることを特徴とする電子部品。 - 複数の積層基板が重なり合い一体化された状態で、前記積層基板同士の間を内部の層として複数の層に配線パターンを用いて1次側及び2次側の各回路が形成された回路基板と、
前記回路基板に取り付けられて前記1次側の回路と前記2次側の回路との間の磁気結合をなす磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に渦状に形成された前記配線パターンにより前記各回路の一部をなす1次側及び2次側の各巻線とを備え、
前記複数の積層基板は、
前記1次側の巻線を有する積層基板と、前記2次側の巻線を有する積層基板と、これら積層基板の間に介挿されて巻線を有しない積層基板と、を含み、
前記回路基板では、
層内で前記1次側及び2次側の各巻線の内周端及び外周端の両方が各巻線と層方向に重なる領域外で他の層の前記配線パターンとビアホールで接続されるとともに、前記各巻線の配線パターンの一部が前記ビアホールの外側を囲んでいることを特徴とする電子部品。 - 請求項2又は3に記載の電子部品において、
前記1次側及び2次側の各巻線は、
前記回路基板内の層方向で互いの巻線領域が重なり合いつつ、互いに一方の両端位置が他方の巻線領域と層方向に重ならない位置に形成されていることを特徴とする電子部品。 - 請求項1から4のいずれかに記載の電子部品において、
前記1次側及び前記2次側の各巻線は、前記回路基板の外面以外の内層のみに前記配線パターンとして形成されていることを特徴とする電子部品。
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