WO2014141671A1 - 磁気デバイス - Google Patents

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WO2014141671A1
WO2014141671A1 PCT/JP2014/001324 JP2014001324W WO2014141671A1 WO 2014141671 A1 WO2014141671 A1 WO 2014141671A1 JP 2014001324 W JP2014001324 W JP 2014001324W WO 2014141671 A1 WO2014141671 A1 WO 2014141671A1
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substrate
coil pattern
coil
layers
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崇介 古井
俊之 竹内
山口　隆志
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オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社
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    • H01F27/2804—Printed windings
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    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/22—Cooling by heat conduction through solid or powdered fillings

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic device such as a choke coil or a transformer including a core made of a magnetic material and a substrate on which a coil pattern is formed.
  • a switching power supply device such as a DC-DC converter (DC-DC converter) that switches a high-voltage direct current to a alternating current after switching to a low-voltage direct current.
  • the switching power supply device uses a magnetic device such as a choke coil or a transformer.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a magnetic device in which a coil winding has a coil pattern formed on a substrate.
  • a coil winding has a coil pattern formed on a substrate.
  • an opening for inserting the convex portion of the core is provided in the substrate.
  • Each layer of the substrate is provided with a coil pattern so as to be wound around the opening.
  • Coil patterns of different layers are connected by an interlayer connection such as a through hole. Power input / output to / from the coil pattern is performed via a pair of terminal portions such as pins and through holes.
  • a coil pattern is provided for N (integer greater than or equal to 1) +1 turns on each even number of layers of the substrate, and the width of the innermost winding portion is made half the width of the other winding portions. .
  • the innermost winding portions of two adjacent layers are connected in parallel by through holes, so that the number of turns of the entire coil pattern is 2N + 1 turns.
  • a coil pattern is provided for 0.5 to 2 turns in each even number of layers of a substrate.
  • the coil pattern When the coil pattern is wound a plurality of times on each layer of the substrate or the number of layers of the substrate on which the coil pattern is provided is increased, the total number of turns increases, and the predetermined performance of the coil can be achieved. However, wiring such as coil pattern routing and connection becomes difficult, and enlargement in the plate surface direction and thickness direction of the substrate is caused.
  • An object of the present invention is to provide a magnetic device capable of facilitating the wiring of a coil pattern while increasing the number of turns of the coil pattern with a small number of layers.
  • a magnetic device includes a core and a substrate having an opening into which the core is inserted.
  • the magnetic device is provided on a plurality of layers of the substrate so that a coil pattern is wound around the opening.
  • Coil patterns are connected to each other by an interlayer connection portion, and power is input to and output from the coil pattern by a pair of terminal portions.
  • a coil pattern is provided on each of three or more odd layers of the substrate so as to be wound a plurality of times in the same direction. Of these, the coil pattern is wound outward in the final layer on the backmost side of the substrate, and the coil pattern is wound inward in each odd-numbered layer from the surface side of the substrate other than the final layer. In each of the second layers, the coil pattern is wound outward.
  • the inner end portions of the coil patterns of the odd-numbered layers and the inner end portions of the coil patterns of the even-numbered layers adjacent to the back side of the substrate are connected by separate interlayer connection portions.
  • the outer end portion of the coil pattern of each even-numbered layer and the outer end portion of the coil pattern of each odd-numbered layer adjacent to the back surface side of the substrate or the inner end portion of the coil pattern of the final layer are respectively separate interlayer connection portions. Connected by. Further, the outer end portion of the coil pattern in the first layer from the surface side of the substrate is connected to one of the pair of terminal portions, and the outer end portion of the coil pattern in the final layer is connected to the other of the pair of terminal portions. It is connected.
  • the coil pattern is wound a plurality of times on each odd number of layers of 3 or more on the substrate, so that the number of turns of the coil pattern as a whole is twice or more that of the odd number, and the coil pattern can be formed with a small number of layers.
  • the number of turns can be increased.
  • coil patterns are wound around each layer in a spiral manner by inner winding or outer winding, and coil patterns of adjacent layers are connected to each other at an inner end portion or an outer end portion by an interlayer connection portion provided on the substrate. For this reason, for example, it is not necessary to connect a terminal part and a coil pattern by the wiring outside a board
  • the substrate is composed of a three-layer substrate.
  • the coil pattern is wound inward and the second layer from the surface side of the substrate.
  • the coil pattern may be wound outward, and in the third layer on the backmost side of the substrate, the coil pattern may be wound outward.
  • the interlayer connection portion includes a first interlayer connection portion that connects the inner end portion of the coil pattern in the first layer, the inner end portion of the coil pattern in the second layer, and the coil pattern in the second layer.
  • Consists of a second interlayer connection portion that connects the outer end portion and the inner end portion of the coil pattern in the third layer, and the outer end portion of the coil pattern in the first layer is connected to one of the pair of terminal portions.
  • the outer end portion of the coil pattern in the third layer may be connected to the other of the pair of terminal portions.
  • the first interlayer connection and the second interlayer connection may penetrate each layer of the substrate.
  • a coil pattern may be provided in each of five or more odd layers of the substrate, and each interlayer connection portion may be formed of a via that does not penetrate the substrate.
  • the pair of terminal portions may be provided outside the outer periphery of the coil pattern.
  • the present invention it is possible to provide a magnetic device capable of facilitating the wiring of the coil pattern while increasing the number of turns of the coil pattern with a small number of layers.
  • FIG. 4 is a YY sectional view of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a VV cross-sectional view of FIG. 3. It is a top view of the principal part of each layer of the board
  • FIG. 7 is a V′-V ′ sectional view of FIG. 6.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the switching power supply device 100.
  • the switching power supply device 100 is a DC-DC converter for an electric vehicle (or a hybrid car), which switches a high voltage direct current to an alternating current and then converts it to a low voltage direct current. This will be described in detail below.
  • the high voltage battery 50 is connected to the input terminals T1 and T2 of the switching power supply apparatus 100.
  • the voltage of the high voltage battery 50 is, for example, DC 220V to DC 400V.
  • the DC voltage Vi of the high-voltage battery 50 input to the input terminals T1 and T2 is applied to the switching circuit 52 after noise is removed by the filter circuit 51.
  • the switching circuit 52 is formed of a known circuit having, for example, an FET (Field Effect Transistor).
  • the FET is turned on / off based on a PWM (Pulse Width Modulation: pulse width modulation) signal from the PWM drive unit 58 to perform a switching operation on the DC voltage.
  • PWM Pulse Width Modulation: pulse width modulation
  • the pulse voltage is given to the rectifier circuit 54 via the transformer 53.
  • the rectifier circuit 54 rectifies the pulse voltage by a pair of diodes D1 and D2.
  • the voltage rectified by the rectifier circuit 54 is input to the smoothing circuit 55.
  • the smoothing circuit 55 smoothes the rectified voltage by the filtering action of the choke coil L and the capacitor C, and outputs the smoothed voltage to the output terminals T3 and T4 as a low DC voltage.
  • the low voltage battery 60 connected to the output terminals T3 and T4 is charged to, for example, DC12V.
  • the DC voltage of the low-voltage battery 60 is supplied to various on-vehicle electrical components (not shown).
  • the output voltage Vo of the smoothing circuit 55 is detected by the output voltage detection circuit 59 and then output to the PWM drive unit 58.
  • the PWM drive unit 58 calculates the duty ratio of the PWM signal based on the output voltage Vo, generates a PWM signal corresponding to the duty ratio, and outputs the PWM signal to the gate of the FET of the switching circuit 52. As a result, feedback control is performed to keep the output voltage constant.
  • the control unit 57 controls the operation of the PWM drive unit 58.
  • a power source 56 is connected to the output side of the filter circuit 51.
  • the power supply 56 steps down the voltage of the high voltage battery 50 and supplies a power supply voltage (for example, DC 12 V) to the control unit 57.
  • magnetic devices 1 and 1 'described later are used as the choke coil L of the smoothing circuit 55.
  • a large current of, for example, DC 150A flows through the choke coil L.
  • a pair of terminals 6i and 6o for inputting and outputting electric power are provided at both ends of the choke coil L.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the magnetic device 1 (the same applies to a magnetic device 1 'described later).
  • FIG. 3 is a plan view of each layer of the substrate 3 of the magnetic device 1.
  • 4 and 5 are sectional views of the magnetic device 1.
  • FIG. 4 shows a YY section of FIG. 3
  • FIG. 5 shows a VV section of FIG.
  • the cores 2a and 2b are composed of two pairs of an E-shaped upper core 2a and an I-shaped lower core 2b.
  • the cores 2a and 2b are made of a magnetic material such as ferrite or amorphous metal.
  • the upper core 2a has three convex portions 2m, 2L, and 2r so as to protrude downward.
  • the convex portions 2m, 2L, and 2r are arranged in a line as shown in FIG.
  • the left and right protrusions 2L and 2r have a larger amount of protrusion than the center protrusion 2m.
  • the lower ends of the left and right projections 2L, 2r of the upper core 2a are brought into close contact with the upper surface of the lower core 2b, and the cores 2a, 2b are combined.
  • a gap of a predetermined size is provided on the upper surface of the convex portion 2m of the upper core 2a and the upper surface of the lower core 2b in order to improve the DC superimposition characteristics.
  • the cores 2a and 2b are fixed by fixing means such as screws and metal fittings (not shown).
  • the lower core 2 b is fitted into a recess 10 k (FIG. 2) provided on the upper side of the heat sink 10.
  • a fin 10 f is provided on the lower side of the heat sink 10.
  • the substrate 3 is composed of a thick copper foil substrate in which a pattern is formed of a thick copper foil (conductor) on each layer of a thin plate-like base material made of an insulator.
  • other electronic components and circuits are not provided on the substrate 3, but when the magnetic device 1 is actually used in the switching power supply device 100 of FIG. 1, the magnetic device 1 and the switching power supply device are provided on the same substrate. 100 other electronic components and circuits are provided (the same applies to a magnetic device 1 ′ described later).
  • a first layer L1 as shown in FIG. 3A is provided on the surface 3x of the substrate 3 (upper surface in FIGS. 2 and 4).
  • a third layer L3 as shown in FIG. 3C is provided on the back surface 3z of the substrate 3 (the lower surface in FIGS. 2 and 4).
  • a second layer L2 as shown in FIG. 3B is provided between the first layer L1 and the third layer L3.
  • the substrate 3 has a total of three (odd number) layers L1, L2, and L3, that is, two surface layers L1 and L3 and one inner layer L2.
  • the first layer L1 is the first (odd number) layer from the surface 3x side of the substrate 3
  • the second layer L2 is the second (even number) layer from the surface 3x side of the substrate 3
  • the third layer L3 is the final layer on the backmost surface 3z side.
  • the substrate 3 is provided with an opening 3m composed of a large-diameter circular through hole and notches 3L and 3r. As shown in FIGS. 2 to 4, the opening 3m is inserted with the central protrusion 2m of the core 2a, and the left and right cutouts 3L and 3r have the left and right protrusions 2L and 2r of the core 2a. Each inserted.
  • the substrate 3 is provided with two circular through holes 3a having a small diameter. As shown in FIG. 2, each screw 11 is inserted into each through hole 3a.
  • the back surface 3z of the substrate 3 is opposed to the upper surface of the heat sink 10 (the surface opposite to the fin 10f). Then, the screws 11 are passed through the through holes 3 a from the surface 3 x side of the substrate 3 and screwed into the screw holes 10 a of the heat sink 10.
  • FIGS. 4 and 5 the heat sink 10 is fixed to the back surface 3 z side of the substrate 3 in the proximity state.
  • a head portion 11a having a diameter larger than that of the shaft portion 11b of the screw 11 is disposed on the surface 3x side of the substrate 3 (see FIG. 3A).
  • An insulating sheet 12 having heat conductivity is sandwiched between the substrate 3 and the heat sink 10. Since the insulating sheet 12 has flexibility, it is in close contact with the substrate 3 and the heat sink 10 without a gap.
  • the substrate 3 has through holes 8a, 8d, 9a, 9b, pads 8b, 8c, terminals 6i, 6o, patterns 4a to 4d, 4t 0 to 4t 6 , 5s 0 to 5s 9. , And pins 7a to 7d are provided.
  • the through holes 8a, 8d, 9a, 9b, the terminals 6i, 6o, and the pins 7a to 7d are provided so as to penetrate the substrate 3.
  • the terminal 6i is embedded in one through hole 8a, and the terminal 6o is embedded in the other through hole 8a.
  • the pair of terminals 6i and 6o are made of copper pins.
  • a pad 8b of a through hole 8a is provided around the terminals 6i and 6o of the first layer L1 and the third layer L3.
  • the pad 8b is made of copper foil. Copper plating is applied to the surfaces of the terminals 6i and 6o and the pad 8b.
  • the terminals 6i and 6o are examples of the “terminal portion” in the present invention.
  • the heat dissipation pins 7a to 7d are embedded in the plurality of large-diameter through holes 8d.
  • the radiating pins 7a to 7d are made of copper pins.
  • Pads 8c made of copper foil are provided around the heat dissipation pins 7a to 7f of the first layer L1 and the third layer L3. Copper plating is applied to the surfaces of the heat radiation pins 7a to 7d and the pad 8c.
  • Coil patterns 4a to 4c and heat radiation patterns 4t 0 to 4t 6 and 5s 0 to 5s 9 are provided on the respective layers L1 to L3 of the substrate 3.
  • Each of the patterns 4a to 4d, 4t 0 to 4t 6 , 5s 0 to 5s 9 is made of copper foil.
  • the surface of each pattern 4a, 4t 0 to 4t 2 , 5s 0 to 5s 2 of the first layer L1 is subjected to insulation processing.
  • the coil patterns 4 a to 4 c are formed in a strip shape parallel to the plate surface direction of the substrate 3.
  • the width, thickness, and cross-sectional area of the coil patterns 4a to 4c suppresses the amount of heat generated in the coil patterns 4a to 4c to some extent even when a predetermined large current (for example, DC 150A) is passed while achieving the predetermined performance of the coil.
  • heat radiation is set from the surface of the coil patterns 4a to 4c.
  • the coil patterns 4a to 4c are wound a plurality of times in the same direction around the opening 3m into which the central convex portion 2m of the core 2a is inserted in each of the layers L1 to L3.
  • a pair of terminals 6i and 6o for inputting / outputting electric power to / from the coil patterns 4a to 4c are provided outside the outer periphery of the coil patterns 4a to 4c.
  • the outer end portion 4a 1 of the coil pattern 4a is connected to the terminal 6o through the pad 8b and the through hole 8a.
  • Coil pattern 4a is around the opening 3m from the outer end portion 4a 1, 2-turn are wound (inner winding) toward the inner clockwise.
  • the inner end portion 4a 2 of the coil pattern 4a as shown in FIG. 5, the inner end portion 4b 2 of the coil pattern 4b of the second layer L2 adjacent to the rear surface 3z of the substrate 3, are connected by a through-hole 9a Yes.
  • the coil pattern 4b is wound twice outwardly from the inner end 4b 2 around the opening 3m (outside). Winding).
  • Outer end portion 4b 1 of the coil pattern 4b as shown in FIG. 5, the inner end portion 4c 2 of the coil pattern 4c of the third layer L3 adjacent to the rear surface 3z of the substrate 3, are connected by a through-hole 9b Yes.
  • each through hole 9a, 9b is provided with a plurality of small diameters as shown in FIG. 3 in order to achieve a predetermined direct current resistance performance. Copper plating is applied to the surface of each through hole 9a, 9b.
  • the inside of each through hole 9a, 9b may be filled with copper or the like.
  • the number of locations where the through holes 9a and 9b are installed in the plate surface direction of the substrate 3 is the position where the inner ends 4a 2 and 4b 2 of the coil patterns 4a and 4b are located, and the outside of the coil pattern 4b. There are two places where the end 4b 1 and the inner end 4c 2 of the coil pattern 4c are located. This is one less than the number of layers (three) of the substrate 3 on which the coil patterns 4a to 4c are provided.
  • the installation location of the through hole 9a is closer to the opening 3m than the installation location of the through hole 9b, and is inside the winding circumference of the coil patterns 4a to 4c.
  • the through holes 9a and 9b are examples of the “interlayer connection portion” of the present invention.
  • the through hole 9a is an example of the “first interlayer connection portion” in the present invention
  • the through hole 9b is an example of the “second interlayer connection portion” in the present invention.
  • each through hole 9a, 9b is provided with one through hole having a diameter larger than that of each of the through holes 9a, 9b, and the coil pattern 4a in different layers L1 to L3 depending on the through hole. 4c may be connected to each other.
  • small patterns 4d made of copper foil are provided around the through hole 9b of the first layer L1 and around the through hole 9a of the third layer L3, respectively.
  • Each through-hole 9a, 9b and the small pattern 4d are connected.
  • the surface of the small pattern 4d of the first layer L1 is subjected to insulation processing.
  • the coil pattern 4c is wound twice from the inner end 4c2 to the outside around the opening 3m in the clockwise direction (outer). Winding). Outer end 4c 1 of the coil pattern 4c is connected to the terminal 6i through the pad 8b and the through hole 8a.
  • the coil patterns 4a to 4c of the substrate 3 are wound around the opening 3m (and the convex portion 2m of the core 2a) from the terminal 6i as the starting point in the third layer L3. Then, it is connected to the second layer L2 via the through hole 9b. Next, the coil patterns 4a to 4c are connected to the first layer L1 through the through hole 9a after the third and fourth turns are wound around the opening 3m in the second layer L2. The coil patterns 4a to 4c are connected to the terminal 6o as the end point after the fifth and sixth turns are wound around the opening 3m in the first layer L1. That is, six winding coil patterns 4 a to 4 c are formed on the three-layer substrate 3.
  • the current flowing through the magnetic device 1 is also input from the terminal 6i, flows in the order of the coil pattern 4c, the through hole 9b, the coil pattern 4b, the through hole 9a, and the coil pattern 4a, and then is output from the terminal 6o. Is done.
  • heat dissipation patterns 4t 0 to 4t 6 and 5s 0 to 5s 9 are provided in the empty areas of the layers L1 to L3 of the substrate 3.
  • the heat radiation patterns 4t 0 to 4t 6 are provided integrally with the coil patterns 4a to 4c by spreading a part of the coil patterns 4a to 4c in the plate surface direction of the substrate 3.
  • the heat radiation patterns 5s 0 to 5s 9 are provided separately from the coil patterns 4a to 4c so as to spread in the plate surface direction of the substrate 3. Further, the heat radiation patterns 5s 0 to 5s 9 are also separated.
  • the patterns 4a to 4d, 4t 0 to 4t 6 and 5s 0 to 5s 9 are insulated from the screw 11.
  • the through-holes 8a and pad 8b of the surrounding terminal 6i is insulated against heat radiation pattern 4t 0 in the vicinity.
  • Through-holes 8a and pad 8b of the surrounding terminal 6o is connected to the heat radiation pattern 4t 2, it is insulated against heat radiation pattern 5s 0.
  • the terminals 6i and 6o and the surrounding through holes 8a are insulated from the heat radiation patterns 5s 3 and 4t 3 in the vicinity.
  • the through hole 8a of the peripheral and terminal 6i is connected to the heat radiation pattern 4t 5 in the vicinity.
  • Through hole 8a of the peripheral and terminal 6o is connected to the heat radiation pattern 5s 9 in the vicinity are insulated against heat radiation pattern 4t 6.
  • a heat radiation pattern 4t 0 of the first layer L1, a heat radiation pattern 5s 3 of the second layer L2, and a heat radiation pattern of the third layer L3 are formed by the heat radiation pins 7a and the surrounding through holes 8d and pads 8c. 5s 5 is connected.
  • the heat radiation pattern 7 s 1 of the first layer L 1 , the heat radiation pattern 4 t 3 of the second layer L 2, and the heat radiation pattern 5 s 7 of the third layer L 3 are connected by the heat radiation pins 7 b and the surrounding through holes 8 d and pads 8 c. .
  • the through-holes 8d and pads 8c of the ambient and the heat dissipation pins 7c, the heat radiation pattern 4t 1 of the first layer L1, the heat radiation pattern 5s 6 of the heat dissipation pattern 5s 4, and a third layer L3 of the second layer L2 is connected .
  • the heat radiation pin 7d and the surrounding through hole 8d and pad 8c connect the heat radiation pattern 5s 2 of the first layer L1, the heat radiation pattern 4t 4 of the second layer L2, and the heat radiation pattern 5s 8 of the third layer L3. .
  • the coil patterns 4a to 4c serve as heat generation sources, and the temperature of the substrate 3 rises.
  • the heat generated in the coil pattern 4a of the first layer L1 is radiated, for example, on the surface of the coil pattern 4a or the surfaces of the heat radiation patterns 4t 0 to 4t 2 and 5s 0 to 5s 2 .
  • the heat generated by the coil patterns 4a for example, heat radiating fins 7a, and introduced from such 7b and terminals 6o the heat dissipation pattern 5s 5, 5s 6, 5s 9 of the third layer L3, via the insulating sheet 12 the heat sink 10 is dissipated.
  • the heat generated in the coil pattern 4b of the second layer L2 is diffused to, for example, the heat radiation patterns 4t 3 , 4t 4 and the heat radiation patterns 5s 1 , 5s 2 of the other layers L1, L3 from the heat radiation pins 7b, 7d, etc. 5s 7 , 5s 8, etc. Then, the heat is radiated from the surfaces of the heat radiation patterns 5s 1 and 5s 2 of the first layer L1, or transmitted from the heat radiation patterns 5s 7 and 5s 8 of the third layer L3 to the heat sink 10 to be radiated. Heat generated in the coil pattern 4c of the third layer L3 is, for example, transferred from the coil pattern 4c and heat radiation pattern 4t 5, 4t 6 to the heat sink 10, is radiated.
  • the total number of turns of the coil patterns 4a to 4c is the number of layers. More than twice. Therefore, the number of turns of the coil patterns 4a to 4c can be increased on the substrate 3 having a small number of layers.
  • the coil patterns 4a to 4c are wound twice on each of the layers L1 to L3, six-turn coil patterns 4a to 4c can be realized on the three-layer substrate 3.
  • the coil patterns 4a to 4c are drawn in a spiral shape by inner winding or outer winding.
  • the coil patterns 4a to 4c of the adjacent layers L1 to L3 are connected to each other at the inner end portions 4a 2 , 4b 2 , 4c 2 or the outer end portion 4b 1 through through holes 9a and 9b provided in the substrate 3. Yes.
  • the outer ends 4a 1 and 4c 1 of the coil patterns 4a and 4c of the first layer L1 and the third layer L3 are connected to the terminals 6o and 6i.
  • the substrate 3 can be downsized in the plate direction.
  • the coil patterns 4a to 4c of the adjacent layers L1 to L3 are connected to each other. It is possible to reduce the size of the substrate 3 in the direction of the plate surface while securely connecting the through holes 9a and 9b. Further, since the coil patterns 4a to 4c are connected to each other by the two through holes 9a and 9b penetrating the respective layers L1 to L3 of the substrate 3, it is easy to manufacture the substrate 3 on which these wirings are formed. it can.
  • the power input / output terminals 6i and 6o are provided outside the outer periphery of the coil patterns 4a to 4c, the arrangement of the terminals 6i and 6o and the through holes 9a and 9b and the wiring of the coil patterns 4a to 4c are easy. Can be. Further, the size of the outer periphery of the coil patterns 4a to 4c can be suppressed to be small, and further downsizing in the plate surface direction of the substrate 3 can be realized.
  • a coil pattern may be provided on each of the five or more odd layers of the substrate.
  • FIG. 6 is a plan view of the main part of each layer of the substrate 3 ′ of the magnetic device 1 ′ according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the magnetic device 1 ′ and shows a V′-V ′ cross section of FIG. 6.
  • a first layer L1 'as shown in FIG. 6A is provided on the surface (left end surface in FIG. 7) 3x of the substrate 3' of the magnetic device 1 '.
  • a fifth layer L5 as shown in FIG. 6E is provided on the back surface (the rightmost surface in FIG. 7) 3z of the substrate 3 '.
  • 'And a fourth layer L4 are provided.
  • the substrate 3 ′ has a total of five (odd number) layers L 1 ′ to L 5 including two surface layers L 1 ′ and L 5 and three inner layers L 2 ′, L 3 ′ and L 4. Further, the first layer L1 ′ is the first from the surface 3x side of the substrate 3 ′, the second layer L2 ′ is the second, the third layer L3 ′ is the third, the fourth layers L4, 5 are the fourth.
  • the fifth layer L5 is provided in the second.
  • the fifth layer L5 is the final layer on the backmost surface 3z side of the substrate 3 '.
  • Terminals 6i and 6o are embedded in the respective through holes 8a provided in the substrate 3 '.
  • Coil patterns 4e to 4i made of copper foil are provided on the respective layers L1 'to L5 of the substrate 3'.
  • the width, thickness, and cross-sectional area of the coil patterns 4e to 4i can reduce the amount of heat generated in the coil patterns 4e to 4i to some extent even when a predetermined large current is applied while achieving the predetermined performance of the coil. It is set so that heat can be radiated from the surfaces of the coil patterns 4e to 4i.
  • the coil patterns 4e to 4i are wound a plurality of times in the same direction around the opening 3m in the layers L1 'to L5.
  • the terminals 6i and 6o are provided outside the outer periphery of the coil patterns 4e to 4i.
  • the outer end portion 4e 1 of the coil pattern 4e is connected to the terminal 6o through the pad 8b and the through hole 8a.
  • Coil pattern 4e is around the opening 3m from the outer end portion 4e 1, 2-turn are wound (inner winding) toward the inner clockwise.
  • the inner end portion 4e 2 of the coil pattern 4e as shown in FIG. 7, the inner end portion 4f 2 of the coil pattern 4f of the 'second layer L2 adjacent to the rear surface 3z side of' the substrate 3, are connected by vias 9c ing.
  • the coil pattern 4f is wound twice from the inner end 4f2 around the opening 3m in the clockwise direction (outward). Outside winding).
  • Outer end portion 4f 1 coil pattern 4f as shown in FIG. 7, the outer end portion 4g 1 coil pattern 4g of 'third layer L3 adjacent to the rear surface 3z side of' the substrate 3, are connected by a via 9d ing.
  • the coil pattern. 4g from the outer end portion 4g 1, are wound 2 turns of toward the inner clockwise around the opening 3m ( Inner winding).
  • the inner end portion 4g 2 of the coil pattern 4g as shown in FIG. 7, the inner end portion 4h 2 of the coil pattern 4h of the fourth layer L4 adjacent to the rear surface 3z of the substrate 3 ', and is connected by a via 9e Yes.
  • the coil pattern 4h is wound twice from the inner end 4h2 around the opening 3m in the clockwise direction (outer). Winding).
  • Outer end portion 4h 1 coil pattern 4h as shown in FIG. 7, the inner end portion 4i 2 of coil patterns 4i of the fifth layer L5 adjacent the rear surface 3z of the substrate 3 ', and is connected by a via 9f Yes.
  • the coil patterns of two adjacent layers different from each other are connected to each other by separate vias 9c to 9f.
  • the vias 9c to 9f are made of IVH (Interstitial) Via Hole) that does not penetrate the substrate 3 '.
  • a plurality of vias 9c to 9f are provided with a small diameter as shown in FIG. 6 in order to achieve a predetermined direct current resistance performance.
  • the insides of the vias 9c to 9f may be filled with copper or the like.
  • the number of vias 9c to 9f is set between the inner ends 4e 2 and 4f 2 of the coil patterns 4e and 4f, between the outer ends 4f 1 and 4g 1 of the coil patterns 4f and 4g, the coil There are four locations between the inner ends 4g 2 and 4h 2 of the patterns 4g and 4h, and between the outer end 4h 1 of the coil pattern 4h and the inner end 4i 2 of the coil pattern 4i. This is one less than the number of layers (5) of the substrate 3 ′ provided with the coil patterns 4e to 4i.
  • the number of vias 9c to 9f in the plate surface direction of the substrate 3 ′ is such that the positions of the inner ends 4e 2 to 4h 2 of the coil patterns 4e to 4h and the outer ends 4b of the coil patterns 4b to 4h. 1 to 4h 1 and two positions of the inner end 4i 2 of the coil pattern 4i.
  • the vias 9c and 9e are located closer to the opening 3m than the vias 9d and 9f, and are inside the winding circumference of the coil patterns 4e to 4i.
  • the vias 9c to 9f are examples of the “interlayer connection portion” in the present invention.
  • the vias 9c to 9f are provided with one via having a diameter larger than the vias 9c to 9f, and the coil patterns 4e to 4i in different layers L1 'to L5 depending on the vias. May be connected.
  • coil pattern 4i is from the inner end portion 4i 2, around the opening 3m is wound 2 turns of outwardly clockwise (outer Winding).
  • the outer end 4i 1 of the coil pattern 4i is connected to the terminal 6i through the pad 8b and the through hole 8a.
  • the coil patterns 4e to 4i of the substrate 3 ′ are wound on the fifth layer L5 from the starting terminal 6i around the opening 3m around the opening 3m, and then via the via 9f. , Connected to the fourth layer L4.
  • the coil patterns 4e to 4i are connected to the third layer L3 'via the via 9e after the third and fourth turns are wound around the opening 3m in the fourth layer L4.
  • the coil patterns 4e to 4i are connected to the second layer L2 ′ via the via 9d after the fifth and sixth turns are wound around the opening 3m in the third layer L3 ′.
  • the coil patterns 4e to 4i are connected to the first layer L1 ′ via the via 9c after the seventh and eighth turns are wound around the opening 3m in the second layer L2 ′.
  • the coil patterns 4e to 4i are connected to the terminal 6o as the end point after the ninth and tenth times are wound around the opening 3m in the first layer L1 '. That is, ten coil patterns 4e to 4i are formed on the five-layer substrate 3 '.
  • the current flowing through the magnetic device 1 ′ is also input from the terminal 6i as described above, and the coil pattern 4i, the via 9f, the coil pattern 4h, the via 9e, the coil pattern 4g, the via 9d, the coil pattern 4f, the via 9c, and After flowing in the order of the coil pattern 4e, it is outputted from the terminal 6o.
  • the total number of turns of the coil patterns 4e to 4i is the number of layers. More than twice the number. Therefore, the number of turns of the coil patterns 4e to 4i can be increased on the substrate 3 'having a small number of layers. In this example, 10-turn coil patterns 4e to 4i can be realized on the 5-layer substrate 3 '.
  • the coil patterns 4e to 4i are wound around the layers L1 ′ to L5 in a spiral shape by inner winding or outer winding.
  • the coil patterns 4e to 4i of the adjacent layers L1 ′ to L5 are connected to each other at the inner end portions 4e 2 to 4i 2 or the outer end portions 4f 1 to 4h 2 by vias 9c to 9f provided on the substrate 3 ′.
  • the outer end portions 4e 1 and 4i 1 of the coil patterns 4e and 4i of the first layer L1 ′ and the fifth layer L5 are connected to the terminals 6o and 6i.
  • the substrate 3 ′ can be downsized in the plate surface direction.
  • the vias 9c to 9f are provided at two locations where the inner ends 4e 2 to 4i 2 and the outer ends 4f 1 to 4h 1 of the coil patterns 4e to 4i in the plate surface direction of the substrate 3 ′ come, While ensuring the current paths of the patterns 4e to 4i, it is possible to achieve further downsizing in the direction of the plate surface of the substrate 3 ′.
  • a coil pattern may be provided on each of three or more odd layers.
  • the first layer is formed as shown in FIG. 6A from the surface side of the substrate, and the final layer is formed as shown in FIG.
  • the even-numbered layers may be formed as shown in FIGS. 6B and 6D, and the other odd-numbered layers may be formed as shown in FIG.
  • the coil patterns 4a to 4c and 4e to 4i are wound twice around the opening 3m into which the central convex portion 2m of the core 2a is inserted.
  • the invention is not limited to this.
  • an opening made of a through hole is provided in the substrate, and the convex portions 2m and 2L are provided.
  • the coil pattern may be wound three or more times around two or more openings around which 2r is inserted.
  • through holes 9a and 9b and vias 9c to 9f are provided in the substrates 3 and 3 'as interlayer connection portions.
  • the present invention is not limited to this.
  • an interlayer connection portion made of other conductors such as terminals, pins, and solder may be provided on the substrate so that coil patterns of different layers are connected to each other.
  • the terminals 6i and 6o made of copper pins are provided on the substrates 3 and 3 'as the terminal portions.
  • the present invention is not limited to this.
  • the terminals 6i and 6o may be omitted, and the through holes 8a and the pads 8b may be provided as terminal portions.
  • the cathodes of the diodes D1 and D2 of the rectifier circuit 54 are connected to the terminal portions 8a and 8b (input side) of the coil pattern 4a by soldering.
  • One end of the capacitor C of the smoothing circuit 55 and one end of a line connected to the output voltage detection circuit 59 and the output terminal T3 may be connected to the terminal portions 8a and 8b (output side) by soldering.
  • the present invention can be applied to a magnetic device to be used. Further, the present invention can be applied to a magnetic device other than a vehicle, for example, used in a switching power supply device for electronic equipment.

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Abstract

　基板（３）の３以上の奇数個の各層（Ｌ１～Ｌ３）において、コア（２ａ）が挿入される開口部（３ｍ）の周囲に、コイルパターン（４ａ～４ｃ）を同方向に複数回巻回する。基板（３）の表面側にある第１層（Ｌ１）では、コイルパターン（４ａ）を内に向かって巻回し、第２層（Ｌ２）では、コイルパターン（４ｂ）を外に向かって巻回し、基板（３）の裏面側にある第３層（Ｌ３）では、コイルパターン（４ｃ）を外に向かって巻回する。コイルパターン（４ａ）の内端部（４ａ２）とコイルパターン（４ｂ）の内端部（４ｂ２）をスルーホール（９ａ）により接続し、コイルパターン（４ｂ）の外端部（４ｂ１）とコイルパターン（４ｃ）の内端部（４ｃ２）をスルーホール（９ｂ）により接続する。電力入出力用の一方の端子（６ｏ）にコイルパターン（４ａ）の外端部（４ａ１）を接続し、他方の端子（６ｉ）にコイルパターン（４ｃ）の外端部（４ｃ１）を接続する。

Description

磁気デバイス
　本発明は、磁性体から成るコアと、コイルパターンが形成された基板とを備えた、チョークコイルやトランスなどの磁気デバイスに関する。
　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。
　特許文献１および２には、コイルの巻線が、基板に形成されたコイルパターンから成る磁気デバイスが開示されている。この磁気デバイスでは、基板に、コアの凸部を挿入する開口部が設けられている。基板の各層には、開口部の周囲に巻回されるように、コイルパターンが設けられている。異なる層のコイルパターン同士は、スルーホールなどの層間接続部により接続されている。コイルパターンに対する電力の入出力は、ピンやスルーホールなどの一対の端子部を介して行われる。
　また、特許文献１では、基板の偶数個の各層に、コイルパターンをＮ（１以上の整数）＋１ターン設け、最も内側の巻線部分の幅を他の巻線部分の幅の半分にしている。そして、隣り合う２つの層の最も内側の巻線部分同士を、スルーホールにより並列に接続して、全体のコイルパターンの巻き数を２Ｎ＋１ターンにしている。また、特許文献２では、基板の偶数個の各層に、コイルパターンを０．５～２ターン設けている。
特開２００２－２８０２３０号公報 特開平８－６９９３５号公報
　基板の各層にコイルパターンを複数回巻回したり、コイルパターンを設ける基板の層数を増やしたりすると、全体の巻き数が多くなって、コイルの所定の性能を達成することができる。しかし、コイルパターンの引き回しや接続などの配線が難しくなったり、基板の板面方向や厚み方向への大型化を招いたりしてしまう。
　本発明の課題は、少ない層数でコイルパターンの巻き数を多くしつつ、コイルパターンの配線を容易にすることができる磁気デバイスを提供することである。
　本発明による磁気デバイスは、コアと、コアが挿入される開口部を有する基板とを備え、基板の複数の層にコイルパターンが開口部の周囲に巻回されるように設けられ、異なる層のコイルパターン同士が層間接続部により接続され、一対の端子部によりコイルパターンに対して電力が入出力される。基板の３以上の奇数個の各層に、コイルパターンが同じ方向に複数回巻回されるように設けられている。そのうち基板の最も裏面側にある最終層では、コイルパターンが外に向かって巻回され、最終層以外の基板の表面側から奇数番目の各層では、コイルパターンが内に向かって巻回され、偶数番目の各層では、コイルパターンが外に向かって巻回されている。また、奇数番目の各層のコイルパターンの内端部と、基板の裏面側に隣り合う偶数番目の各層のコイルパターンの内端部とは、それぞれ別個の層間接続部により接続されている。偶数番目の各層のコイルパターンの外端部と、基板の裏面側に隣り合う奇数番目の各層のコイルパターンの外端部または最終層のコイルパターンの内端部とは、それぞれ別個の層間接続部により接続されている。さらに、基板の表面側から１番目の層にあるコイルパターンの外端部は、一対の端子部の一方に接続され、最終層にあるコイルパターンの外端部は、一対の端子部の他方に接続されている。
　これにより、基板の３以上の奇数個の各層に、コイルパターンが複数回巻回されるので、全体としてコイルパターンの巻き数が、該奇数個の２倍以上となり、少ない層数でコイルパターンの巻き数を多くすることができる。また、各層でコイルパターンが内巻きまたは外巻きで渦巻き状に引き回され、隣り合う層のコイルパターン同士が内端部または外端部で、基板に設けられた層間接続部により接続される。このため、たとえば、別途リード線などを用いた基板外配線で端子部とコイルパターンを接続する必要がなく、コイルパターンの配線を容易にすることができる。さらに、コイルパターンや層間接続部を基板の開口部の近傍に寄せて配置することで、基板の板面方向への小型化を実現することができる。
　また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、基板は３層基板から成り、、基板の最も表面側にある第１層では、コイルパターンが内に向かって巻回され、基板の表面側から２番目の第２層では、コイルパターンが外に向かって巻回され、基板の最も裏面側にある第３層では、コイルパターンが外に向かって巻回されていてもよい。また、層間接続部は、第１層にあるコイルパターンの内端部と、第２層にあるコイルパターンの内端部とを接続する第１層間接続部と、第２層にあるコイルパターンの外端部と、第３層にあるコイルパターンの内端部とを接続する第２層間接続部とから成り、第１層にあるコイルパターンの外端部は、一対の端子部の一方に接続され、第３層にあるコイルパターンの外端部は、一対の端子部の他方に接続されていてもよい。
　また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、第１層間接続部および第２層間接続部は、基板の各層を貫通していてもよい。
　また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、基板の５以上の奇数個の各層に、コイルパターンが設けられ、各層間接続部は、基板を貫通しないビアから成るようにしてもよい。
　さらに、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、一対の端子部は、コイルパターンの外周より外側に設けられていてもよい。
　本発明によれば、少ない層数でコイルパターンの巻き数を多くしつつ、コイルパターンの配線を容易にすることができる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。 第１実施形態による磁気デバイスの基板の各層の平面図である。 図３のＹ－Ｙ断面図である。 図３のＶ－Ｖ断面図である。 第２実施形態による磁気デバイスの基板の各層の要部の平面図である。 図６のＶ’－Ｖ’断面図である。
　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において、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、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の両端には、電力を入出力するための一対の端子６ｉ、６ｏが設けられている。
　次に、第１実施形態の磁気デバイス１の構造を、図２～図５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（後述する磁気デバイス１’も同様）。図３は、磁気デバイス１の基板３の各層の平面図である。図４および図５は、磁気デバイス１の断面図であって、図４は、図３のＹ－Ｙ断面を示し、図５は、図３のＶ－Ｖ断面を示している。
　図２に示すように、コア２ａ、２ｂは、Ｅ字形の上コア２ａと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に示すように、一列に並んでいる。図２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４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。
　基板３は、絶縁体から成る薄板状の基材の各層に、厚みの厚い銅箔（導体）でパターンが形成された厚銅箔基板から構成されている。本実施形態では、基板３に他の電子部品や回路が設けられていないが、実際に磁気デバイス１を図１のスイッチング電源装置１００で使用する場合、同一基板上に磁気デバイス１とスイッチング電源装置１００の他の電子部品や回路が設けられる（後述の磁気デバイス１’も同様）。
　基板３の表面（図２および図４で上面）３ｘには、図３（ａ）に示すような第１層Ｌ１が設けられている。基板３の裏面（図２および図４で下面）３ｚには、図３（ｃ）に示すような第３層Ｌ３が設けられている。図４および図５に示すように、第１層Ｌ１と第３層Ｌ３の間には、図３（ｂ）に示すような第２層Ｌ２が設けられている。
　つまり、基板３は、２つの表層Ｌ１、Ｌ３と、１つの内層Ｌ２の、計３つ（奇数個）の層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を有している。また、第１層Ｌ１は、基板３の表面３ｘ側から１番目（奇数番目）の層であり、第２層Ｌ２は、基板３の表面３ｘ側から２番目（偶数番目）の層であり、第３層Ｌ３は、最も裏面３ｚ側にある最終層である。
　基板３には、大径の円形の貫通孔から成る開口部３ｍと、切欠き３Ｌ、３ｒが設けられている。図２～図４に示すように、開口部３ｍには、コア２ａの中央の凸部２ｍが挿入され、左右にある切欠き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。
　また、基板３には、小径で円形の貫通孔３ａが２つ設けられている。各貫通孔３ａには、図２に示すように、各ねじ１１が挿入される。基板３の裏面３ｚをヒートシンク１０の上面（フィン１０ｆと反対の面）と対向させる。そして、各ねじ１１を基板３の表面３ｘ側から各貫通孔３ａに貫通させて、ヒートシンク１０の各ねじ孔１０ａに螺合する。これにより、図４および図５に示すように、基板３の裏面３ｚ側にヒートシンク１０が近接状態で固定される。ねじ１１の軸部１１ｂより大径の頭部１１ａは、基板３の表面３ｘ側に配置される（図３（ａ）参照）。
　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と隙間なく密着する。
　また、基板３には、図３に示すように、スルーホール８ａ、８ｄ、９ａ、９ｂ、パッド８ｂ、８ｃ、端子６ｉ、６ｏ、パターン４ａ～４ｄ、４ｔ０～４ｔ６、５ｓ０～５ｓ９、およびピン７ａ～７ｄといった導体が設けられている。スルーホール８ａ、８ｄ、９ａ、９ｂ、端子６ｉ、６ｏ、およびピン７ａ～７ｄは、基板３を貫通するように設けられている。
　一対のスルーホール８ａのうち、一方のスルーホール８ａには、端子６ｉが埋設され、他方のスルーホール８ａには、端子６ｏが埋設されている。これら一対の端子６ｉ、６ｏは、銅ピンから成る。第１層Ｌ１と第３層Ｌ３の端子６ｉ、６ｏの周囲には、スルーホール８ａのパッド８ｂが設けられている。パッド８ｂは、銅箔から成る。端子６ｉ、６ｏやパッド８ｂの表面には、銅めっきが施されている。端子６ｉ、６ｏは、本発明の「端子部」の一例である。
　複数の大径のスルーホール８ｄには、放熱ピン７ａ～７ｄがそれぞれ埋め込まれている。放熱ピン７ａ～７ｄは、銅ピンから成る。第１層Ｌ１と第３層Ｌ３の放熱ピン７ａ～７ｆの周囲には、銅箔から成るパッド８ｃが設けられている。放熱ピン７ａ～７ｄやパッド８ｃの表面には、銅めっきが施されている。
　基板３の各層Ｌ１～Ｌ３には、コイルパターン４ａ～４ｃと放熱パターン４ｔ０～４ｔ６、５ｓ０～５ｓ９が設けられている。各パターン４ａ～４ｄ、４ｔ０～４ｔ６、５ｓ０～５ｓ９は、銅箔から成る。第１層Ｌ１の各パターン４ａ、４ｔ０～４ｔ２、５ｓ０～５ｓ２の表面には、絶縁加工が施されている。
　コイルパターン４ａ～４ｃは、基板３の板面方向と平行な帯状に形成されている。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、しかもコイルパターン４ａ～４ｃの表面から放熱できるように設定されている。
　図３に示すように、各コイルパターン４ａ～４ｃは、各層Ｌ１～Ｌ３でコア２ａの中央の凸部２ｍが挿入される開口部３ｍの周囲に同じ方向に複数回巻回されている。コイルパターン４ａ～４ｃに対して電力を入出力する一対の端子６ｉ、６ｏは、コイルパターン４ａ～４ｃの外周より外側に設けられている。
　図３（ａ）に示すように、第１層Ｌ１において、コイルパターン４ａの外端部４ａ１は、パッド８ｂおよびスルーホール８ａを介して端子６ｏと接続されている。コイルパターン４ａは、外端部４ａ１から開口部３ｍの周囲に、時計回りで内に向かって２回巻回されている（内巻き）。コイルパターン４ａの内端部４ａ２は、図５に示すように、基板３の裏面３ｚ側に隣り合う第２層Ｌ２のコイルパターン４ｂの内端部４ｂ２と、スルーホール９ａにより接続されている。
　図３（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２において、コイルパターン４ｂは、内端部４ｂ２から、開口部３ｍの周囲に時計回りで外に向かって２回巻回されている（外巻き）。コイルパターン４ｂの外端部４ｂ１は、図５に示すように、基板３の裏面３ｚ側に隣り合う第３層Ｌ３のコイルパターン４ｃの内端部４ｃ２と、スルーホール９ｂにより接続されている。
　つまり、異なる隣り合った２つの層のコイルパターン同士は、別個のスルーホール９ａ、９ｂによりそれぞれ接続されている。各スルーホール９ａ、９ｂは、所定の直流抵抗の性能を達成するため、図３に示すように小径で複数設けられている。各スルーホール９ａ、９ｂの表面には、銅めっきが施されている。各スルーホール９ａ、９ｂの内側は、銅などで埋められていてもよい。
　図３に示すように、基板３の板面方向における、スルーホール９ａ、９ｂの設置箇所数は、コイルパターン４ａ、４ｂの内端部４ａ２、４ｂ２がある位置と、コイルパターン４ｂの外端部４ｂ１とコイルパターン４ｃの内端部４ｃ２がある位置の２箇所である。これは、コイルパターン４ａ～４ｃが設けられた基板３の層数（３個）より１つ少なくなっている。スルーホール９ｂの設置箇所より、スルーホール９ａの設置箇所の方が、開口部３ｍに近くて、コイルパターン４ａ～４ｃの巻回周の内側にある。
　スルーホール９ａ、９ｂは、本発明の「層間接続部」の一例である。また、スルーホール９ａは、本発明の「第１層間接続部」の一例であり、スルーホール９ｂは、本発明の「第２層間接続部」の一例である。
　他の例として、各スルーホール９ａ、９ｂの設置箇所に、該スルーホール９ａ、９ｂより大径のスルーホールをそれぞれ１つずつ設けて、該スルーホールにより異なる層Ｌ１～Ｌ３にあるコイルパターン４ａ～４ｃ同士を接続してもよい。
　スルーホール９ａ、９ｂを形成し易くするため、第１層Ｌ１のスルーホール９ｂの周辺と、第３層Ｌ３のスルーホール９ａの周辺には、銅箔から成る小パターン４ｄがそれぞれ設けられている。それぞれのスルーホール９ａ、９ｂと小パターン４ｄは接続されている。第１層Ｌ１の小パターン４ｄの表面には、絶縁加工が施されている。
　図３（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３において、コイルパターン４ｃは、内端部４ｃ２から、開口部３ｍの周囲に時計回りで外に向かって２回巻回されている（外巻き）。コイルパターン４ｃの外端部４ｃ１は、パッド８ｂおよびスルーホール８ａを介して端子６ｉと接続されている。
　上記により、基板３のコイルパターン４ａ～４ｃは、第３層Ｌ３で、起点である端子６ｉから、開口部３ｍ（およびコア２ａの凸部２ｍ）の周囲に１回目と２回目が巻かれた後、スルーホール９ｂを経由して、第２層Ｌ２に接続される。次に、コイルパターン４ａ～４ｃは、第２層Ｌ２で、開口部３ｍの周囲に３回目と４回目が巻かれた後、スルーホール９ａを経由して、第１層Ｌ１に接続される。そして、コイルパターン４ａ～４ｃは、第１層Ｌ１で、開口部３ｍの周囲に５回目と６回目が巻かれた後、終点である端子６ｏに接続される。つまり、３層基板３に６巻のコイルパターン４ａ～４ｃが形成されている。
　磁気デバイス１に流れる電流も、上記のように、端子６ｉから入力されて、コイルパターン４ｃ、スルーホール９ｂ、コイルパターン４ｂ、スルーホール９ａ、およびコイルパターン４ａの順に流れた後、端子６ｏから出力される。
　図３に示すように、基板３の各層Ｌ１～Ｌ３の空き領域には、放熱パターン４ｔ０～４ｔ６、５ｓ０～５ｓ９が設けられている。そのうち、放熱パターン４ｔ０～４ｔ６は、コイルパターン４ａ～４ｃの一部を基板３の板面方向に広げることにより、コイルパターン４ａ～４ｃと一体で設けられている。放熱パターン５ｓ０～５ｓ９は、基板３の板面方向に広がるように、コイルパターン４ａ～４ｃと別体で設けられている。また、放熱パターン５ｓ０～５ｓ９同士も別体になっている。
　各層Ｌ１～Ｌ３において、パターン４ａ～４ｄ、４ｔ０～４ｔ６、５ｓ０～５ｓ９は、ねじ１１に対して絶縁されている。図３（ａ）に示すように、第１層Ｌ１において、端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、近傍にある放熱パターン４ｔ０に対して絶縁されている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、放熱パターン４ｔ２と接続され、放熱パターン５ｓ０に対して絶縁されている。
　図３（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２において、端子６ｉ、６ｏとこれらの周囲のスルーホール８ａは、近傍にある放熱パターン５ｓ３、４ｔ３に対して絶縁されている。図３（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３において、端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａは、近傍にある放熱パターン４ｔ５と接続されている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａは、近傍にある放熱パターン５ｓ９と接続され、放熱パターン４ｔ６に対して絶縁されている。
　図３に示すように、放熱ピン７ａとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、第１層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０、第２層Ｌ２の放熱パターン５ｓ３、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ５が接続されている。放熱ピン７ｂとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ１、第２層Ｌ２の放熱パターン４ｔ３、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ７が接続されている。
　放熱ピン７ｃとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、第１層Ｌ１の放熱パターン４ｔ１、第２層Ｌ２の放熱パターン５ｓ４、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ６が接続されている。放熱ピン７ｄとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ２、第２層Ｌ２の放熱パターン４ｔ４、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ８が接続されている。
　コイルパターン４ａ～４ｃには大電流が流れるため、コイルパターン４ａ～４ｃが発熱源となって、基板３の温度が上昇する。第１層Ｌ１のコイルパターン４ａで発生した熱は、たとえば、コイルパターン４ａの表面や放熱パターン４ｔ０～４ｔ２、５ｓ０～５ｓ２の表面で放熱される。また、コイルパターン４ａで発生した熱は、たとえば、放熱ピン７ａ、７ｂや端子６ｏなどから第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ５、５ｓ６、５ｓ９などに伝わって、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。
　第２層Ｌ２のコイルパターン４ｂで発生した熱は、たとえば、放熱パターン４ｔ３、４ｔ４などに拡散され、放熱ピン７ｂ、７ｄなどから他の層Ｌ１、Ｌ３の放熱パターン５ｓ１、５ｓ２、５ｓ７、５ｓ８などに伝わる。そして、その熱は、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ１、５ｓ２の表面などから放熱されたり、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ７、５ｓ８からヒートシンク１０に伝わって、放熱されたりする。第３層Ｌ３のコイルパターン４ｃで発生した熱は、たとえば、コイルパターン４ｃや放熱パターン４ｔ５、４ｔ６からヒートシンク１０に伝わって、放熱される。
　上記第１実施形態によると、基板３の３個の各層Ｌ１～Ｌ３に、コイルパターン４ａ～４ｃが複数回巻回されているので、全体としてコイルパターン４ａ～４ｃの巻き数が、層数の２倍以上になる。このため、少ない層数の基板３において、コイルパターン４ａ～４ｃの巻き数を多くすることができる。本例では、各層Ｌ１～Ｌ３に、コイルパターン４ａ～４ｃが２回ずつ巻回されているので、３層基板３に６巻きのコイルパターン４ａ～４ｃを実現することができる。
　また、各層Ｌ１～Ｌ３でコイルパターン４ａ～４ｃが内巻きまたは外巻きで渦巻き状に引き回されている。そして、隣り合う層Ｌ１～Ｌ３のコイルパターン４ａ～４ｃ同士が内端部４ａ２、４ｂ２、４ｃ２または外端部４ｂ１で、基板３に設けられたスルーホール９ａ、９ｂにより接続されている。また、第１層Ｌ１や第３層Ｌ３のコイルパターン４ａ、４ｃの外端部４ａ１、４ｃ１が、端子６ｏ、６ｉと接続されている。このため、たとえば、別途リード線などを用いた基板外配線（空中配線ともいう。）で端子６ｏ、６ｉとコイルパターン４ａ、４ｃを接続する必要がなく、コイルパターン４ａ～４ｃの配線を容易にすることができる。さらに、コイルパターン４ａ～４ｃやスルーホール９ａ、９ｂを基板３の開口部３ｍの近傍に寄せて配置することで、基板３の板面方向への小型化を実現することができる。
　また、スルーホール９ａ、９ｂの設置箇所数を、コイルパターン４ａ～４ｃが設けられた基板３の層数より１つ少なくしているので、隣り合う層Ｌ１～Ｌ３のコイルパターン４ａ～４ｃ同士をスルーホール９ａ、９ｂにより確実に接続しつつ、基板３の板面方向へのより小型化を実現することができる。また、基板３の各層Ｌ１～Ｌ３を貫通する２箇所のスルーホール９ａ、９ｂによりコイルパターン４ａ～４ｃ同士を接続しているので、これらの配線を形成する基板３の製造を容易にすることができる。
　また、電力入出力用の端子６ｉ、６ｏを、コイルパターン４ａ～４ｃの外周より外側に設けているので、端子６ｉ、６ｏとスルーホール９ａ、９ｂの配置やコイルパターン４ａ～４ｃの配線を容易にすることができる。また、コイルパターン４ａ～４ｃの外周の大きさを小さく抑えて、基板３の板面方向へのより小型化を実現することができる。
　上記第１実施形態では、３層基板３の各層Ｌ１～Ｌ３にコイルパターン４ａ～４ｃを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。下記の第２実施形態のように、基板の５以上の奇数個の各層にコイルパターンを設けてもよい。
　図６は、第２実施形態による磁気デバイス１’の基板３’の各層の要部の平面図である。図７は、磁気デバイス１’の断面図であって、図６のＶ’－Ｖ’断面を示している。
　磁気デバイス１’の基板３’の表面（図７で左端の面）３ｘには、図６（ａ）に示すような第１層Ｌ１’が設けられている。基板３’の裏面（図７で右端の面）３ｚには、図６（ｅ）に示すような第５層Ｌ５が設けられている。図７に示すように、第１層Ｌ１’と第５層Ｌ５の間には、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような、第２層Ｌ２’、第３層Ｌ３’、および第４層Ｌ４が設けられている。
　つまり、基板３’は、２つの表層Ｌ１’、Ｌ５と、３つの内層Ｌ２’、Ｌ３’、Ｌ４の、計５つ（奇数個）の層Ｌ１’～Ｌ５を有している。また、基板３’の表面３ｘ側から１番目には第１層Ｌ１’、２番目には第２層Ｌ２’、３番目には第３層Ｌ３’、４番目には第４層Ｌ４、５番目には第５層Ｌ５がそれぞれ設けられている。第５層Ｌ５は、基板３’の最も裏面３ｚ側にある最終層である。
　基板３’に設けられた各スルーホール８ａには、端子６ｉ、６ｏがそれぞれ埋設されている。基板３’の各層Ｌ１’～Ｌ５には、銅箔から成るコイルパターン４ｅ～４ｉが設けられている。コイルパターン４ｅ～４ｉ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、所定の大電流を流しても、コイルパターン４ｅ～４ｉでの発熱量をある程度に抑制して、しかもコイルパターン４ｅ～４ｉの表面から放熱できるように設定されている。
　各コイルパターン４ｅ～４ｉは、各層Ｌ１’～Ｌ５で開口部３ｍの周囲に同じ方向に複数回巻回されている。端子６ｉ、６ｏは、コイルパターン４ｅ～４ｉの外周より外側に設けられている。
　図６（ａ）に示すように、第１層Ｌ１’において、コイルパターン４ｅの外端部４ｅ１は、パッド８ｂおよびスルーホール８ａを介して端子６ｏと接続されている。コイルパターン４ｅは、外端部４ｅ１から開口部３ｍの周囲に、時計回りで内に向かって２回巻回されている（内巻き）。コイルパターン４ｅの内端部４ｅ２は、図７に示すように、基板３’の裏面３ｚ側に隣り合う第２層Ｌ２’のコイルパターン４ｆの内端部４ｆ２と、ビア９ｃにより接続されている。
　図６（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２’において、コイルパターン４ｆは、内端部４ｆ２から、開口部３ｍの周囲に時計回りで外に向かって２回巻回されている（外巻き）。コイルパターン４ｆの外端部４ｆ１は、図７に示すように、基板３’の裏面３ｚ側に隣り合う第３層Ｌ３’のコイルパターン４ｇの外端部４ｇ１と、ビア９ｄにより接続されている。
　図６（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３’において、コイルパターン４ｇは、外端部４ｇ１から、開口部３ｍの周囲に時計回りで内に向かって２回巻回されている（内巻き）。コイルパターン４ｇの内端部４ｇ２は、図７に示すように、基板３’の裏面３ｚ側に隣り合う第４層Ｌ４のコイルパターン４ｈの内端部４ｈ２と、ビア９ｅにより接続されている。
　図６（ｄ）に示すように、第４層Ｌ４において、コイルパターン４ｈは、内端部４ｈ２から、開口部３ｍの周囲に時計回りで外に向かって２回巻回されている（外巻き）。コイルパターン４ｈの外端部４ｈ１は、図７に示すように、基板３’の裏面３ｚ側に隣り合う第５層Ｌ５のコイルパターン４ｉの内端部４ｉ２と、ビア９ｆにより接続されている。
　つまり、異なる隣り合った２つの層のコイルパターン同士は、別個のビア９ｃ～９ｆによりそれぞれ接続されている。ビア９ｃ～９ｆは、図７に示すように、基板３’を貫通しないＩＶＨ（Interstitial Via Hole）から成る。また、各ビア９ｃ～９ｆは、所定の直流抵抗の性能を達成するため、図６に示すように小径で複数設けられている。各ビア９ｃ～９ｆの内側は、銅などで埋められていてもよい。
　図６に示すように、ビア９ｃ～９ｆの設置箇所数は、コイルパターン４ｅ、４ｆの内端部４ｅ２、４ｆ２間、コイルパターン４ｆ、４ｇの外端部４ｆ１、４ｇ１間、コイルパターン４ｇ、４ｈの内端部４ｇ２、４ｈ２間、およびコイルパターン４ｈの外端部４ｈ１とコイルパターン４ｉの内端部４ｉ２の間の、４箇所である。これは、コイルパターン４ｅ～４ｉが設けられた基板３’の層数（５個）より１つ少なくなっている。
　また、基板３’の板面方向における、ビア９ｃ～９ｆの設置箇所数は、コイルパターン４ｅ～４ｈの内端部４ｅ２～４ｈ２がある位置と、コイルパターン４ｂ～４ｈの外端部４ｂ１～４ｈ１とコイルパターン４ｉの内端部４ｉ２がある位置の、２箇所である。この基板３’の板面方向における、ビア９ｄ、９ｆの設置箇所より、ビア９ｃ、９ｅの設置箇所の方が、開口部３ｍに近くて、コイルパターン４ｅ～４ｉの巻回周の内側にある。ビア９ｃ～９ｆは、本発明の「層間接続部」の一例である。
　他の例として、各ビア９ｃ～９ｆの設置箇所に、該ビア９ｃ～９ｆより大径のビアをそれぞれ１つずつ設けて、該ビアにより異なる層Ｌ１’～Ｌ５にあるコイルパターン４ｅ～４ｉ同士を接続してもよい。
　図６（ｅ）に示すように、第５層Ｌ５において、コイルパターン４ｉは、内端部４ｉ２から、開口部３ｍの周囲に時計回りで外に向かって２回巻回されている（外巻き）。コイルパターン４ｉの外端部４ｉ１は、パッド８ｂおよびスルーホール８ａを介して端子６ｉと接続されている。
　上記により、基板３’のコイルパターン４ｅ～４ｉは、第５層Ｌ５で、起点である端子６ｉから、開口部３ｍの周囲に１回目と２回目が巻かれた後、ビア９ｆを経由して、第４層Ｌ４に接続される。次に、コイルパターン４ｅ～４ｉは、第４層Ｌ４で、開口部３ｍの周囲に３回目と４回目が巻かれた後、ビア９ｅを経由して、第３層Ｌ３’に接続される。次に、コイルパターン４ｅ～４ｉは、第３層Ｌ３’で、開口部３ｍの周囲に５回目と６回目が巻かれた後、ビア９ｄを経由して、第２層Ｌ２’に接続される。次に、コイルパターン４ｅ～４ｉは、第２層Ｌ２’で、開口部３ｍの周囲に７回目と８回目が巻かれた後、ビア９ｃを経由して、第１層Ｌ１’に接続される。そして、コイルパターン４ｅ～４ｉは、第１層Ｌ１’で、開口部３ｍの周囲に９回目と１０回目が巻かれた後、終点である端子６ｏに接続される。つまり、５層基板３’に１０巻のコイルパターン４ｅ～４ｉが形成されている。
　磁気デバイス１’に流れる電流も、上記のように、端子６ｉから入力されて、コイルパターン４ｉ、ビア９ｆ、コイルパターン４ｈ、ビア９ｅ、コイルパターン４ｇ、ビア９ｄ、コイルパターン４ｆ、ビア９ｃ、およびコイルパターン４ｅの順に流れた後、端子６ｏから出力される。
　上記第２実施形態によると、基板３’の５個の各層Ｌ１’～Ｌ５に、コイルパターン４ｅ～４ｉが複数回巻回されているので、全体としてコイルパターン４ｅ～４ｉの巻き数が、層数の２倍以上になる。このため、少ない層数の基板３’において、コイルパターン４ｅ～４ｉの巻き数を多くすることができる。本例では、５層基板３’に１０巻きのコイルパターン４ｅ～４ｉを実現することができる。
　また、各層Ｌ１’～Ｌ５でコイルパターン４ｅ～４ｉが内巻きまたは外巻きで渦巻き状に引き回されている。そして、隣り合う層Ｌ１’～Ｌ５のコイルパターン４ｅ～４ｉ同士が内端部４ｅ２～４ｉ２または外端部４ｆ１～４ｈ２で、基板３’に設けられたビア９ｃ～９ｆにより接続されている。また、第１層Ｌ１’や第５層Ｌ５のコイルパターン４ｅ、４ｉの外端部４ｅ１、４ｉ１が、端子６ｏ、６ｉと接続されている。このため、たとえば、別途リード線などを用いた基板外配線で端子６ｏ、６ｉとコイルパターン４ｅ、４ｉを接続する必要がなく、コイルパターン４ｅ～４ｉの配線を容易にすることができる。さらに、コイルパターン４ｅ～４ｉやビア９ｃ～９ｆを基板３’の開口部３ｍの近傍に寄せて配置することで、基板３’の板面方向への小型化を実現することができる。
　また、基板３’の板面方向におけるコイルパターン４ｅ～４ｉの内端部４ｅ２～４ｉ２と外端部４ｆ１～４ｈ１が来る２箇所に、ビア９ｃ～９ｆを設けているので、コイルパターン４ｅ～４ｉの電流経路を確保しつつ、基板３’の板面方向へのより小型化を実現することができる。
　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、３層基板３または５層基板３’の全ての層Ｌ１～Ｌ３、Ｌ１’～Ｌ５にコイルパターン４ａ～４ｃ、４ｅ～４ｉを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。３層以上を有する基板において、３以上の奇数個の各層にコイルパターンを設ければよい。また、７以上の奇数個の各層にコイルパターンを設ける場合は、たとえば、基板の表面側から、１番目の層を図６（ａ）に示すように形成し、最終層を図６（ｅ）に示すように形成し、偶数番目の層を図６（ｂ）、（ｄ）に示すように形成し、その他の奇数番目の層を図６（ｃ）に示すように形成すればよい。
　また、以上の実施形態では、コア２ａの中央の凸部２ｍが挿入される開口部３ｍの周囲に、コイルパターン４ａ～４ｃ、４ｅ～４ｉを２回ずつ巻回した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、コア２ａの他の凸部２Ｌ、２ｒが挿入される切欠き３Ｌ、３ｒ（図２など）に代えて、貫通孔から成る開口部を基板に設け、凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒが挿入される開口部の２つ以上の周囲に、コイルパターンを３回以上巻回してもよい。但し、基板のサイズを考慮して、各層のコイルパターンの巻き数を設定するのが好ましい。また、コイルパターンでの発熱量の抑制や、コイルパターンの表面からの放熱をし易くするため、コイルパターンの幅を広くするのが好ましい。
　また、以上の実施形態では、層間接続部としてスルーホール９ａ、９ｂやビア９ｃ～９ｆを基板３、３’に設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、端子やピンやはんだなどの他の導体から成る層間接続部を基板に設けて、異なる層のコイルパターン同士を接続するようにしてもよい。
　また、以上の実施形態では、端子部として銅ピンから成る端子６ｉ、６ｏを基板３、３’に設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば端子６ｉ、６ｏを省略して、スルーホール８ａやパッド８ｂを端子部として設けてもよい。そして、これらの端子部に、コイルパターンを接続するとともに、他の電子部品や回路を直接接続してもよい。たとえば、図１に示したスイッチング電源装置１００の場合、コイルパターン４ａの端子部８ａ、８ｂ（入力側）に、整流回路５４のダイオードＤ１、Ｄ２のカソードを半田付けで接続し、コイルパターン４ｂの端子部８ａ、８ｂ（出力側）に、平滑回路５５のコンデンサＣの一端や、出力電圧検出回路５９および出力端子Ｔ３につながるラインの一端を半田付けで接続すればよい。
　また、以上の実施形態では、厚銅箔基板を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、一般的な樹脂製のプリント基板や金属製の基板などのような、他の基板を用いてもよい。金属製の基板の場合は、基材とコイルパターンとの間に絶縁体を設ければよい。
　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に本発明を適用した例を挙げたが、トランス５３（図１）として使用される磁気デバイスに対しても、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にも本発明を適用することは可能である。
　　　１、１’　磁気デバイス
　　　２ａ　上コア
　　　２ｂ　下コア
　　　３、３’　基板
　　　３ｍ　開口部
　　　４ａ～４ｃ、４ｅ～４ｉ　コイルパターン
　　　６ｉ、６ｏ　端子
　　　９ａ、９ｂ　スルーホール
　　　９ｃ～９ｆ　ビア
　　　Ｌ１、Ｌ１’　第１層
　　　Ｌ２、Ｌ２’　第２層
　　　Ｌ３、Ｌ３’　第３層
　　　Ｌ４　第４層
　　　Ｌ５　第５層

Claims (5)

  1. 　コアと、コアが挿入される開口部を有する基板とを備え、
    　前記基板の複数の層にコイルパターンが前記開口部の周囲に巻回されるように設けられ、異なる層のコイルパターン同士が層間接続部により接続され、一対の端子部により前記コイルパターンに対して電力が入出力される磁気デバイスにおいて、
    　前記基板の３以上の奇数個の各層に、前記コイルパターンが同じ方向に複数回巻回されるように設けられ、
    　そのうち前記基板の最も裏面側にある最終層では、前記コイルパターンが外に向かって巻回され、
    　前記最終層以外の前記基板の表面側から奇数番目の各層では、前記コイルパターンが内に向かって巻回され、
    　偶数番目の各層では、前記コイルパターンが外に向かって巻回され、
    　前記奇数番目の各層の前記コイルパターンの内端部と、前記基板の裏面側に隣り合う前記偶数番目の各層の前記コイルパターンの内端部とは、それぞれ別個の前記層間接続部により接続され、
    　前記偶数番目の各層の前記コイルパターンの外端部と、前記基板の裏面側に隣り合う前記奇数番目の各層の前記コイルパターンの外端部または前記最終層の前記コイルパターンの内端部とは、それぞれ別個の前記層間接続部により接続され、
    　前記基板の表面側から１番目の層にある前記コイルパターンの外端部は、前記一対の端子部の一方に接続され、
    　前記最終層にある前記コイルパターンの外端部は、前記一対の端子部の他方に接続されている、ことを特徴とする磁気デバイス。
  2. 　請求項１に記載の磁気デバイスにおいて、
    　前記基板は３層基板から成り、
    　前記基板の最も表面側にある第１層では、前記コイルパターンが内に向かって巻回され、
    　前記基板の表面側から２番目の第２層では、前記コイルパターンが外に向かって巻回され、
    　前記基板の最も裏面側にある第３層では、前記コイルパターンが外に向かって巻回され、
    　前記層間接続部は、
    　前記第１層にある前記コイルパターンの内端部と、前記第２層にある前記コイルパターンの内端部とを接続する第１層間接続部と、
    　前記第２層にある前記コイルパターンの外端部と、前記第３層にある前記コイルパターンの内端部とを接続する第２層間接続部と、から成り、
    　前記第１層にある前記コイルパターンの外端部は、前記一対の端子部の一方に接続され、
    　前記第３層にある前記コイルパターンの外端部は、前記一対の端子部の他方に接続されている、ことを特徴とする磁気デバイス。
  3. 　請求項２に記載の磁気デバイスにおいて、
    　前記第１層間接続部および前記第２層間接続部は、前記基板の各層を貫通している、ことを特徴とする磁気デバイス。
  4. 　請求項１または請求項２に記載の磁気デバイスにおいて
    　前記基板の５以上の奇数個の各層に、前記コイルパターンが設けられ、
    　前記各層間接続部は、前記基板を貫通しないビアから成る、ことを特徴とする磁気デバイス。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気デバイスにおいて、
    　前記一対の端子部は、前記コイルパターンの外周より外側に設けられている、ことを特徴とする磁気デバイス。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105529152B (zh) * 2016-01-22 2018-01-02 刘国泉 一种降低插针型变压器漏感的方法
FR3050069B1 (fr) * 2016-04-08 2018-05-11 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Composant magnetique, circuit electrique resonant, convertisseur electrique et systeme electrique
JP6938911B2 (ja) * 2016-12-28 2021-09-22 富士電機株式会社 装置
US10672553B2 (en) * 2017-05-10 2020-06-02 Raytheon Company High voltage high frequency transformer
JP7162545B2 (ja) * 2019-01-30 2022-10-28 三菱電機株式会社 車載充電器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121239A (ja) * 1991-10-28 1993-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd インダクタンス部品およびその製造法
JPH05152134A (ja) * 1991-11-26 1993-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd インダクタンス部品用グリーンシートおよびそれを用いたインダクタンス部品
WO2012053439A1 (ja) * 2010-10-21 2012-04-26 Tdk株式会社 コイル部品及びその製造方法
JP2012089765A (ja) * 2010-10-21 2012-05-10 Tdk Corp コイル部品

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB912980A (en) * 1958-01-13 1962-12-12 Eisler Paul Production of laminates embodying electrically conductive patterns
US5781093A (en) * 1996-08-05 1998-07-14 International Power Devices, Inc. Planar transformer
US5831331A (en) * 1996-11-22 1998-11-03 Philips Electronics North America Corporation Self-shielding inductor for multi-layer semiconductor integrated circuits
DE69921430T2 (de) * 1998-12-11 2005-03-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Hochfrequenzinduktivität mit hohem Q-Faktor
US6480086B1 (en) * 1999-12-20 2002-11-12 Advanced Micro Devices, Inc. Inductor and transformer formed with multi-layer coil turns fabricated on an integrated circuit substrate
US6429763B1 (en) * 2000-02-01 2002-08-06 Compaq Information Technologies Group, L.P. Apparatus and method for PCB winding planar magnetic devices
JP2002270437A (ja) * 2001-03-08 2002-09-20 Tdk Corp 平面コイルおよび平面トランス
US20040010481A1 (en) * 2001-12-07 2004-01-15 Whitehead Institute For Biomedical Research Time-dependent outcome prediction using neural networks
US7042325B2 (en) * 2002-05-31 2006-05-09 International Rectifier Corporation Planar transformer arrangement
US7180397B1 (en) * 2004-02-20 2007-02-20 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Printed wiring board having edge plating interconnects
US7262680B2 (en) * 2004-02-27 2007-08-28 Illinois Institute Of Technology Compact inductor with stacked via magnetic cores for integrated circuits
EP1686396B1 (en) * 2005-01-31 2009-06-17 Services Petroliers Schlumberger Borehole invariant porosity measurement method
US7256676B2 (en) * 2005-09-16 2007-08-14 Artesyn Technologies, Inc. Printed circuit board and device including same
CN101009154A (zh) * 2006-02-20 2007-08-01 艾默龙电子科技（嘉兴）有限公司 一种高密度、大电流变压器结构
US7298238B1 (en) * 2006-12-15 2007-11-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Programmable microtransformer
KR100869741B1 (ko) * 2006-12-29 2008-11-21 동부일렉트로닉스 주식회사 나선형 인덕터
JP2009272360A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Panasonic Corp インダクタおよびその製造方法
US8031042B2 (en) * 2008-05-28 2011-10-04 Flextronics Ap, Llc Power converter magnetic devices
US7830237B1 (en) * 2009-08-19 2010-11-09 Intelextron Inc. Transformer
WO2012053430A1 (ja) * 2010-10-19 2012-04-26 株式会社アルバック 蒸着装置及び蒸着方法
JP5874199B2 (ja) * 2011-05-26 2016-03-02 Tdk株式会社 コイル部品及びその製造方法
JP2013145869A (ja) * 2011-12-15 2013-07-25 Taiyo Yuden Co Ltd 積層電子部品及びその製造方法
US8830693B2 (en) * 2012-06-15 2014-09-09 Medtronic, Inc. Planar transformer assemblies for implantable cardioverter defibrillators

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121239A (ja) * 1991-10-28 1993-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd インダクタンス部品およびその製造法
JPH05152134A (ja) * 1991-11-26 1993-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd インダクタンス部品用グリーンシートおよびそれを用いたインダクタンス部品
WO2012053439A1 (ja) * 2010-10-21 2012-04-26 Tdk株式会社 コイル部品及びその製造方法
JP2012089765A (ja) * 2010-10-21 2012-05-10 Tdk Corp コイル部品

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Publication number Publication date
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