WO2020195668A1 - プレーナコイル部品およびプレーナトランス - Google Patents

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WO2020195668A1
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layers
magnetic core
coil component
wiring
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PCT/JP2020/009350
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崇広 横山
鈴木　啓之
櫻井　隆行
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日本特殊陶業株式会社
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    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • This disclosure relates to planar coil components and planar transformers.
  • the transformer includes a bobbin, a magnetic core, and a case for accommodating them inside.
  • the coil mounted on the bobbin has a first coil portion, a second coil portion, and an intermediate coil portion.
  • the first coil portion and the second coil portion are each composed of a plate-shaped conductor having conductivity.
  • a heat-dissipating resin is filled between the magnetic core and the case, and heat from the coil is dissipated to the case via three members, a bobbin, a magnetic core, and a heat-dissipating resin.
  • the planar coil component of the present disclosure is a planar coil component that includes a plurality of insulating layers, at least two wiring layers, and a magnetic core, and the insulating layers and the wiring layers are joined alternately side by side.
  • the at least two wiring layers are respectively arranged between two adjacent insulating layers among the plurality of insulating layers, and at least one of the uppermost layer and the lowermost layer is a first insulating layer composed of the insulating layer.
  • the first insulating layer has an extending portion extending so as to intersect the magnetic core, and a cover member is arranged so as to cover the extending portion, and the cover member and the extending portion are provided. Is in contact with each other via a heat transfer layer.
  • the heat dissipation performance of the planar coil component can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of the planar coil component of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view of the planar coil component of FIG. 1 with the upper case removed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the wiring board of FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of manufacturing the planar coil component of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the overall structure of the planar coil component of the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the overall structure of the planar coil component according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the planar coil component of the present disclosure is a planar coil component including a plurality of insulating layers, at least two wiring layers, and a magnetic core, and the insulating layers and the wiring layers are joined alternately side by side.
  • the first two wiring layers are arranged between two adjacent insulating layers among the plurality of insulating layers, and at least one of the uppermost layer and the lowest layer is composed of the insulating layer.
  • the first insulating layer is an insulating layer, and the first insulating layer has an extending portion extending so as to intersect with the magnetic core, and a cover member is arranged so as to cover the extending portion.
  • the extending portion is a planar coil component that is in contact with the heat transfer layer.
  • the extending portion of the first insulating layer is in contact with the cover member via the heat transfer layer, heat from the wiring layer is dissipated to the cover member via the two members of the first insulating layer and the heat transfer layer. , High heat dissipation performance can be obtained. Therefore, it is possible to provide a planar coil component that can be used for a large amount of electricity or for miniaturization.
  • "at least two wiring layers” means two or more wiring layers constituting one coil, and means that the number of layers of the coil is two or more.
  • the cover member is preferably a housing case.
  • the heat from the wiring layer is dissipated to the housing case.
  • the magnetic core is arranged so as to cover a portion of the first insulating layer other than the extending portion, and the housing case is arranged so as to cover both the extending portion and the magnetic core.
  • the housing case and the magnetic core are in contact with each other via the heat transfer layer. Since the magnetic core is in contact with the housing case via the heat transfer layer, heat from the wiring layer is dissipated to the housing case even via the magnetic core, and even higher heat dissipation performance can be obtained for the entire planar coil component.
  • the insulating layer is made of a ceramic material. Since the insulating layer is made of a ceramic material having high heat dissipation, high heat dissipation performance can be obtained.
  • a planar transformer configured to include the above planar coil components, wherein the wiring layer includes a primary side wiring layer and a secondary side wiring layer, and the primary side wiring layer and the secondary side wiring layer.
  • the planar coil component of the present disclosure is a planar coil component including a plurality of insulating layers, at least two wiring layers, and a magnetic core, and the insulating layers and the wiring layers are joined alternately side by side.
  • the first two wiring layers are arranged between two adjacent insulating layers among the plurality of insulating layers, and at least one of the uppermost layer and the lowest layer is composed of the insulating layer.
  • the first insulating layer is an insulating layer, and the first insulating layer has an extending portion extending in an arrangement intersecting with the magnetic core, and a cover member is arranged so as to cover the extending portion. It may be a planar coil component made of an elastic material and attached to the extension portion.
  • At least two wiring layers means two or more wiring layers constituting one coil, and means that the number of layers of the coil is two or more.
  • planar coil component 10 is used for industrial power electronics power supplies, particularly high-frequency power supplies for electric vehicle charging stations, electric vehicle in-vehicle chargers, industrial IHs, and the like. It is a planar transformer applicable to the switching power supply used.
  • planar transformer is described as an example of the coil component 10 in the present disclosure, the coil component 10 is not limited to the planar transformer and can be widely applied in the field of power electronics such as a choke coil and an inductor.
  • the coil component 10 shown in FIG. 1 includes a wiring board 11, a magnetic core 40, and a housing case 70.
  • the wiring board 11 is configured to include a plurality of insulating layers 50 and at least two wiring layers 20 and 30.
  • the wiring layers 20 and 30 in the present disclosure include a primary side wiring layer 20 and a secondary side wiring layer 30.
  • the insulating layer 50 and the wiring layers 20 and 30 are alternately laminated side by side.
  • the bottom layer is the insulating layer 50
  • the second layer from the bottom is the primary wiring layer 20
  • the third layer from the bottom is the insulating layer 50
  • the fourth layer from the bottom is the secondary wiring layer 30. They are laminated side by side in order
  • the uppermost layer is an insulating layer 50.
  • the layers are joined to each other by firing in a state of being laminated in this order.
  • the wiring board 11 As an example of the wiring board 11, a wiring board 11 having a multi-layer structure including five insulating layers 50, two primary wiring layers 20, and two secondary wiring layers 30 is described, but the insulating layer 50 And the number of each wiring layer 20, 30 is not limited to this.
  • the planar shape of the wiring board 11 of the present disclosure is rectangular, but it may be a polygon, a circle, an ellipse, or the like other than a rectangle.
  • a through hole 12 is formed in the central portion of the wiring board 11.
  • the through hole 12 is a rectangular hole in a plan view, and has a form of penetrating the wiring board 11 in the vertical direction.
  • a midfoot portion 41 of the magnetic core 40 which will be described later, is inserted into the through hole 12.
  • the through hole 12 and the midfoot portion 41 are both rectangular, but may be polygonal, circular, elliptical, or the like other than the rectangular shape.
  • the insulating layer 50 has an upper surface and a lower surface.
  • the insulating layer 50 contains ceramic as a main component.
  • the "main component” means a component contained in an amount of 80% by mass or more.
  • the ceramics constituting the insulating layer 50 include alumina, beryllium, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and co-fired ceramics. These ceramics can be used alone or in combination of two or more.
  • the insulating layer 50 is arranged orthogonal to the magnetic core 40.
  • the uppermost layer of the plurality of insulating layers 50 is the first insulating layer 51.
  • the first insulating layer 51 has two extending portions 51E extending in an arrangement orthogonal to the magnetic core 40. The length of the extending end portion of the extending portion 51E is set so as to be aligned with the outer peripheral end surface 71 of the housing case 70.
  • the lowest layer of the plurality of insulating layers 50 is the second insulating layer 52.
  • the second insulating layer 52 has two extending portions 52E extending in an arrangement orthogonal to the magnetic core 40. The length of the extending end portion of the extending portion 52E is set so as to be aligned with the outer peripheral end surface 71 of the housing case 70.
  • the primary side wiring layer 20 has an upper surface and a lower surface. Further, the primary side wiring layer 20 has conductivity and contains a metal as a main component. Examples of this metal include copper, aluminum, silver, gold, platinum, nickel, titanium, chromium, molybdenum, tungsten, and alloys thereof. Among these, copper is preferable from the viewpoint of cost, conductivity, thermal conductivity, and strength. Therefore, a copper foil or a copper plate can be preferably used as the primary side wiring layer 20.
  • the secondary side wiring layer 30 of the present disclosure is made of the same material as the primary side wiring layer 20, but may be made of a material different from that of the primary side wiring layer 20.
  • the primary side wiring layer 20 has an annular portion 21, two primary side electrodes 22, and two connecting portions 23.
  • the connecting portion 23 is a portion that connects the end portion of the annular portion 21 and the primary side electrode 22.
  • the annular portion 21 is a portion constituting the primary coil.
  • the planar shape of the annular portion 21 is rectangular, but it may be an annular shape such as a circle, a square, or a polygon other than a rectangle.
  • the number of turns of the annular portion 21 is one, but it may be two or more.
  • the annular portion 21 is arranged on the outer peripheral side of the through hole 12.
  • the planar shape of the primary side electrode 22 is rectangular, but it may be circular, square, polygon, etc. other than rectangular.
  • a bolt hole is provided through the primary side electrode 22, and a primary side electric wire (not shown) is connected by bolting.
  • the connecting conductor is composed of, for example, silver brazing and a copper chip.
  • a bonding material other than silver brazing material for example, a metal brazing material such as a silver-copper alloy or a solder material such as a tin-silver-copper alloy may be used.
  • a metal member other than the copper chip for example, a metal chip such as a copper alloy may be used, and the shape of the copper chip is not limited to a block body having a circular planar shape, and may be an elliptical or polygonal block body.
  • the secondary side wiring layer 30 has the same configuration as the primary side wiring layer 20, and has an annular portion 31, two secondary side electrodes 32, and two connecting portions (not shown). Since the configuration of the secondary side wiring layer 30 is the same as that of the primary side wiring layer 20, the description thereof will be omitted.
  • the magnetic core 40 is a magnetic material made of ferrite. As shown in FIG. 4, the magnetic core 40 has a closed magnetic path formed by two E-shaped cores. The magnetic core 40 is arranged orthogonal to the primary side coil and the secondary side coil of the wiring board 11, and is arranged on the left and right sides of the midfoot portion 41 inserted into the through hole 12 of the wiring board 11 and the midfoot portion 41. It has two outer legs 42 and. The middle foot portion 41 and the two outer foot portions 42 of the magnetic core 40 are arranged so as to surround the annular portions 21 and 31 of the wiring layers 20 and 30.
  • the housing case 70 includes an upper case 70U and a lower case 70L.
  • the housing case 70 has thermal conductivity and contains a metal as a main component.
  • the metal include aluminum, iron, silver, gold, platinum, nickel, titanium, chromium, molybdenum, tungsten, and alloys thereof.
  • aluminum is preferable from the viewpoint of cost, weight, thermal conductivity, and strength. Further, as a method for manufacturing the housing case 70, aluminum die casting is preferable.
  • a plurality of ribs 72 are provided side by side at equal intervals on the upper surface of the upper case 70U. Due to these ribs 72, the surface area of the housing case 70 is increased, and the cooling performance of the housing case 70 is improved. Further, the rigidity of the housing case 70 is also increased by these ribs 72.
  • the upper case 70U includes two upper protrusions 73U protruding downward toward the two extension portions 51E of the first insulating layer 51.
  • the upper protrusion 73U and the extension 51E of the first insulating layer 51 are adhered to each other via the heat transfer layer 60.
  • the heat transfer layer 60 is, for example, a heat radiating sheet or a heat radiating grease. The heat from the wiring layers 20 and 30 is dissipated to the upper protrusion 73U of the upper case 70U via the first insulating layer 51 and the heat transfer layer 60.
  • the lower case 70L includes a lower protrusion 73L that protrudes upward toward the extending portion 52E of the second insulating layer 52.
  • the lower protrusion 73L and the extension 52E of the second insulating layer 52 are adhered to each other via the heat transfer layer 60.
  • the heat from the wiring layers 20 and 30 is dissipated to the lower protrusion 73L of the lower case 70L via the second insulating layer 52 and the heat transfer layer 60.
  • the magnetic core 40 is arranged so as to cover a portion of the first insulating layer 51 other than the extending portion 51E.
  • the upper case 70U is arranged so as to cover both the extending portion 51E and the magnetic core 40.
  • the upper case 70U is provided with an upper housing portion 74U that houses the magnetic core 40 inside. Therefore, the upper accommodating portion 74U of the upper case 70U and the magnetic core 40 are adhered to each other via the heat transfer layer 60.
  • the heat transferred to the magnetic core 40 is dissipated to the upper accommodating portion 74U of the upper case 70U via the heat transfer layer 60.
  • the magnetic core 40 is arranged so as to cover a portion of the second insulating layer 52 other than the extending portion 52E.
  • the lower case 70L is arranged so as to cover both the extension portion 52E and the magnetic core 40.
  • the lower case 70L is provided with a lower accommodating portion 74L for accommodating the magnetic core 40 inside. Therefore, the lower accommodating portion 74L of the lower case 70L and the magnetic core 40 are adhered to each other via the heat transfer layer 60.
  • the heat transferred to the magnetic core 40 is dissipated to the lower accommodating portion 74L of the lower case 70L via the heat transfer layer 60.
  • the coil component 10 is obtained by a manufacturing method including a through hole forming step, a layer arrangement step, a joining step, and a housing case mounting step.
  • ⁇ Through hole forming process> In this step, a plurality of insulating layers 50 are formed, and through holes penetrating the insulating layers 50 in the thickness direction are formed in these insulating layers 50.
  • unsintered ceramic is first molded into a ceramic substrate. Specifically, first, an additive such as a ceramic powder, an organic binder, a solvent, and a plasticizer is mixed to obtain a slurry. Next, the slurry is formed into a sheet by a well-known method to obtain a substrate-like unsintered ceramic (so-called ceramic green sheet).
  • an additive such as a ceramic powder, an organic binder, a solvent, and a plasticizer is mixed to obtain a slurry.
  • the slurry is formed into a sheet by a well-known method to obtain a substrate-like unsintered ceramic (so-called ceramic green sheet).
  • Through holes are formed in the central portion of the obtained plurality of ceramic green sheets by drilling or the like. After that, the ceramic green sheet is sintered to obtain a plurality of ceramic insulating layers 50.
  • the plurality of insulating layers 50 and the plurality of wiring layers 20 and 30 are alternately laminated side by side.
  • the primary side wiring layer 20 which is the second layer from the bottom is arranged on the upper surface of the second insulating layer 52 which is the lowest layer, and is the third layer from the bottom on the upper surface of the primary side wiring layer 20.
  • the insulating layer 50 is arranged.
  • the secondary wiring layer 30, which is the fourth layer from the bottom is arranged on the upper surface of the insulating layer 50.
  • the two adjacent primary side wiring layers 20 are connected in a conductive manner by using a connecting conductor as appropriate, and the two adjacent secondary side wiring layers 30 are connected in a conductive manner by using a connecting conductor as appropriate.
  • the laminate obtained in the layer arrangement step is passed through a firing furnace.
  • the joints of the connecting conductors are melted and solidified in the process of passing through the firing furnace.
  • the two adjacent primary wiring layers 20 are joined by the connecting conductor, and the two adjacent secondary wiring layers 30 are joined by the connecting conductor.
  • the wiring board 11 is formed.
  • the magnetic core 40 and the housing case 70 are mounted on the wiring board 11. Specifically, the lower core 40L of the magnetic core 40 is mounted on the wiring board 11, and the upper core 40U is mounted on the wiring board 11. Next, the heat transfer layer 60 is adhered to the extending portions 51E and 52E, and the heat transfer layer 60 is also adhered to the upper and lower surfaces of the magnetic core 40 to form the sub-assy 13. After that, as shown in FIG. 2, the sub-assy 13 is placed on the lower case 70L. Then, the upper case 70U is placed on the sub-assy 13, and the upper and lower side cases 70U and 70L are bolted together to obtain the coil component 10 shown in FIG.
  • the insulating layer 50 is made of a ceramic material having high heat dissipation, high heat dissipation performance can be obtained.
  • planar coil component 10 When the planar coil component 10 is applied to a planar transformer, it is possible to provide a planar transformer capable of high power use or miniaturization.
  • the planar coil component 210 of the present disclosure is different from the planar coil component 10 of the first embodiment in that it does not include the housing case 70 of the first embodiment but includes a pair of metal bands 270.
  • the planar coil component 210 includes a metal base member 280. Since the configurations other than these are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted, and the same reference numerals as those in the first embodiment will be used.
  • the base member 280 has a plate shape and is fixed to a body (not shown) with bolts.
  • a core-side heat transfer layer 260 is sandwiched between the lower surface of the magnetic core 40 and the base member 280.
  • the heat from the wiring layers 20 and 30 is dissipated to the base member 280 via the heat transfer layer 60, the magnetic core 40, and the core side heat transfer layer 260.
  • the first insulating layer 51 has two extending portions 51E extending in an arrangement orthogonal to the magnetic core 40.
  • a band-side heat transfer layer 261 is placed on each extension portion 51E.
  • the metal band 270 is composed of a pressing portion 271 that is in contact with the band-side heat transfer layer 261 from above, a pair of leg portions 272 extending from both side edges of the pressing portion 271 in the width direction toward the base member 280, and a pair of leg portions 272. It is configured to include a pair of base fixing portions 273 extending from the extending end along the upper surface of the base member 280.
  • the metal band 270 is formed by performing sheet metal processing (punching and bending) using a metal plate as a base material.
  • the pair of base fixing portions 273 are fixed to the upper surface of the base member 280 by fixing means such as welding.
  • the pressing portion 271 is brought into close contact with the band side heat transfer layer 261, and the band side heat transfer layer 261 is brought into close contact with the extending portion 51E accordingly. Therefore, the heat from the wiring layers 20 and 30 is dissipated to the base member 280 via the extension portion 51E, the band side heat transfer layer 261 and the metal band 270.
  • the planar coil component 210 of the second embodiment of the present disclosure since the housing case 70 of the first embodiment is not required, the amount of metal material used can be reduced and the material cost can be reduced. Further, according to the planar coil component 210 of the second embodiment of the present disclosure, the aluminum die-casting process required for manufacturing the housing case 70 of the first embodiment becomes unnecessary, and the sheet metal processing is performed using the metal plate material as the base material. Since it can be manufactured by this, the manufacturing cost can be reduced. Further, as in the first embodiment of the present disclosure, it is possible to maintain a heat dissipation path in which heat is radiated from the extension portion 51E.
  • the planar coil component 310 of the third embodiment of the present disclosure does not include the pair of band-side heat transfer layers 261 and the pair of metal bands 270 of the second embodiment, but includes a pair of rubber bands 370. It is different from the planar coil component 210 of the second embodiment.
  • the rubber band 370 is an extension of a pair of leg portions 371 that come into contact with the extension portion 51E from above, a pair of leg portions 372 that extend from both side edges in the width direction of the pressing portion 371 toward the base member 280, and a pair of leg portions 372. It is configured to include a pair of base fixing portions 373 extending from the ends along the upper surface of the base member 280.
  • the pair of base fixing portions 373 are fixed to the upper surface of the base member 280 by a fixing means such as an adhesive.
  • the pressing portion 371 is in direct contact with the extending portion 51E, and when each base fixing portion 373 is fixed to the upper surface of the base member 280, the pressing portion 371 comes into close contact with the extending portion 51E. Therefore, the heat from the wiring layers 20 and 30 is dissipated to the base member 280 via the extending portion 51E and the rubber band 370.
  • the band-side heat transfer layer 261 becomes unnecessary, and heat can be directly transferred from the extending portion 51E to the upper surface of the base member 280 by the rubber band 370. Further, since the band-side heat transfer layer 261 becomes unnecessary, the material cost can be reduced.
  • both the first insulating layer 51 and the second insulating layer 52 are heat-dissipated to the housing case 70, but only the first insulating layer 51 is heat-dissipated to the housing case 70. It may be a thing.
  • the planar coil component 10 is configured to include the primary side wiring layer 20 and the secondary side wiring layer 30, but the planar coil component may be configured to include only the primary side wiring layer.
  • the housing case 70 and the extending portions 51E and 52E are bonded to each other via the heat transfer layer 60, but the housing case 70 and the extending portions 51E and 52E are bonded to each other. And may be in contact with each other via the heat transfer layer 60.
  • the pressing portion 271 is in close contact with the band side heat transfer layer 261 and the band side heat transfer layer 261 is in close contact with the extending portion 51E, but the pressing portion 271 is in close contact with the band side heat transfer layer.
  • the band-side heat transfer layer 261 may come into contact with the extending portion 51E in contact with 261.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

本開示のプレーナコイル部品１０は、複数の絶縁層５０と、少なくとも２つの配線層２０、３０と、磁性コア４０と、を備え、絶縁層５０と配線層２０、３０が交互に並んで接合されたプレーナコイル部品１０であって、少なくとも２つの配線層２０、３０は、複数の絶縁層５０のうち、隣り合う２つの絶縁層５０の間にそれぞれ配置され、最上層と最下層の少なくとも一方が絶縁層５０で構成された第１絶縁層５１とされ、第１絶縁層５１は、磁性コア４０と交差する配置で延出された延出部５１Ｅを有し、延出部５１Ｅを覆うようにカバー部材が配置され、カバー部材と延出部５１Ｅは伝熱層６０を介して当接されている、構成とした。

Description

プレーナコイル部品およびプレーナトランス
　本開示は、プレーナコイル部品およびプレーナトランスに関する。
　プレーナ型のコイル部品として、特開２０１８－１３３４５６号公報（下記特許文献１）に記載のトランスが知られている。このトランスは、ボビンと、磁性コアと、これらを内部に収容するケースと、を備えている。ボビンに装着されたコイルは、第１コイル部と、第２コイル部と、中間コイル部と、を有する。第１コイル部および第２コイル部は、それぞれ導電性を有する板状の導電体で構成されている。磁性コアとケースの間に放熱用樹脂が充填してあり、コイルからの熱は、ボビン、磁性コア、放熱用樹脂の３つの部材を介してケースに放熱されるようになっている。
特開２０１８－１３３４５６号公報
　しかしながら、上記のトランスでは、コイルからの熱が３つの部材を経由してケースに放熱されているため、熱の伝導効率が悪く、大電力用途において必要な放熱性能が得られない可能性がある。また、同じ電力であってもコイルの小型化が進むと、コイルで発生する損失熱が大きくなるため、やはり必要な放熱性能が得られない可能性がある。
　本開示のプレーナコイル部品は、複数の絶縁層と、少なくとも２つの配線層と、磁性コアと、を備え、前記絶縁層と前記配線層が交互に並んで接合されたプレーナコイル部品であって、前記少なくとも２つの配線層は、前記複数の絶縁層のうち、隣り合う２つの絶縁層の間にそれぞれ配置され、最上層と最下層の少なくとも一方が前記絶縁層で構成された第１絶縁層とされ、前記第１絶縁層は、前記磁性コアと交差する配置で延出された延出部を有し、前記延出部を覆うようにカバー部材が配置され、前記カバー部材と前記延出部は伝熱層を介して当接されている、構成とした。
　本開示によれば、プレーナコイル部品の放熱性能を高めることができる。
図１は本開示の実施形態１のプレーナコイル部品の全体構造を示した斜視図である。 図２は図１のプレーナコイル部品の上側ケースを外した斜視図である。 図３は図１のＡ－Ａ断面図である。 図４は図１のＢ－Ｂ断面図である。 図５は図３のＣ－Ｃ断面図である。 図６は図４の配線基板を拡大して示した断面図である。 図７は図１のプレーナコイル部品の製造方法を示すフローチャートである。 図８は本開示の実施形態２のプレーナコイル部品の全体構造を示した斜視図である。 図９は本開示の実施形態３のプレーナコイル部品の全体構造を示した斜視図である。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
　（１）本開示のプレーナコイル部品は、複数の絶縁層と、少なくとも２つの配線層と、磁性コアと、を備え、前記絶縁層と前記配線層が交互に並んで接合されたプレーナコイル部品であって、前記少なくとも２つの配線層は、前記複数の絶縁層のうち、隣り合う２つの絶縁層の間にそれぞれ配置され、最上層と最下層の少なくとも一方が前記絶縁層で構成された第１絶縁層とされ、前記第１絶縁層は、前記磁性コアと交差する配置で延出された延出部を有し、前記延出部を覆うようにカバー部材が配置され、前記カバー部材と前記延出部は伝熱層を介して当接されている、プレーナコイル部品である。
　第１絶縁層の延出部が伝熱層を介してカバー部材に当接されているため、配線層からの熱が第１絶縁層、伝熱層の２部材を介してカバー部材に放熱され、高い放熱性能が得られる。したがって、大電量用途もしくは小型化に対応可能なプレーナコイル部品を提供できる。
　ここで「少なくとも２つの配線層」とは、１つのコイルを構成する２つ以上の配線層のことであり、コイルの層数が２以上であることを意味する。
　（２）前記カバー部材は筐体ケースであることが好ましい。
　配線層からの熱が筐体ケースに放熱される。
　（３）前記磁性コアは、前記第１絶縁層における前記延出部以外の部分を覆うように配置され、前記筐体ケースは、前記延出部と前記磁性コアの双方を覆うように配置され、前記筐体ケースと前記磁性コアは前記伝熱層を介して当接されている。
　磁性コアが伝熱層を介して筐体ケースに当接されているため、配線層からの熱が磁性コア経由でも筐体ケースに放熱され、プレーナコイル部品全体としてさらに高い放熱性能が得られる。
　（４）前記絶縁層はセラミック材料によって構成されている。
　絶縁層は放熱性の高いセラミック材料によって構成されているため、高い放熱性能が得られる。
　（５）上記のプレーナコイル部品を備えて構成されたプレーナトランスであって、前記配線層は、一次側配線層と、二次側配線層と、を備え、前記一次側配線層と前記二次側配線層が前記絶縁層を介して交互に積層されている、プレーナトランスである。
　プレーナコイル部品をプレーナトランスに適用した場合、大電力用途もしくは小型化に対応可能なプレーナトランスを提供できる。
　（６）本開示のプレーナコイル部品は、複数の絶縁層と、少なくとも２つの配線層と、磁性コアと、を備え、前記絶縁層と前記配線層が交互に並んで接合されたプレーナコイル部品であって、前記少なくとも２つの配線層は、前記複数の絶縁層のうち、隣り合う２つの絶縁層の間にそれぞれ配置され、最上層と最下層の少なくとも一方が前記絶縁層で構成された第１絶縁層とされ、前記第１絶縁層は、前記磁性コアと交差する配置で延出された延出部を有し、前記延出部を覆うようにカバー部材が配置され、前記カバー部材は、弾性素材からなり、前記延出部に装着されている、プレーナコイル部品としてもよい。
　第１絶縁層の延出部がカバー部材に当接されているため、配線層からの熱が第１絶縁層を介してカバー部材に放熱され、高い放熱性能が得られる。したがって、大電量用途もしくは小型化に対応可能なプレーナコイル部品を提供できる。
　ここで「少なくとも２つの配線層」とは、１つのコイルを構成する２つ以上の配線層のことであり、コイルの層数が２以上であることを意味する。
［本開示の実施形態１の詳細］
　本開示のプレーナコイル部品１０の具体例を、図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
［プレーナコイル部品の全体構造］
　本開示のプレーナコイル部品１０（以下「コイル部品１０」と略していう）は、産業上のパワーエレクトロニクス電源、特に電気自動車用充電ステーション、電気自動車用車載充電器、工業用ＩＨ等の高周波電源等に用いるスイッチング電源に適用可能なプレーナトランスである。
　本開示ではコイル部品１０の一例としてプレーナトランスを説明しているが、コイル部品１０はプレーナトランスに限らず、チョークコイル、インダクタ等、パワーエレクトロニクス分野において広く適用可能である。
　図１に示すコイル部品１０は、配線基板１１と、磁性コア４０と、筐体ケース７０と、を備えている。配線基板１１は、図６に示すように、複数の絶縁層５０と、少なくとも２つの配線層２０、３０と、を備えて構成されている。本開示における配線層２０、３０は、一次側配線層２０と、二次側配線層３０と、を含む。
　絶縁層５０と各配線層２０、３０は交互に並んで積層されている。具体的には最下層が絶縁層５０、下から２層目が一次側配線層２０、下から３層目が絶縁層５０、下から４層目が二次側配線層３０とされ、以後この順に並んで積層され、最上層が絶縁層５０とされている。各層はこれらの順に積層された状態で焼成されることによって互いに接合されている。
　本開示では配線基板１１の一例として５つの絶縁層５０と２つの一次側配線層２０と２つの二次側配線層３０とを備える多層構造の配線基板１１を説明しているが、絶縁層５０および各配線層２０、３０の数はこれに限定されない。
　図５に示すように、本開示の配線基板１１の平面形状は長方形状であるが、長方形以外の多角形、円形、楕円形等であってもよい。配線基板１１の中央部には貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２は平面視で長方形状の孔とされ、配線基板１１を上下方向に貫通する形態とされている。貫通孔１２には、図３に示すように、磁性コア４０の後述する中足部４１が挿通されている。貫通孔１２および中足部４１はいずれも長方形とされているが、長方形以外の多角形、円形、楕円形等であってもよい。
［絶縁層］
　絶縁層５０は上面および下面を有する。絶縁層５０は、セラミックを主成分とする。「主成分」とは、８０質量％以上含有される成分を意味する。絶縁層５０を構成するセラミックとしては、例えばアルミナ、ベリリア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、低温焼成セラミックス等が挙げられる。これらのセラミックは単体で、または２種以上組み合わせて使用できる。
　絶縁層５０は、図２に示すように、磁性コア４０と直交する配置とされている。複数の絶縁層５０のうち最上層が第１絶縁層５１とされている。第１絶縁層５１は、磁性コア４０と直交する配置で延出された２つの延出部５１Ｅを有している。延出部５１Ｅの延出端部は、筐体ケース７０の外周端面７１と揃うように長さが設定されている。
　複数の絶縁層５０のうち最下層が第２絶縁層５２とされている。第２絶縁層５２は、磁性コア４０と直交する配置で延出された２つの延出部５２Ｅを有している。延出部５２Ｅの延出端部は、筐体ケース７０の外周端面７１と揃うように長さが設定されている。
［配線層］
　一次側配線層２０は上面および下面を有する。また、一次側配線層２０は、導電性を有し、主成分として金属を含む。この金属としては、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、これらの合金等が挙げられる。これらの中でも、コスト、導電性、熱伝導性、および強度の観点から、銅が好ましい。したがって、一次側配線層２０として、銅箔または銅板が好適に使用できる。本開示の二次側配線層３０は一次側配線層２０と同じ材質とされているが、一次側配線層２０と異なる材質であってもよい。
　一次側配線層２０は、図５に示すように、環状部２１と、２つの一次側電極２２と、２つのつなぎ部２３と、を有する。つなぎ部２３は、環状部２１の端部と一次側電極２２をつなぐ部分である。
　環状部２１は一次側コイルを構成する部分である。環状部２１の平面形状は長方形状とされているが、長方形以外の円形、正方形、多角形等の環状であってもよい。環状部２１の巻き数は１巻きとされているが、２巻き以上であってもよい。環状部２１は貫通孔１２の外周側に配されている。
　一次側電極２２の平面形状は長方形とされているが、長方形以外の円形、正方形、多角形等であってもよい。一次側電極２２にはボルト孔が貫通して設けられており、図示しない一次側電線がボルト締結により接続されるようになっている。
　隣り合う２つの一次側配線層２０は、図示はしないものの、接続導体を介して電気的に接続されている。接続導体は、例えば銀ロウと銅チップとから構成されている。銀ロウ以外の接合材として例えば銀－銅合金等の金属ロウ材や、錫－銀－銅合金等の半田材を用いてもよい。また、銅チップ以外の金属部材として例えば銅合金等の金属チップを用いてもよいし、銅チップの形状は平面形状が円形のブロック体に限らず、楕円形や多角形のブロック体でもよい。
　二次側配線層３０は、一次側配線層２０と同様の構成とされ、環状部３１と、２つの二次側電極３２と、図示しない２つのつなぎ部と、を有する。二次側配線層３０の構成については一次側配線層２０と同様であるため、その説明を省略する。
［磁性コア］
　磁性コア４０はフェライト製の磁性体である。図４に示すように、磁性コア４０は２つのＥ型コアによって閉磁路が形成されたものである。磁性コア４０は配線基板１１の一次側コイルおよび二次側コイルと直交する配置とされ、配線基板１１の貫通孔１２に挿通される中足部４１と、中足部４１の左右両側に配される２つの外足部４２と、を有している。磁性コア４０の中足部４１および２つの外足部４２は、各配線層２０、３０の各環状部２１、３１を取り囲むように配置される。
［筐体ケース］
　筐体ケース７０は、図１に示すように、上側ケース７０Ｕと、下側ケース７０Ｌと、を備える。筐体ケース７０は、熱伝導性を有し、主成分として金属を含む。この金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、これらの合金等が挙げられる。これらの中でも、コスト、重量、熱伝導性、および強度の観点から、アルミニウムが好ましい。また、筐体ケース７０の製造方法としては、アルミダイキャストが好ましい。
　上側ケース７０Ｕの上面には複数のリブ７２が等間隔に並んで設けられている。これらのリブ７２によって筐体ケース７０の表面積が多くなり、筐体ケース７０の冷却性能が高くなっている。また、これらのリブ７２によって筐体ケース７０の剛性も高くなっている。
　図３に示すように、上側ケース７０Ｕは、第１絶縁層５１の２つの延出部５１Ｅに向けて下方に突出した２つの上側突部７３Ｕを備える。上側突部７３Ｕと第１絶縁層５１の延出部５１Ｅは伝熱層６０を介して接着されている。伝熱層６０は、例えば放熱シート、放熱グリスである。配線層２０、３０からの熱は、第１絶縁層５１、伝熱層６０を介して上側ケース７０Ｕの上側突部７３Ｕに放熱される。
　下側ケース７０Ｌは、第２絶縁層５２の延出部５２Ｅに向けて上方に突出した下側突部７３Ｌを備える。下側突部７３Ｌと第２絶縁層５２の延出部５２Ｅは伝熱層６０を介して接着されている。配線層２０、３０からの熱は、第２絶縁層５２、伝熱層６０を介して下側ケース７０Ｌの下側突部７３Ｌに放熱される。
　配線層２０、３０からの熱の一部は磁性コア４０にも伝わる。磁性コア４０は、第１絶縁層５１における延出部５１Ｅ以外の部分を覆うように配置されている。上側ケース７０Ｕは延出部５１Ｅと磁性コア４０の双方を覆うように配置されている。上側ケース７０Ｕには、磁性コア４０を内部に収容する上側収容部７４Ｕが設けられている。このため、上側ケース７０Ｕの上側収容部７４Ｕと磁性コア４０とは伝熱層６０を介して接着されている。磁性コア４０に伝わった熱は、伝熱層６０を介して上側ケース７０Ｕの上側収容部７４Ｕに放熱される。
　磁性コア４０は、第２絶縁層５２における延出部５２Ｅ以外の部分を覆うように配置されている。下側ケース７０Ｌは延出部５２Ｅと磁性コア４０の双方を覆うように配置されている。下側ケース７０Ｌには、磁性コア４０を内部に収容する下側収容部７４Ｌが設けられている。このため、下側ケース７０Ｌの下側収容部７４Ｌと磁性コア４０とは伝熱層６０を介して接着されている。磁性コア４０に伝わった熱は、伝熱層６０を介して下側ケース７０Ｌの下側収容部７４Ｌに放熱される。
［コイル部品の製造方法］
　コイル部品１０は、図７に示すように、貫通孔形成工程、層配置工程、接合工程と、筐体ケース装着工程と、を備える製造方法によって得られる。
＜貫通孔形成工程＞
　本工程では、複数の絶縁層５０が形成されるとともに、これらの絶縁層５０に、これらの絶縁層５０を厚み方向に貫通する貫通孔が形成される。
　本工程では、最初に未焼結セラミックがセラミック基板状に成形される。具体的には、まず、セラミック粉末、有機バインダ、溶剤、および可塑剤等の添加剤が混合されることで、スラリーが得られる。次に、このスラリーが周知の方法によってシート状に成形されることで、基板状の未焼結セラミック（いわゆるセラミックグリーンシート）が得られる。
　得られた複数のセラミックグリーンシートの中央部に、穿設等により、貫通孔が形成される。その後、セラミックグリーンシートが焼結されることで、セラミック製の複数の絶縁層５０が得られる。
＜層配置工程＞
　本工程では、複数の絶縁層５０と複数の配線層２０、３０が交互に並んで積層される。具体的には、最下層となる第２絶縁層５２の上面に、下から２層目となる一次側配線層２０が配置され、一次側配線層２０の上面に、下から３層目となる絶縁層５０が配置される。次に、絶縁層５０の上面に、下から４層目となる二次側配線層３０が配置される。隣り合う２つの一次側配線層２０は、適宜、接続導体を用いて導通可能に接続され、隣り合う２つの二次側配線層３０は、適宜、接続導体を用いて導通可能に接続される。最上層である第１絶縁層５１が配置されることで積層体が得られ、貫通孔１２が形成される。
＜接合工程＞
　本工程では、層配置工程で得られた積層体が焼成炉に通される。接続導体の接合部は、焼成炉を通過する過程で溶融および固化される。これにより、隣り合う２つの一次側配線層２０が接続導体によって接合され、隣り合う２つの二次側配線層３０が接続導体によって接合される。これにより、配線基板１１が形成される。
＜筐体ケース装着工程＞
　本工程では、配線基板１１に磁性コア４０と筐体ケース７０とが装着される。具体的には磁性コア４０の下側コア４０Ｌが配線基板１１に装着され、上側コア４０Ｕが配線基板１１に装着される。次に、各延出部５１Ｅ、５２Ｅに伝熱層６０が接着され、磁性コア４０の上下面にも伝熱層６０が接着されることでサブアッシー１３が形成される。この後、図２に示すように、サブアッシー１３が下側ケース７０Ｌに載置される。そして、サブアッシー１３の上に上側ケース７０Ｕが載置され、上下両側ケース７０Ｕ、７０Ｌがボルト締結されることで図１に示すコイル部品１０が得られる。
［効果］
　以上詳述した実施形態１によれば、以下の効果が得られる。
（１）第１絶縁層５１の延出部５１Ｅが伝熱層６０を介して筐体ケース７０に接着されているため、配線層２０、３０からの熱が第１絶縁層５１、伝熱層６０の２部材を介して筐体ケース７０に放熱されるため、高い放熱性能が得られる。したがって、大電量用途もしくは小型化に対応可能なプレーナコイル部品１０を提供できる。
（２）磁性コア４０が伝熱層６０を介して筐体ケース７０に接着されているため、配線層２０、３０からの熱が磁性コア４０経由でも筐体ケース７０に放熱されるため、プレーナコイル部品１０全体としてさらに高い放熱性能が得られる。
（３）絶縁層５０は放熱性の高いセラミック材料によって構成されているため、高い放熱性能が得られる。
（４）プレーナコイル部品１０をプレーナトランスに適用した場合、大電力用途もしくは小型化に対応可能なプレーナトランスを提供できる。
［本開示の実施形態２の詳細］
　本開示のプレーナコイル部品２１０は、実施形態１の筐体ケース７０を備えておらず、一対の金属バンド２７０を備えている点で、実施形態１のプレーナコイル部品１０とは異なる。プレーナコイル部品２１０は、金属製のベース部材２８０を備えている。これら以外の構成については実施形態１と同じであるため、その説明を省略するものとし、実施形態１と同一の符号を用いるものとする。ベース部材２８０は板状をなし、図示しないボディにボルトで固定されるようになっている。
　磁性コア４０の下面とベース部材２８０との間には、コア側伝熱層２６０が挟持されている。配線層２０、３０からの熱は、伝熱層６０、磁性コア４０、およびコア側伝熱層２６０を介してベース部材２８０に放熱される。
　第１絶縁層５１は、磁性コア４０と直交する配置で延出された２つの延出部５１Ｅを有している。各延出部５１Ｅには、バンド側伝熱層２６１がそれぞれ載置されている。金属バンド２７０は、バンド側伝熱層２６１に上方から接触した押さえ部２７１と、押さえ部２７１の幅方向両側縁からベース部材２８０に向けて延びる一対の脚部２７２と、一対の脚部２７２の延出端からベース部材２８０の上面に沿って延びる一対のベース固定部２７３と、を備えて構成されている。
　金属バンド２７０は、金属製の板材を母材として、板金加工（打ち抜き加工および曲げ加工）を施すことによって形成されている。一対のベース固定部２７３は、ベース部材２８０の上面に対して溶接などの固定手段で固定されている。各ベース固定部２７３をベース部材２８０の上面に固定すると、押さえ部２７１がバンド側伝熱層２６１に密着し、これに伴ってバンド側伝熱層２６１が延出部５１Ｅに密着する。したがって、配線層２０、３０からの熱は、延出部５１Ｅ、バンド側伝熱層２６１、および金属バンド２７０を介してベース部材２８０に放熱される。
　本開示の実施形態２のプレーナコイル部品２１０によると、実施形態１の筐体ケース７０が不要になるため、金属材料の使用量が減り、材料コストを削減できる。また、本開示の実施形態２のプレーナコイル部品２１０によると、実施形態１の筐体ケース７０の製造に必要なアルミダイキャスト加工が不要になり、金属製の板材を母材として板金加工を行うことで製造できるため、製造コストも削減できる。さらに、本開示の実施形態１と同様に、延出部５１Ｅから放熱するという放熱経路を維持できる。
［本開示の実施形態３の詳細］
　本開示の実施形態３のプレーナコイル部品３１０は、実施形態２の一対のバンド側伝熱層２６１と一対の金属バンド２７０とを備えておらず、一対のゴムバンド３７０を備えている点で、実施形態２のプレーナコイル部品２１０とは異なる。
　ゴムバンド３７０は、延出部５１Ｅに上方から接触した押さえ部３７１と、押さえ部３７１の幅方向両側縁からベース部材２８０に向けて延びる一対の脚部３７２と、一対の脚部３７２の延出端からベース部材２８０の上面に沿って延びる一対のベース固定部３７３と、を備えて構成されている。
　一対のベース固定部３７３は、ベース部材２８０の上面に対して接着剤などの固定手段で固定されている。押さえ部３７１は延出部５１Ｅに直接接触しており、各ベース固定部３７３をベース部材２８０の上面に固定すると、押さえ部３７１が延出部５１Ｅに密着する。したがって、配線層２０、３０からの熱は、延出部５１Ｅ、およびゴムバンド３７０を介してベース部材２８０に放熱される。
　本開示の実施形態３のプレーナコイル部品３１０によると、バンド側伝熱層２６１が不要になり、ゴムバンド３７０によって延出部５１Ｅからベース部材２８０の上面に直接熱を伝えることができる。また、バンド側伝熱層２６１が不要になるため材料コストを削減できる。
［他の実施形態］
　（１）上記実施形態１では第１絶縁層５１と第２絶縁層５２の双方が筐体ケース７０に放熱されるものとしたが、第１絶縁層５１のみが筐体ケース７０に放熱されるものとしてもよい。
　（２）上記実施形態１から３ではプレーナコイル部品１０は一次側配線層２０と二次側配線層３０を備える構成としていたが、プレーナコイル部品は一次側配線層のみを備える構成としてもよい。
　（３）上記実施形態１では筐体ケース７０と各延出部５１Ｅ、５２Ｅとが伝熱層６０を介して接着されているものとしたが、筐体ケース７０と各延出部５１Ｅ、５２Ｅとが伝熱層６０を介して当接しているものとしてもよい。
　（４）上記実施形態２では押さえ部２７１がバンド側伝熱層２６１に密着し、バンド側伝熱層２６１が延出部５１Ｅに密着するものとしたが、押さえ部２７１がバンド側伝熱層２６１に当接し、バンド側伝熱層２６１が延出部５１Ｅに当接するものとしてもよい。
　１０…プレーナコイル部品
　１１…配線基板
　１２…貫通孔
　１３…サブアッシー
　２０…一次側配線層
　２１…環状部
　２２…一次側電極
　２３…つなぎ部
　３０…二次側配線層
　３１…環状部
　３２…二次側電極
　４０…磁性コア
　４１…中足部
　４２…外足部
　５０…絶縁層
　５１…第１絶縁層
　５１Ｅ…延出部
　５２…第２絶縁層
　５２Ｅ…延出部
　６０…伝熱層
　７０…筐体ケース
　７０Ｕ…上側ケース
　７０Ｌ…下側ケース
　７１…外周端面
　７２…リブ
　７３Ｕ…上側突部
　７３Ｌ…下側突部
　７４Ｕ…上側収容部
　７４Ｌ…下側収容部
　２１０…プレーナコイル部品
　２６０…コア側伝熱層　２６１…バンド側伝熱層
　２７０…金属バンド（カバー部材）
　２７１…押さえ部　２７２…脚部　２７３…ベース固定部
　２８０…ベース部材
　３１０…プレーナコイル部品
　３７０…ゴムバンド（カバー部材）
　３７１…押さえ部　３７２…脚部　３７３…ベース固定部

Claims (6)

  1. 　複数の絶縁層と、少なくとも２つの配線層と、磁性コアと、を備え、前記絶縁層と前記配線層が交互に並んで接合されたプレーナコイル部品であって、
    　前記少なくとも２つの配線層は、前記複数の絶縁層のうち、隣り合う２つの絶縁層の間にそれぞれ配置され、
    　最上層と最下層の少なくとも一方が前記絶縁層で構成された第１絶縁層とされ、
    　前記第１絶縁層は、前記磁性コアと交差する配置で延出された延出部を有し、
    　前記延出部を覆うようにカバー部材が配置され、前記カバー部材と前記延出部は伝熱層を介して当接されている、プレーナコイル部品。
  2. 　前記カバー部材は筐体ケースである、請求項１に記載のプレーナコイル部品。
  3. 　前記磁性コアは、前記第１絶縁層における前記延出部以外の部分を覆うように配置され、
    　前記筐体ケースは、前記延出部と前記磁性コアの双方を覆うように配置され、前記筐体ケースと前記磁性コアは前記伝熱層を介して当接されている、請求項２に記載のプレーナコイル部品。
  4. 　前記絶縁層はセラミック材料によって構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプレーナコイル部品。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプレーナコイル部品を備えて構成されたプレーナトランスであって、
    　前記配線層は、一次側配線層と、二次側配線層と、を備え、前記一次側配線層と前記二次側配線層が前記絶縁層を介して交互に積層されている、プレーナトランス。
  6. 　複数の絶縁層と、少なくとも２つの配線層と、磁性コアと、を備え、前記絶縁層と前記配線層が交互に並んで接合されたプレーナコイル部品であって、
    　前記少なくとも２つの配線層は、前記複数の絶縁層のうち、隣り合う２つの絶縁層の間にそれぞれ配置され、
    　最上層と最下層の少なくとも一方が前記絶縁層で構成された第１絶縁層とされ、
    　前記第１絶縁層は、前記磁性コアと交差する配置で延出された延出部を有し、
    　前記延出部を覆うようにカバー部材が配置され、
    　前記カバー部材は、弾性素材からなり、前記延出部に装着されている、プレーナコイル部品。
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