JP5936874B2

JP5936874B2 - Power module

Info

Publication number: JP5936874B2
Application number: JP2012034144A
Authority: JP
Inventors: 奈津紀竹原; 鈴木　健一; 健一鈴木; 桑野　亮司; 亮司桑野; 関根　敏博; 敏博関根
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: JP2013172520A

Description

本発明は、電源モジュール、例えばＡＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換回路を含む電源モジュールに関する。 The present invention relates to a power supply module, for example, a power supply module including a power conversion circuit such as an AC-DC converter.

従来、一次側巻線および二次側巻線とも、多層基板に内蔵したシートコイルで構成された薄型トランスが知られている。 Conventionally, a thin transformer composed of a sheet coil built in a multilayer substrate is known for both the primary winding and the secondary winding.

一方、近年、電源モジュールの小型化および高効率化のため、高周波数（例えば数百ｋＨｚ）で動作する薄型トランスが求められている。 On the other hand, in recent years, there is a demand for a thin transformer that operates at a high frequency (for example, several hundred kHz) in order to reduce the size and increase the efficiency of the power supply module.

なお、特許文献１には、図１に示すように、出力チャンネル数分の被膜導体を並行に並べてなるフラットケーブル帯の二次巻線を有し、各チャンネルの出力バランスが均一な多チャンネル出力型トランスが開示されている。 In addition, as shown in FIG. 1, Patent Document 1 has a secondary winding of a flat cable band in which coated conductors corresponding to the number of output channels are arranged in parallel, and a multi-channel output in which the output balance of each channel is uniform. A type transformer is disclosed.

特開２００１−１３５５３２号公報JP 2001-135532 A

しかしながら、薄型トランスを高周波で動作させた場合、薄型トランスの発熱量が大きく、従来技術では十分な放熱性を確保することができない。 However, when the thin transformer is operated at a high frequency, the heat generated by the thin transformer is large, and the conventional technology cannot ensure sufficient heat dissipation.

そこで、本発明は、薄型トランスからの熱を効率的に放熱することが可能な電源モジュールを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power supply module that can efficiently dissipate heat from a thin transformer.

本発明の一態様に係る電源モジュールは、金属ベース基板と、薄型トランスを有するメインモジュールとを備える電源モジュールであって、
前記金属ベース基板は、下面が放熱面となる金属板と、前記金属板の上面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、端子を有する配線パターンと、前記配線パターンを被覆し且つ前記端子が露出するように開口部が設けられたソルダーレジスト膜とを有し、
前記メインモジュールは、前記薄型トランスの一次側巻線と、前記薄型トランスの二次側巻線を構成する渦巻き状の導体パターンが主面に形成された複数の基板が積層されてなる多層基板と、前記一次側巻線と前記二次側巻線との間の磁路を形成するトランスコアとを有し、
前記トランスコアは、前記金属ベース基板に当接する面を有し、前記薄型トランスからの熱を前記金属ベース基板に放熱することを特徴とする。 A power supply module according to an aspect of the present invention is a power supply module including a metal base substrate and a main module having a thin transformer,
The metal base substrate includes a metal plate having a lower surface serving as a heat dissipation surface, an insulating layer covering the upper surface of the metal plate, a wiring pattern formed on the insulating layer and having terminals, and covering the wiring pattern. And a solder resist film provided with an opening so that the terminal is exposed,
The main module includes a multi-layer substrate in which a primary winding of the thin transformer and a plurality of substrates each having a spiral conductor pattern formed on a main surface constituting the secondary winding of the thin transformer are stacked. A transformer core that forms a magnetic path between the primary winding and the secondary winding;
The transformer core has a surface in contact with the metal base substrate, and radiates heat from the thin transformer to the metal base substrate.

また、前記電源モジュールにおいて、
前記トランスコアの前記金属ベース基板と当接する面には、絶縁膜が貼り付けられていてもよい。 In the power supply module,
An insulating film may be attached to a surface of the transformer core that contacts the metal base substrate.

また、前記電源モジュールにおいて、
前記絶縁膜は、ポリイミド膜であってもよい。 In the power supply module,
The insulating film may be a polyimide film.

また、前記電源モジュールにおいて、
前記トランスコアが前記金属ベース基板に当接する領域に、前記絶縁層および前記ソルダーレジスト膜を貫通し、底面に前記金属板が露出した放熱用開口部が設けられ、前記トランスコアは前記放熱用開口部に露出した前記金属板に直接当接するようにしてもよい。 In the power supply module,
In the region where the transformer core is in contact with the metal base substrate, an opening for heat dissipation is provided through the insulating layer and the solder resist film, and the metal plate is exposed on the bottom surface. You may make it contact | abut directly to the said metal plate exposed to the part.

また、前記電源モジュールにおいて、
前記金属ベース基板上の領域のうち、前記トランスコアが前記金属ベース基板に当接しない領域であり、かつ前記配線パターンが設けられていない領域に、前記絶縁層および前記ソルダーレジスト膜を貫通し、底面に前記金属板が露出した放熱用開口部が設けられ、
一端は前記放熱用開口部に露出した金属板と接合し、前記ソルダーレジスト膜の上を引き回され、他端は前記トランスコアと前記ソルダーレジスト膜との間に挟まれ、前記金属板と前記トランスコアとを熱的に接続する熱伝導パターンが設けられていてもよい。 In the power supply module,
Of the region on the metal base substrate, the transformer core is a region that does not contact the metal base substrate, and the region where the wiring pattern is not provided penetrates the insulating layer and the solder resist film, An opening for heat dissipation with the metal plate exposed at the bottom is provided,
One end is joined to the metal plate exposed in the heat radiation opening, and is routed over the solder resist film, the other end is sandwiched between the transformer core and the solder resist film, and the metal plate and the A heat conduction pattern for thermally connecting the transformer core may be provided.

また、前記電源モジュールにおいて、
前記トランスコアは、フェライトからなるようにしてもよい。 In the power supply module,
The transformer core may be made of ferrite.

また、前記電源モジュールにおいて、
前記メインモジュールは、前記複数の基板の主面に形成され且つ渦巻き状の複数の導体パターンから構成されたコイル巻線と、前記導体パターンにより囲われた領域における前記多層基板を貫通する貫通孔に挿通されたコイルコアとを含む薄型コアコイルを有し、
前記コイルコアは、前記金属ベース基板に当接する面を有し、前記薄型コアコイルからの熱を前記金属ベース基板に放熱するようにしてもよい。 In the power supply module,
The main module includes a coil winding formed on a principal surface of the plurality of substrates and formed of a plurality of spiral conductor patterns, and a through hole penetrating the multilayer substrate in a region surrounded by the conductor patterns. A thin core coil including a coil core that is inserted;
The coil core may have a surface in contact with the metal base substrate, and heat from the thin core coil may be radiated to the metal base substrate.

また、前記電源モジュールにおいて、
前記金属板は、アルミニウム板または銅板であってもよい。 In the power supply module,
The metal plate may be an aluminum plate or a copper plate.

本発明の一態様に係る電源モジュールによれば、薄型トランスからの熱は、トランスコアを介してアルミベース基板に伝導し、アルミベース基板の下面から放熱される。 According to the power supply module of one aspect of the present invention, heat from the thin transformer is conducted to the aluminum base substrate through the transformer core and is radiated from the lower surface of the aluminum base substrate.

よって、本発明によれば、薄型トランスからの熱を効率的に放熱し、電源モジュールの放熱性を改善することができる。 Therefore, according to this invention, the heat | fever from a thin transformer can be thermally radiated efficiently and the heat dissipation of a power supply module can be improved.

本発明の一実施形態による電源モジュールの断面説明図である。It is a section explanatory view of a power supply module by one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による電源モジュールにおけるアルミベース基板の平面図である。It is a top view of the aluminum base substrate in the power supply module by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による電源モジュールにおけるメインモジュールの平面図である。It is a top view of the main module in the power supply module by one Embodiment of this invention. メインモジュールに設けられた薄型トランスの断面図である。It is sectional drawing of the thin transformer provided in the main module. メインモジュールに設けられた薄型コアコイルの断面図である。It is sectional drawing of the thin core coil provided in the main module. 本発明の第１の変形例による電源モジュールの断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the power supply module by the 1st modification of this invention. 本発明の第２の変形例による電源モジュールにおけるアルミベース基板の平面図である。It is a top view of the aluminum base board in the power module by the 2nd modification of the present invention.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the component which has an equivalent function is attached | subjected the same code | symbol, and detailed description of the component of the same code | symbol is not repeated.

図１は、本発明の一実施形態による電源モジュール３００の断面説明図を示している。図１において、アルミベース基板１００については断面を示し、メインモジュール２００については側面を示している。図２及び図３はそれぞれ、電源モジュール３００Ａのアルミベース基板１００、及びメインモジュール２００の平面図である。 FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a power supply module 300 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a cross section is shown for the aluminum base substrate 100, and a side view is shown for the main module 200. 2 and 3 are plan views of the aluminum base substrate 100 and the main module 200 of the power supply module 300A, respectively.

図１に示すように、この電源モジュール３００は、アルミベース基板１００と、薄型トランス及び薄型コアコイル（チョークコイル）を有するメインモジュール２００とを備える。電源モジュール３００は、アルミベース基板１００の下面と接するように取り付けられたヒートシンク（図示せず）を備えてもよい。 As shown in FIG. 1, the power supply module 300 includes an aluminum base substrate 100 and a main module 200 having a thin transformer and a thin core coil (choke coil). The power supply module 300 may include a heat sink (not shown) attached so as to be in contact with the lower surface of the aluminum base substrate 100.

また、電源モジュール３００は、アルミベース基板１００の下面が露出するように、アルミベース基板１００及びメインモジュール２００を収納する樹脂フレーム（図示せず）を備えている。この樹脂フレームとアルミベース基板１００とで画成される凹状の空間には、メインモジュール２００を埋設するように封止樹脂が充填されている。 The power supply module 300 includes a resin frame (not shown) that houses the aluminum base substrate 100 and the main module 200 so that the lower surface of the aluminum base substrate 100 is exposed. A concave space defined by the resin frame and the aluminum base substrate 100 is filled with a sealing resin so that the main module 200 is embedded.

次に、アルミベース基板１００の詳細について説明する。 Next, details of the aluminum base substrate 100 will be described.

アルミベース基板１００は、アルミニウムからなり、下面が放熱面となるアルミニウム板１１０と、アルミニウム板１１０の上面を被覆する絶縁層１２０と、この絶縁層１２０の上に形成された配線パターン１３０と、この配線パターン１３０を被覆するソルダーレジスト膜１４０とを有する。 The aluminum base substrate 100 is made of aluminum, and an aluminum plate 110 whose lower surface serves as a heat dissipation surface, an insulating layer 120 covering the upper surface of the aluminum plate 110, a wiring pattern 130 formed on the insulating layer 120, And a solder resist film 140 covering the wiring pattern 130.

図１に示すように、配線パターン１３０は、電子部品を実装するための端子１３１を有する。ソルダーレジスト膜１４０には、端子１３１が露出するように開口部１４１が設けられている。 As shown in FIG. 1, the wiring pattern 130 has terminals 131 for mounting electronic components. An opening 141 is provided in the solder resist film 140 so that the terminal 131 is exposed.

また、図１及び図２に示すように、アルミベース基板１００は、アルミベース基板１００の主面に対して垂直に設けられた複数の信号ピン１６０を有する。この信号ピン１６０は、配線パターン１３０と電気的に接続されている。信号ピン１６０は、メインモジュール２００の多層基板２２０（後述）に設けられたピン挿通孔２３１に挿通され、多層基板２２０と電気的に接続される。信号ピン１６０を介して、メインモジュール２００とアルミベース基板１００との間で制御信号を含む各種の信号が送受される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the aluminum base substrate 100 includes a plurality of signal pins 160 provided perpendicular to the main surface of the aluminum base substrate 100. The signal pin 160 is electrically connected to the wiring pattern 130. The signal pins 160 are inserted into pin insertion holes 231 provided in a multilayer board 220 (described later) of the main module 200 and are electrically connected to the multilayer board 220. Various signals including control signals are transmitted and received between the main module 200 and the aluminum base substrate 100 via the signal pins 160.

なお、アルミベース基板は、アルミニウム板に代えて、他の金属（例えば、銅）からなる金属板を用いた金属ベース基板であってもよい。 The aluminum base substrate may be a metal base substrate using a metal plate made of another metal (for example, copper) instead of the aluminum plate.

次に、メインモジュール２００の詳細について説明する。 Next, details of the main module 200 will be described.

メインモジュール２００は、電力変換回路（ＡＣ／ＤＣコンバータ回路等）を構成する薄型トランスおよび薄型コアコイル（チョークコイル）を有する。 The main module 200 includes a thin transformer and a thin core coil (choke coil) that constitute a power conversion circuit (an AC / DC converter circuit or the like).

薄型トランスは、図４に示すように、ボビン２１０（一次側巻線）と、多層基板２２０に内蔵された導体パターン２２２から構成された二次側巻線と、一次側巻線と二次側巻線との間の磁路を形成するトランスコア２４０とを備えている。 As shown in FIG. 4, the thin transformer includes a bobbin 210 (primary winding), a secondary winding formed of a conductor pattern 222 built in the multilayer substrate 220, a primary winding and a secondary winding. And a transformer core 240 that forms a magnetic path between the windings.

ボビン２１０は、図４に示すように、薄型トランスの一次側巻線が巻回された筒部２１１と、この筒部２１１の両端に設けられたフランジ部２１２とを有する。このボビン２１０は、好ましくは樹脂製である。 As shown in FIG. 4, the bobbin 210 includes a cylindrical portion 211 around which the primary side winding of the thin transformer is wound, and flange portions 212 provided at both ends of the cylindrical portion 211. The bobbin 210 is preferably made of resin.

一次側巻線は、ボビン２１０の筒部２１１に巻回された導線２１３からなる。導線２１３の一端は、図３に示すように、ボビン２１０から引き出され、多層基板２２０の表面に設けられたランドにはんだ付けされている。なお、導線２１３としては、一次側巻線における渦電流を可及的に抑制するため、表面に絶縁処理を施した細い銅線（例えば０．０８ｍｍ径）を撚り合わせたリッツ線を用いることが好ましい。 The primary winding is composed of a conductive wire 213 wound around the cylindrical portion 211 of the bobbin 210. As shown in FIG. 3, one end of the conducting wire 213 is drawn out from the bobbin 210 and soldered to a land provided on the surface of the multilayer substrate 220. In addition, as the conducting wire 213, in order to suppress the eddy current in the primary side winding as much as possible, a litz wire obtained by twisting a thin copper wire (for example, 0.08 mm diameter) whose surface is insulated is used. preferable.

図３に示すように、多層基板２２０の一端には、ボビン２１０の平面形状より大きな切り欠き部２２６が設けられている。ボビン２１０は、多層基板２２０と接触せず、かつ多層基板２２０と同一平面内に配置されるように、切り欠き部２２６内に収納されている。 As shown in FIG. 3, a notch 226 larger than the planar shape of the bobbin 210 is provided at one end of the multilayer substrate 220. The bobbin 210 is accommodated in the notch 226 so as not to contact the multilayer substrate 220 and to be disposed in the same plane as the multilayer substrate 220.

多層基板２２０は、図３及び図４に示すように、渦巻き状の導体パターン２２２が主面に形成された複数の基板２２１を積層したものとして構成されている。導体パターン２２２は基板２２１の両面に形成されており、基板２２１間にはプリプレグ２２４が介装されている。導体パターン２２２は基板２２１の片面にのみ形成されていてもよい。導体パターン２２２同士は、基板２２１に設けられたビア２２３またはスルーホール（図示せず）により電気的に接続され、二次側巻線を構成している。多層基板２２０の表面には、図３に示すように、チップ部品やＩＣ等の各種の電子部品２２７がはんだ付けされている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the multilayer substrate 220 is configured by laminating a plurality of substrates 221 each having a spiral conductor pattern 222 formed on the main surface. The conductor pattern 222 is formed on both surfaces of the substrate 221, and a prepreg 224 is interposed between the substrates 221. The conductor pattern 222 may be formed only on one side of the substrate 221. The conductor patterns 222 are electrically connected by a via 223 or a through hole (not shown) provided on the substrate 221 to constitute a secondary winding. As shown in FIG. 3, various electronic components 227 such as chip components and ICs are soldered to the surface of the multilayer substrate 220.

トランスコア２４０は、図４に示すように、多層基板２２０の下面側に配置された基部２４１ａ、及び基部２４１ａから立設された柱部２４１ｂ，２４１ｃを含む第１のコア２４１と、多層基板２２０の上面側に配置された第２のコア２４２とを有する。柱部２４１ｂは、ボビン２１０の筒部２１１内に挿通され、かつ第２のコア２４２に当接せず、トランスコア２４０のギャップを形成する。一方、柱部２４１ｃは、多層基板２２０の貫通孔２２５に挿通され、かつ第２のコア２４２に当接する。 As shown in FIG. 4, the transformer core 240 includes a base 241 a disposed on the lower surface side of the multilayer substrate 220, and a first core 241 including column portions 241 b and 241 c erected from the base 241 a, and the multilayer substrate 220. And a second core 242 disposed on the upper surface side. The column portion 241 b is inserted into the cylindrical portion 211 of the bobbin 210 and does not contact the second core 242 to form a gap of the transformer core 240. On the other hand, the column portion 241 c is inserted into the through hole 225 of the multilayer substrate 220 and abuts on the second core 242.

次に、メインモジュール２００に設けられた薄型コアコイルについて説明する。この薄型コアコイルは、図５に示すように、多層基板２２０に内蔵された導体パターン２２８から構成されたコイル巻線と、第１のコア２５１及び第２のコア２５２を有するコイルコア２５０とを備えている。 Next, the thin core coil provided in the main module 200 will be described. As shown in FIG. 5, the thin core coil includes a coil winding composed of a conductor pattern 228 built in a multilayer substrate 220, and a coil core 250 having a first core 251 and a second core 252. Yes.

より詳しくは、薄型コアコイルは、複数の基板２２１の主面に形成され且つ渦巻き状の複数の導体パターン２２８から構成されたコイル巻線と、導体パターン２２８により囲われた領域における多層基板２２０を貫通する貫通孔２３０に挿通されたコイルコア２５０とを含む。 More specifically, the thin core coil penetrates the multilayer substrate 220 in a region surrounded by the coil winding formed of the plurality of spiral conductor patterns 228 formed on the main surface of the plurality of substrates 221 and the conductor pattern 228. And a coil core 250 inserted through the through-hole 230.

導体パターン２２８同士は、基板２２１に設けられたビア２２９またはスルーホール（図示せず）により電気的に接続され、コイル巻線を構成している。 The conductor patterns 228 are electrically connected by a via 229 or a through hole (not shown) provided on the substrate 221 to constitute a coil winding.

コイルコア２５０は、アルミベース基板１００に当接する面を有し、薄型コアコイルからの熱をアルミベース基板１００に放熱するように構成されている。 The coil core 250 has a surface that comes into contact with the aluminum base substrate 100, and is configured to dissipate heat from the thin core coil to the aluminum base substrate 100.

ここで、コイルコア２５０の構成について詳細に説明する。 Here, the configuration of the coil core 250 will be described in detail.

第１のコア２５１は、図５に示すように、多層基板２２０の下面側に配置された基部２５１ａと、基部２５１ａから立設され、渦巻き状の導体パターン２２８を径方向に挟む柱部２５１ｂ，２５１ｃと、柱部２５１ｂ，２５１ｃの間における基部２５１ａから立設され、かつ導体パターン２２８により囲われた領域における多層基板２２０を貫通する貫通孔２３０に挿通された柱部２５１ｄとを含む。 As shown in FIG. 5, the first core 251 includes a base 251 a disposed on the lower surface side of the multilayer substrate 220, and a column 251 b that is erected from the base 251 a and sandwiches the spiral conductive pattern 228 in the radial direction. 251c, and a column portion 251d that is erected from the base portion 251a between the column portions 251b and 251c and that is inserted into the through hole 230 that penetrates the multilayer substrate 220 in a region surrounded by the conductor pattern 228.

一方、第２のコア２５２は、柱部２５１ｄとの間にギャップを形成するように多層基板２２０の上面側に配置されている。 On the other hand, the second core 252 is disposed on the upper surface side of the multilayer substrate 220 so as to form a gap with the column portion 251d.

なお、図５に示すように、コイルコア２５０のギャップを埋めるように、第１のコア２５１と第２のコア２５２との間に絶縁材料２５３が介装されていてもよい。また、コイルコア２５０のギャップには、絶縁材料２５３として、絶縁テープが介装されていてもよい。 As shown in FIG. 5, an insulating material 253 may be interposed between the first core 251 and the second core 252 so as to fill the gap of the coil core 250. Further, an insulating tape may be interposed as an insulating material 253 in the gap of the coil core 250.

上記のように、メインモジュール２００は、ボビン２１０の筒部２１１に巻回された導線２１３から構成される一次側巻線と、薄型トランスの二次側巻線を構成する渦巻き状の導体パターン２２２が主面に形成された複数の基板２２１が積層されてなる多層基板２２０と、一次側巻線と二次側巻線との間の磁路を形成するトランスコア２４０とを有する。なお、一次側巻線は、ボビン２１０の筒部２１１に巻回された導線２１３で構成される場合に限らず、二次側巻線と同様に、多層基板２２０に内蔵されたシートコイルで構成されてもよい。また、トランスコア２４０は、熱伝導性の高い材料（例えばフェライト）からなることが好ましい。 As described above, the main module 200 includes the primary side winding composed of the conductive wire 213 wound around the cylindrical portion 211 of the bobbin 210 and the spiral conductor pattern 222 constituting the secondary side winding of the thin transformer. Has a multilayer substrate 220 formed by laminating a plurality of substrates 221 formed on the main surface, and a transformer core 240 that forms a magnetic path between the primary side winding and the secondary side winding. Note that the primary winding is not limited to the case of being configured by the conductive wire 213 wound around the cylindrical portion 211 of the bobbin 210, and is configured by a sheet coil built in the multilayer substrate 220, similarly to the secondary winding. May be. The transformer core 240 is preferably made of a material having high thermal conductivity (for example, ferrite).

トランスコア２４０は、図１に示すように、アルミベース基板１００に当接する面を有し、薄型トランスからの熱をアルミベース基板１００に放熱するように構成されている。よって、薄型トランスの熱は、熱伝導性が高いトランスコアを介してアルミベース基板１００に伝導し、アルミベース基板１００の下面から放熱される。即ち、トランスコアを熱伝導路として機能させることで、電源モジュールの放熱性を向上させることができる。 As shown in FIG. 1, the transformer core 240 has a surface that contacts the aluminum base substrate 100, and is configured to radiate heat from the thin transformer to the aluminum base substrate 100. Therefore, the heat of the thin transformer is conducted to the aluminum base substrate 100 through the transformer core having high thermal conductivity, and is radiated from the lower surface of the aluminum base substrate 100. That is, the heat dissipation of the power supply module can be improved by causing the transformer core to function as a heat conduction path.

また、コイルコア２５０についても、アルミベース基板１００に当接する面を有し、薄型コアコイルからの熱をアルミベース基板１００に放熱するように構成することで、薄型コアコイルの熱をアルミベース基板１００の下面から放熱することが可能となり、電源モジュールの放熱性をさらに高めることができる。 The coil core 250 also has a surface that contacts the aluminum base substrate 100, and is configured to dissipate heat from the thin core coil to the aluminum base substrate 100, so that the heat of the thin core coil is transferred to the bottom surface of the aluminum base substrate 100. It is possible to dissipate heat from the power source, and the heat dissipation of the power supply module can be further enhanced.

なお、トランスコア２４０のアルミベース基板１００と当接する面には、絶縁膜（図示せず）が貼り付けられていてもよい。この絶縁膜として、比較的薄い膜厚で絶縁性を確保することの可能な高耐圧材料を用いることが好ましい。例えば、ポリイミド膜（約１０μｍ厚）を用いることが好ましい。これにより、トランスコア２４０とアルミベース基板１００との間の絶縁性を確保し、薄型トランスの電気的特性が損なわれることを防止できる。 An insulating film (not shown) may be attached to the surface of the transformer core 240 that contacts the aluminum base substrate 100. As this insulating film, it is preferable to use a high withstand voltage material capable of ensuring insulation with a relatively thin film thickness. For example, it is preferable to use a polyimide film (about 10 μm thick). Thereby, the insulation between the transformer core 240 and the aluminum base substrate 100 can be ensured, and the electrical characteristics of the thin transformer can be prevented from being impaired.

次に、上記の実施形態の２つの変形例について説明する。 Next, two modifications of the above embodiment will be described.

（第１の変形例）
図６は、第１の変形例による電源モジュール３００Ａの断面説明図である。図１と同様、アルミベース基板１００については断面を示し、メインモジュール２００については側面を示している。 (First modification)
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of a power supply module 300A according to the first modification. As in FIG. 1, the aluminum base substrate 100 shows a cross section, and the main module 200 shows a side surface.

図６に示すように、トランスコア２４０がアルミベース基板１００に当接する領域に、放熱用開口部２６０が設けられている。この放熱用開口部２６０は、絶縁層１２０およびソルダーレジスト膜１４０を貫通し、底面にアルミニウム板１１０が露出している。 As shown in FIG. 6, a heat radiation opening 260 is provided in a region where the transformer core 240 is in contact with the aluminum base substrate 100. The heat radiation opening 260 penetrates the insulating layer 120 and the solder resist film 140, and the aluminum plate 110 is exposed on the bottom surface.

トランスコア２４０は、放熱用開口部２６０に露出したアルミニウム板１１０に直接当接する。これにより、薄型トランスの熱を放出し易くし、電源モジュールの放熱性をさらに向上させることができる。 The transformer core 240 is in direct contact with the aluminum plate 110 exposed in the heat radiation opening 260. Thereby, the heat | fever of a thin transformer can be discharge | released easily and the heat dissipation of a power supply module can be improved further.

なお、薄型コアコイルについても、薄型トランスと同様にして放熱性を向上させてもよい。即ち、図６に示すように、コイルコア２５０が当接する領域に、絶縁層１２０およびソルダーレジスト膜１４０を貫通する放熱用開口部２７０を設け、コイルコア２５０を、放熱用開口部２７０に露出したアルミニウム板１１０に直接当接するように配置してもよい。 Note that the heat dissipation of the thin core coil may be improved in the same manner as the thin transformer. That is, as shown in FIG. 6, a heat dissipation opening 270 that penetrates the insulating layer 120 and the solder resist film 140 is provided in a region where the coil core 250 abuts, and the coil core 250 is exposed to the heat dissipation opening 270. It may be arranged so as to directly contact 110.

（第２の変形例）
図７は、第２の変形例による電源モジュールにおけるアルミベース基板１００Ａの平面図である。 (Second modification)
FIG. 7 is a plan view of an aluminum base substrate 100A in the power supply module according to the second modification.

図７に示すように、アルミベース基板１００Ａ上の領域のうち、トランスコア２４０がアルミベース基板１００Ａに当接しない領域であり、かつ配線パターン１３０が設けられていない領域に、放熱用開口部２８０が設けられている。この放熱用開口部２８０は、絶縁層１２０およびソルダーレジスト膜１４０を貫通し、底面にアルミニウム板１１０が露出している。 As shown in FIG. 7, in the region on the aluminum base substrate 100A where the transformer core 240 is not in contact with the aluminum base substrate 100A and the wiring pattern 130 is not provided, the heat radiation opening 280 is formed. Is provided. The heat radiation opening 280 penetrates the insulating layer 120 and the solder resist film 140, and the aluminum plate 110 is exposed on the bottom surface.

また、図７に示すように、アルミベース基板１００Ａには、熱伝導率の高い金属（銅、銀、アルミニウムなど）で形成された熱伝導パターン２９０が設けられている。この熱伝導パターン２９０の一端は、放熱用開口部２８０に露出したアルミニウム板１１０と接合する。熱伝導パターン２９０の他端は、トランスコア２４０とソルダーレジスト膜１４０との間に挟まれる。なお、熱伝導パターン２９０の他端は、図７に示すように、パッド部を有するものとして形成されることが好ましい。このパッド部の形状は、トランスコア２４０の下面の形状に合わせることが好ましい。 As shown in FIG. 7, the aluminum base substrate 100A is provided with a heat conduction pattern 290 made of a metal (copper, silver, aluminum, etc.) having high heat conductivity. One end of the heat conduction pattern 290 is joined to the aluminum plate 110 exposed in the heat radiation opening 280. The other end of the heat conduction pattern 290 is sandwiched between the transformer core 240 and the solder resist film 140. In addition, as shown in FIG. 7, it is preferable that the other end of the heat conductive pattern 290 is formed as what has a pad part. The shape of this pad portion is preferably matched to the shape of the lower surface of the transformer core 240.

熱伝導パターン２９０の両端を結ぶ接続部は、ソルダーレジスト膜１４０の上を引き回されている。熱伝導パターン２９０は、アルミニウム板１１０とトランスコア２４０とを熱的に接続し、トランスコア２４０の熱をアルミニウム板１１０に伝導させる。 A connection portion connecting both ends of the heat conduction pattern 290 is routed on the solder resist film 140. The heat conduction pattern 290 thermally connects the aluminum plate 110 and the transformer core 240, and conducts the heat of the transformer core 240 to the aluminum plate 110.

本変形例によれば、アルミベース基板の配線パターン１３０が設けられた領域にトランスコア２４０が配置される場合においても、トランスコア２４０とアルミニウム板１１０とを熱的に接続し、電源モジュールの放熱性を向上させることができる。 According to this modification, even when the transformer core 240 is disposed in the region where the wiring pattern 130 of the aluminum base substrate is provided, the transformer core 240 and the aluminum plate 110 are thermally connected to dissipate heat from the power supply module. Can be improved.

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the individual embodiments described above. . You may combine suitably the component covering different embodiment. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.

１００，１００Ａアルミベース基板
１１０アルミニウム板
１２０絶縁層
１３０配線パターン
１３１端子
１４０ソルダーレジスト膜
１４１開口部
１５０電子部品
１６０信号ピン
２００メインモジュール
２１０ボビン
２１１筒部
２１２フランジ部
２１３リッツ線（一次側巻線）
２２０多層基板
２２１基板
２２２導体パターン
２２３ビア
２２４プリプレグ
２２５貫通孔
２２６切り欠き部
２２７電子部品
２２８導体パターン
２３０貫通孔
２３１ピン挿通孔
２４０トランスコア
２４１第１のコア（コの字形コア）
２４１ａ基部
２４１ｂ，２４１ｃ柱部
２４２第２のコア
２４３（ギャップを埋める）絶縁材料
２５０コイルコア
２５１第１のコア（Ｅ形コア）
２５１ａ基部
２５１ｂ，２５１ｃ，２５１ｄ柱部
２５２第２のコア
２５３（ギャップを埋める）絶縁材料
２６０，２７０，２８０放熱用開口部
２９０熱伝導パターン
３００，３００Ａ電源モジュール 100, 100A Aluminum base substrate 110 Aluminum plate 120 Insulating layer 130 Wiring pattern 131 Terminal 140 Solder resist film 141 Opening portion 150 Electronic component 160 Signal pin 200 Main module 210 Bobbin 211 Tube portion 212 Flange portion 213 Litz wire (primary winding)
220 Multilayer substrate 221 Substrate 222 Conductor pattern 223 Via 224 Pre-preg 225 Through hole 226 Notch 227 Electronic component 228 Conductor pattern 230 Through hole 231 Pin insertion hole 240 Trans core 241 First core (U-shaped core)
241a Bases 241b, 241c Column 242 Second core 243 (fills gap) Insulating material 250 Coil core 251 First core (E-shaped core)
251a Base 251b, 251c, 251d Column 252 Second core 253 Insulating material 260 (270), 280, 280 Heat radiation opening 290 Thermal conduction pattern 300, 300A Power supply module

Claims

金属ベース基板と、薄型トランスを有するメインモジュールとを備える電源モジュールであって、
前記金属ベース基板は、下面が放熱面となる金属板と、前記金属板の上面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、端子を有する配線パターンと、前記配線パターンを被覆し且つ前記端子が露出するように開口部が設けられたソルダーレジスト膜とを有し、
前記メインモジュールは、前記薄型トランスの二次側巻線を構成する渦巻き状の導体パターンが主面に形成された複数の基板が積層されてなる多層基板と、前記多層基板の一端に設けられた切り欠き部内に収納された筒部と、前記筒部に巻回された一次側巻線と、前記一次側巻線と前記二次側巻線との間の磁路を形成するトランスコアとを有し、
前記トランスコアは、前記金属ベース基板に当接する面を有し、前記薄型トランスからの熱を前記金属ベース基板に放熱することを特徴とする電源モジュール。 A power supply module comprising a metal base substrate and a main module having a thin transformer,
The metal base substrate includes a metal plate having a lower surface serving as a heat dissipation surface, an insulating layer covering the upper surface of the metal plate, a wiring pattern formed on the insulating layer and having terminals, and covering the wiring pattern. And a solder resist film provided with an opening so that the terminal is exposed,
The main module is provided at one end of the multilayer substrate, and a multilayer substrate in which a plurality of substrates each having a spiral conductor pattern that forms a secondary winding of the thin transformer is formed on the main surface . A cylindrical portion housed in the notch, a primary winding wound around the cylindrical portion, and a transformer core that forms a magnetic path between the primary winding and the secondary winding. Have
The power supply module according to claim 1, wherein the transformer core has a surface that contacts the metal base substrate and dissipates heat from the thin transformer to the metal base substrate.

前記トランスコアの前記金属ベース基板と当接する面には、絶縁膜が貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電源モジュール。 The power supply module according to claim 1, wherein an insulating film is attached to a surface of the transformer core that contacts the metal base substrate.

前記絶縁膜は、ポリイミド膜であることを特徴とする請求項２に記載の電源モジュール。 The power supply module according to claim 2, wherein the insulating film is a polyimide film.

前記トランスコアが前記金属ベース基板に当接する領域に、前記絶縁層および前記ソルダーレジスト膜を貫通し、底面に前記金属板が露出した放熱用開口部が設けられ、前記トランスコアは前記放熱用開口部に露出した前記金属板に直接当接することを特徴とする請求項１に記載の電源モジュール。 In the region where the transformer core is in contact with the metal base substrate, an opening for heat dissipation is provided through the insulating layer and the solder resist film, and the metal plate is exposed on the bottom surface. The power supply module according to claim 1, wherein the power supply module directly contacts the metal plate exposed to a portion.

前記トランスコアは、フェライトからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電源モジュール。 The transformer core power module according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it consists of ferrite.

前記メインモジュールは、前記複数の基板の主面に形成され且つ渦巻き状の複数の導体パターンから構成されたコイル巻線と、前記導体パターンにより囲われた領域における前記多層基板を貫通する貫通孔に挿通されたコイルコアとを含む薄型コアコイルを有し、
前記コイルコアは、前記金属ベース基板に当接する面を有し、前記薄型コアコイルからの熱を前記金属ベース基板に放熱することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電源モジュール。 The main module includes a coil winding formed on a principal surface of the plurality of substrates and formed of a plurality of spiral conductor patterns, and a through hole penetrating the multilayer substrate in a region surrounded by the conductor patterns. A thin core coil including a coil core that is inserted;
The coil core has a surface abutting on the metal base substrate, the power module according to any one of claims 1 to 5 heat from the thin core coil, characterized in that the heat radiation to the metal base substrate.

前記金属板は、アルミニウム板または銅板であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電源モジュール。 Power module according to any one of the metal plate, claims 1, characterized in that an aluminum plate or copper plate 6.

金属ベース基板と、薄型トランスを有するメインモジュールとを備える電源モジュールであって、A power supply module comprising a metal base substrate and a main module having a thin transformer,
前記金属ベース基板は、下面が放熱面となる金属板と、前記金属板の上面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、端子を有する配線パターンと、前記配線パターンを被覆し且つ前記端子が露出するように開口部が設けられたソルダーレジスト膜とを有し、The metal base substrate includes a metal plate having a lower surface serving as a heat dissipation surface, an insulating layer covering the upper surface of the metal plate, a wiring pattern formed on the insulating layer and having terminals, and covering the wiring pattern. And a solder resist film provided with an opening so that the terminal is exposed,
前記メインモジュールは、前記薄型トランスの一次側巻線と、前記薄型トランスの二次側巻線を構成する渦巻き状の導体パターンが主面に形成された複数の基板が積層されてなる多層基板と、前記一次側巻線と前記二次側巻線との間の磁路を形成するトランスコアとを有し、The main module includes a multi-layer substrate in which a primary winding of the thin transformer and a plurality of substrates each having a spiral conductor pattern formed on a main surface constituting the secondary winding of the thin transformer are stacked. A transformer core that forms a magnetic path between the primary winding and the secondary winding;
前記トランスコアは、前記金属ベース基板に当接する面を有し、前記薄型トランスからの熱を前記金属ベース基板に放熱し、The transformer core has a surface that contacts the metal base substrate, and dissipates heat from the thin transformer to the metal base substrate.
前記金属ベース基板上の領域のうち、前記トランスコアが前記金属ベース基板に当接しない領域であり、かつ前記配線パターンが設けられていない領域に、前記絶縁層および前記ソルダーレジスト膜を貫通し、底面に前記金属板が露出した放熱用開口部が設けられ、Of the region on the metal base substrate, the transformer core is a region that does not contact the metal base substrate, and the region where the wiring pattern is not provided penetrates the insulating layer and the solder resist film, An opening for heat dissipation with the metal plate exposed at the bottom is provided,
一端は前記放熱用開口部に露出した金属板と接合し、前記ソルダーレジスト膜の上を引き回され、他端は前記トランスコアと前記ソルダーレジスト膜との間に挟まれ、前記金属板と前記トランスコアとを熱的に接続する熱伝導パターンが設けられていることを特徴とする電源モジュール。One end is joined to the metal plate exposed in the heat radiation opening, and is routed over the solder resist film, the other end is sandwiched between the transformer core and the solder resist film, and the metal plate and the A power supply module provided with a heat conductive pattern for thermally connecting to a transformer core.