JP6084103B2

JP6084103B2 - Magnetic device

Info

Publication number: JP6084103B2
Application number: JP2013085586A
Authority: JP
Inventors: 崇介古井; 幸一中林; 俊之竹内
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: JP2014207406A

Description

本発明は、磁性体から成るコアと、コイルパターンが設けら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。 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 provided with a coil pattern.

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。 For example, there is a switching power supply device that converts a high-voltage direct current into 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.

たとえば、特許文献１〜１０には、コイルの巻線を基板に設けた磁気デバイスが開示されている。 For example, Patent Documents 1 to 10 disclose a magnetic device in which a coil winding is provided on a substrate.

特許文献１〜７では、磁性体から成るコアが、基板を貫通している。基板は、絶縁体から成り、複数の層を有している。各層には、コア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を、スルーホールなどで接続することで、コイルを構成している。コイルパターンやスルーホールは、銅などの導体から成る。 In patent documents 1-7, the core which consists of a magnetic body has penetrated the board | substrate. The substrate is made of an insulator and has a plurality of layers. Each layer is provided with a coil pattern so as to be wound around the core. A coil is configured by connecting coil patterns of different layers by through holes or the like. The coil pattern and the through hole are made of a conductor such as copper.

特許文献８では、長方形板状のシートを多数積層して、積層体を形成している。最上および最下にある表面シートは磁性体から成る。表面シートに挟まれた各積層シートは、所定パターンに形成された内部導体層と、内部導体層の余白を埋める磁性体層とで構成されている。隣接する積層シートの内部導体層の一部または全部を、積層方向から見て重複させることで接続して、コイルを構成している。 In Patent Document 8, a large number of rectangular plate-like sheets are laminated to form a laminated body. The top and bottom surface sheets are made of a magnetic material. Each laminated sheet sandwiched between the top sheets is composed of an inner conductor layer formed in a predetermined pattern and a magnetic layer that fills the margin of the inner conductor layer. A part or all of the inner conductor layers of adjacent laminated sheets are connected by overlapping when viewed from the lamination direction to constitute a coil.

特許文献９では、基板が、一対の絶縁層と、該絶縁層に挟持された磁性体層とから構成されている。磁性体層には、導体から成るコイルパターンが形成されている。コイルパターンは、基板の板面や厚み方向に複数回巻回されている。 In Patent Document 9, the substrate is composed of a pair of insulating layers and a magnetic layer sandwiched between the insulating layers. A coil pattern made of a conductor is formed on the magnetic layer. The coil pattern is wound a plurality of times in the plate surface and thickness direction of the substrate.

特許文献１０では、基板上に設けられたドーナツ状の絶縁層の中に、スパイラル状の平面コイルが埋め込まれている。絶縁層の外側は、磁性膜で覆われている。 In Patent Document 10, a spiral planar coil is embedded in a donut-shaped insulating layer provided on a substrate. The outside of the insulating layer is covered with a magnetic film.

磁気デバイスのコイルに電流が流れると、該コイルから熱が発せられて、基板の温度が上昇する。これに対し、特許文献１、３、８、９、１０には、以下の熱対策が講じられている。 When a current flows through the coil of the magnetic device, heat is generated from the coil, and the temperature of the substrate rises. In contrast, Patent Documents 1, 3, 8, 9, and 10 have the following countermeasures against heat.

特許文献１では、コイルパターンを基板の各層のほぼ全域に広げて、放熱させ易くしている。特許文献３では、基板の各層のコイルパターンの一部の幅を広げることで、放熱パターン部を設けて、放熱させ易くしている。特許文献８では、隣接する積層シートの内部導体層同士を重複させることにより、コイル部と引き出し部の導体断面積を大きくして、該導体から発する熱を抑制している。 In Patent Document 1, the coil pattern is spread over almost the entire area of each layer of the substrate to facilitate heat dissipation. In Patent Document 3, by increasing the width of a part of the coil pattern of each layer of the substrate, a heat dissipation pattern portion is provided to facilitate heat dissipation. In Patent Document 8, by overlapping the inner conductor layers of adjacent laminated sheets, the conductor cross-sectional area of the coil portion and the lead portion is increased, and heat generated from the conductor is suppressed.

特許文献９では、コイルパターンの内側に磁性体層と下方の絶縁層とを貫通する伝熱用貫通導体を設け、基板の下面に伝熱用貫通導体と接続された放熱用導体層を設けることで、放熱させ易くしている。特許文献１０では、平面コイルの線幅を中心から離れるに従って増加させることで、平面コイルの各部分から発する熱を均一にしている。 In Patent Document 9, a heat-transfer through conductor that penetrates the magnetic layer and the lower insulating layer is provided inside the coil pattern, and a heat-dissipating conductor layer connected to the heat-transfer through conductor is provided on the lower surface of the substrate. Therefore, it is easy to dissipate heat. In patent document 10, the heat | fever emitted from each part of a planar coil is made uniform by making the line | wire width of a planar coil increase as it leaves | separates from a center.

一方、放熱に関する言及はないが、特許文献２では、各層のコイルパターンの幅を一定にしている（特許文献９も同様）。特許文献４では、各層のコイルパターンを複数に分割し、該分割されたコイルパターンを直列に接続している。特許文献５〜７では、幅が細くて巻き数が多いコイルパターンを設けた層と、幅が太くて巻き数が少ないコイルパターンを設けた層とを、複数積層している。 On the other hand, although there is no mention about heat dissipation, in patent document 2, the width of the coil pattern of each layer is made constant (patent document 9 is also the same). In Patent Document 4, the coil pattern of each layer is divided into a plurality of pieces, and the divided coil patterns are connected in series. In Patent Documents 5 to 7, a plurality of layers having a coil pattern with a narrow width and a large number of turns and a layer having a coil pattern with a large width and a small number of turns are stacked.

また、特許文献７の実施形態８、９では、２つの層にコイルパターンを複数形成し、異なる層にあるコイルパターン同士を直列に接続することで、２つの層に渡って２ターン巻回される経路を、２つ設けている。この２つの経路は、並列に接続され、断面積が同等であり、基板の板面に投影した場合にほぼ一致している。 In Embodiments 8 and 9 of Patent Document 7, a plurality of coil patterns are formed in two layers, and coil patterns in different layers are connected in series so that two turns are wound over the two layers. Two routes are provided. These two paths are connected in parallel, have the same cross-sectional area, and substantially coincide when projected onto the plate surface of the substrate.

特開２００８−２０５３５０号公報JP 2008-205350 A 特開平７−３８２６２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-38262 特開平７−８６７５５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-86755 再表ＷＯ２０１０／０２６６９０号公報Reissue WO2010 / 026690 特開平８−６９９３５号公報JP-A-8-69935 米国特許第７３３２９９３号明細書US Pat. No. 7,332,993 特開２０１０−５６１７５号公報JP 2010-56175 A 特開２０１０−１８３００７号公報JP 2010-183007 A 特開２００８−１７７５１６号公報JP 2008-177516 A 特開平７−３７７２８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-37728

コイルの所定の性能を達成するため、基板の層数を増やしたり、各層でコイルパターンを複数回巻回したりすると、コイルの巻き数を増やすことができる。しかし、サイズが大きくなるなどの弊害がある。 In order to achieve the predetermined performance of the coil, the number of turns of the coil can be increased by increasing the number of layers of the substrate or winding the coil pattern multiple times in each layer. However, there are problems such as an increase in size.

また、コイルパターンの幅を細くすると、基板の板面に広がるように、コイルパターンを複数回巻回しても、サイズが大きくなるのを抑えられる。しかし、コイルパターンの直流抵抗が高くなるため、コイルパターンの発熱量が多くなり、基板の温度が上昇して、特性の変動や性能の劣化を招いてしまう。 Further, if the width of the coil pattern is narrowed, it is possible to suppress an increase in size even if the coil pattern is wound a plurality of times so as to spread on the plate surface of the substrate. However, since the DC resistance of the coil pattern is increased, the amount of heat generated by the coil pattern is increased, the temperature of the substrate is increased, and the characteristics are varied and the performance is deteriorated.

特に、大電流が流れる直流−直流変換装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）などで使用される磁気デバイスでは、コイルに大電流が流れるので、コイルの線幅が細すぎると、発熱量がより多くなって、所定の特性や性能が得られない。また、同一基板上に他のＩＣチップなどの電子部品が実装されている場合、電子部品の誤動作や破壊を生じるおそれがある。 In particular, in a magnetic device used in a DC-DC converter (DC-DC converter) or the like through which a large current flows, a large current flows through the coil. Therefore, if the coil line width is too narrow, the amount of heat generated increases. The predetermined characteristics and performance cannot be obtained. In addition, when an electronic component such as another IC chip is mounted on the same substrate, there is a risk of malfunction or destruction of the electronic component.

本発明の課題は、サイズが大きくなるのを抑えながら、コイルの巻き数を多くし、かつ発熱を抑制することができる磁気デバイスを提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic device that can increase the number of turns of a coil and suppress heat generation while suppressing an increase in size.

本発明による磁気デバイスは、磁性体から成るコアと、絶縁体から成り、コアが貫通する基板と、コアの周囲に巻回されるように基板に設けられた、導体から成るコイルパターンとを備えている。基板にある２つの層に、幅が太いコイルパターンと幅が細いコイルパターンとがそれぞれ設けられている。２つの層にある幅が細いコイルパターン同士は、基板の板面に投影した場合にそれぞれの投影パターンが一致するように形成され、かつ並列に接続されている。２つの層にある幅が太いコイルパターン同士は、直列に接続されている。２つの層のうち一方の層において、幅が細いコイルパターンと幅が太いコイルパターンとは、直列に接続されている。また、基板を貫通する導体から成り、２つの層にある幅が細いコイルパターン同士を並列に接続する第１接続部と、基板を貫通する導体から成り、２つの層にある幅が太いコイルパターン同士を直列に接続する第２接続部とが設けられている。 A magnetic device according to the present invention includes a core made of a magnetic material, a substrate made of an insulator, the core passing through the core, and a coil pattern made of a conductor provided on the substrate so as to be wound around the core. ing. A coil pattern having a large width and a coil pattern having a small width are provided on two layers of the substrate, respectively. The thin coil patterns in the two layers are formed such that their projection patterns match when projected onto the plate surface of the substrate, and are connected in parallel. Coil patterns with a large width in two layers are connected in series. In one of the two layers, the thin coil pattern and the thick coil pattern are connected in series. Also, the first connecting portion that is formed of a conductor that penetrates the substrate and connects the coil patterns having a small width in two layers in parallel, and the coil pattern that is formed of a conductor that penetrates the substrate and is thick in the two layers. The 2nd connection part which connects mutually in series is provided.

このようにすると、磁気デバイスのコイルが、基板の複数の層にそれぞれ設けられた幅が太いコイルパターンと幅が細いコイルパターンとから構成されるので、該各層にコイルパターンが複数回巻回されて、コイルの巻き数を多くすることができる。また、基板の層数を少なくしたり、基板の面積を小さくしたりして、基板のサイズが大きくなるのを抑えることができる。また、幅の太いコイルパターンの間に、複数の幅の細いコイルパターンを並列に接続することで、コイルの全体に渡って、直流抵抗をある程度の大きさにとどめて、コイルの発熱を抑制することができる。よって、磁気デバイスのサイズが大きくなるのを抑えながら、コイルの巻き数を多くして、発熱を抑制することが可能となる。 In this way, since the coil of the magnetic device is composed of a coil pattern having a large width and a coil pattern having a small width provided on each of a plurality of layers of the substrate, the coil pattern is wound around each layer a plurality of times. Thus, the number of turns of the coil can be increased. In addition, it is possible to suppress an increase in the size of the substrate by reducing the number of layers of the substrate or reducing the area of the substrate. In addition, by connecting a plurality of thin coil patterns in parallel between the coil patterns with a large width, the direct current resistance is limited to a certain level over the entire coil to suppress the heat generation of the coil. be able to. Accordingly, it is possible to suppress heat generation by increasing the number of turns of the coil while suppressing an increase in the size of the magnetic device.

また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、幅が細いコイルパターンを部分的に拡張することにより、放熱部が設けられていてもよい。 In the present invention, in the above magnetic device, the heat radiating section may be provided by partially expanding a narrow coil pattern.

また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、２つの層にあるコイルパターンの形状が一致していてもよい。 In the present invention, in the above magnetic device, the shapes of the coil patterns in the two layers may be the same.

また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、幅が太いコイルパターンの断面積と、並列に接続された幅が細いコイルパターンの合計断面積とが、同等であるようにしてもよい。 In the present invention, in the above magnetic device, the cross-sectional area of the coil pattern with a large width may be equal to the total cross-sectional area of the coil pattern with a small width connected in parallel.

本発明によれば、サイズが大きくなるのを抑えながら、コイルの巻き数を多くし、かつ発熱を抑制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。 According to the present invention, it is possible to provide a magnetic device that can increase the number of turns of a coil and suppress heat generation while suppressing an increase in size.

スイッチング電源装置の構成図である。It is a block diagram of a switching power supply device. 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。It is a disassembled perspective view of the magnetic device by embodiment of this invention. 図２の磁気デバイスの基板の各層の平面図である。It is a top view of each layer of the board | substrate of the magnetic device of FIG. 図３の基板のコイルパターンを示す図である。It is a figure which shows the coil pattern of the board | substrate of FIG. 図２の磁気デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the magnetic device of FIG. コイルパターンの電気的接続を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electrical connection of a coil pattern.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

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。 FIG. 1 is a configuration diagram of the switching power supply apparatus 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.

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。 A high voltage battery 50 is connected to the input terminals T <b> 1 and T <b> 2 of the switching power supply device 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.

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。 The switching circuit 52 is formed of a known circuit having, for example, an FET (Field Effect Transistor). In the switching circuit 52, the FET is turned on / off based on a PWM (Pulse Width Modulation) signal from the PWM drive unit 58, and a switching operation is performed on the DC voltage. As a result, the DC voltage is converted into a high-frequency pulse voltage.

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。 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. With this 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).

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。 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.

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。 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.

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、後述の磁気デバイス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、電力入出力用のリード端子６ｉ、６ｏが設けられている。 In the switching power supply device 100 described above, the magnetic device 1 described later is 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. At both ends of the choke coil L, lead terminals 6i and 6o for power input / output are provided.

次に、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。 Next, the structure of the magnetic device 1 will be described with reference to FIGS.

図２は、磁気デバイス１の分解斜視図である。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は、図３の基板３のコイルパターンを示す図である。図５は、磁気デバイス１の断面図であって、図３のＸ−Ｘ断面を示している。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the magnetic device 1. FIG. 3 is a plan view of each layer of the substrate 3 of the magnetic device 1. FIG. 4 is a diagram showing a coil pattern of the substrate 3 of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the magnetic device 1 and shows a cross section taken along line XX of FIG.

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。 As shown in FIG. 2, the cores 2 a and 2 b are configured by a pair of an E-shaped upper core 2 a and an I-shaped lower core 2 b. The cores 2a and 2b are made of a magnetic material such as ferrite or amorphous metal.

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。中央の凸部２ｍに対して、左側の凸部２Ｌと右側の凸部２ｒの方が、突出量が多くなっている。 The upper core 2a has three convex portions 2m, 2L, and 2r so as to protrude downward. The protrusion amount of the left protrusion 2L and the right protrusion 2r is larger than that of the center protrusion 2m.

図５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。 As shown in FIG. 5, 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. In this state, 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. Thereby, even when a large current is passed through the magnetic device 1 (choke coil L), a predetermined inductance can be realized. The cores 2a and 2b are fixed by fixing means such as screws and metal fittings (not shown).

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。 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.

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。 The board | substrate 3 is comprised from the thick copper foil board | substrate with which the pattern was formed in each layer of the thin-plate-shaped base material which consists of an insulator with thick copper foil (conductor). In the present embodiment, 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.

基板３の表面（図２および図５で上面）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５で下面）には、図３（ｃ）に示すような第３層Ｌ３が設けられている。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、回路を形成可能な２つの外面層Ｌ１、Ｌ３と、１つの内層Ｌ２を有した、３層基板から成る。 A first layer L1 as shown in FIG. 3A is provided on the surface of the substrate 3 (upper surface in FIGS. 2 and 5). A third layer L3 as shown in FIG. 3C is provided on the back surface of the substrate 3 (the lower surface in FIGS. 2 and 5). A second layer L2 as shown in FIG. 3B is provided between the first layer L1 and the third layer L3. That is, the substrate 3 is a three-layer substrate having two outer surface layers L1 and L3 capable of forming a circuit and one inner layer L2.

基板３には、複数の開口部３ｍ、３Ｌ、３ｒが設けられている。各開口部３ｍ、３Ｌ、３ｒには、図２〜図５に示すように、上コア２ａの各凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒがそれぞれ挿入される。これにより、上コア２ａは基板３を貫通する。 The substrate 3 is provided with a plurality of openings 3m, 3L, and 3r. As shown in FIGS. 2 to 5, the convex portions 2m, 2L, and 2r of the upper core 2a are inserted into the openings 3m, 3L, and 3r, respectively. Thereby, the upper core 2 a penetrates the substrate 3.

また、基板３には複数の貫通孔３ａが設けられている。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の裏面をヒートシンク１０の上面（フィン１０ｆと反対側）と対向させる。そして、各ねじ１１を基板３の表面側から各貫通孔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５に示すように、基板３の第３層Ｌ３側にヒートシンク１０が近接状態で固定される。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。 The substrate 3 is provided with a plurality of through holes 3a. As shown in FIG. 2, each screw 11 is inserted into each through hole 3a. The back surface of the substrate 3 is opposed to the upper surface of the heat sink 10 (the side opposite to the fins 10f). Then, the screws 11 are passed through the through holes 3 a from the surface side of the substrate 3 and screwed into the screw holes 10 a of the heat sink 10. Thereby, as shown in FIG. 5, the heat sink 10 is fixed to the third layer L3 side of the substrate 3 in the proximity state. An insulating sheet 12 having heat conductivity is sandwiched between the substrate 3 and the heat sink 10.

図３に示すように、基板３には、複数のスルーホール８ａ、８ｄ、９ａ〜９ｄが形成されている。スルーホール８ａ、８ｄ、９ａ〜９ｄは、銅などの導体から成り、基板３を貫通している。 As shown in FIG. 3, a plurality of through holes 8 a, 8 d, 9 a to 9 d are formed in the substrate 3. The through holes 8 a, 8 d, 9 a to 9 d are made of a conductor such as copper and penetrate the substrate 3.

一対の大径のスルーホール８ａのうち、一方のスルーホール８ａには、電力入力用のリード端子６ｉが埋設されている。他方のスルーホール８ａには、電力出力用のリード端子６ｏが埋設されている。リード端子６ｉ、６ｏは、銅などの導体から成り、基板３を貫通している。第１層Ｌ１と第３層Ｌ３のリード端子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。リード端子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の下端は、絶縁シート１２と接触している（図示省略）。 Among the pair of large-diameter through holes 8a, a lead terminal 6i for power input is embedded in one through hole 8a. A lead terminal 6o for power output is embedded in the other through hole 8a. The lead terminals 6 i and 6 o are made of a conductor such as copper and penetrate the substrate 3. Pads 8b of through holes 8a are provided around the lead 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 lead terminals 6i, 6o and the pad 8b. The lower ends of the terminals 6i and 6o are in contact with the insulating sheet 12 (not shown).

図３（ａ）に示すように、第１層Ｌ１には、複数のスルーホール９ａ〜９ｄを形成し易くするため、４つの小パターン４ｇが設けられている。各小パターン４ｇは、銅箔から成り、表面に絶縁加工が施されている。各小パターン４ｇと各スルーホール９ａ〜９ｄは接続されている。スルーホール９ａ〜９ｄの表面には銅めっきが施され、内側は銅などの導体で埋められている。 As shown in FIG. 3A, the first layer L1 is provided with four small patterns 4g to facilitate the formation of a plurality of through holes 9a to 9d. Each small pattern 4g is made of a copper foil, and has an insulating process on the surface. Each small pattern 4g and each through hole 9a-9d are connected. Copper plating is applied to the surfaces of the through holes 9a to 9d, and the inside is filled with a conductor such as copper.

第１層Ｌ１には、小パターン４ｇ以外のパターンが設けられていない。これにより、第１層Ｌ１に他の電気回路や電子部品を自由に配置できるようになっている。 The first layer L1 is not provided with a pattern other than the small pattern 4g. Thereby, other electric circuits and electronic components can be freely arranged on the first layer L1.

第２層Ｌ２と第３層Ｌ３には、図３および図４に示すように、幅が太いコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅ、幅が細いコイルパターン４ｃ、４ｆ、および放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_６、５ｒ_１〜５ｒ_６が形成されている。これらのパターン４ａ〜４ｆ、５Ｌ_１〜５Ｌ_６、５ｒ_１〜５ｒ_６は銅箔から成る。 As shown in FIGS. 3 and 4, the second layer L2 and the third layer L3 include thick coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e, narrow coil patterns 4c and 4f, and heat radiation patterns 5L ₁ to 5L. 5L ₆ , 5r _{1 to} 5r ₆ are formed. These patterns 4a to 4f, 5L _{1 to} 5L ₆ , and 5r _{1 to} 5r ₆ are made of copper foil.

コイルパターン４ａ〜４ｆの幅、厚み、断面積、および巻き数は、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〜４ｆの発熱量をある程度に抑えられるように設定されている。 The width, thickness, cross-sectional area, and number of turns of the coil patterns 4a to 4f can achieve the predetermined performance of the coil, and the amount of heat generated by the coil patterns 4a to 4f even when a predetermined large current (for example, DC150A) is passed. It is set to be suppressed to some extent.

図４および図５に示すように、コイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅは、同一の太い幅Ｗ２で形成されている。コイルパターン４ｃ、４ｆは、同一の細い幅Ｗ１で形成されている。コイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅの幅Ｗ２は、コイルパターン４ｃ、４ｆの幅Ｗ１の２倍になっている（Ｗ２＝Ｗ１×２）。 As shown in FIGS. 4 and 5, the coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e are formed with the same thick width W2. The coil patterns 4c and 4f are formed with the same narrow width W1. The width W2 of the coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e is twice the width W1 of the coil patterns 4c and 4f (W2 = W1 × 2).

コイルパターン４ａ〜４ｆの厚みは同等になっている。このため、コイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅの幅Ｗ２部分の断面積Ｓ２は、コイルパターン４ｃ、４ｆの幅Ｗ１部分の断面積Ｓ１の２倍になっている（Ｓ２＝Ｓ１×２）。つまり、各コイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅのそれぞれの幅Ｗ２部分の断面積Ｓ２と、コイルパターン４ｃ、４ｆの幅Ｗ１部分の合計断面積（Ｓ１＋Ｓ１）とが、同等になっている。 The coil patterns 4a to 4f have the same thickness. For this reason, the sectional area S2 of the width W2 portion of the coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e is twice the sectional area S1 of the width W1 portion of the coil patterns 4c and 4f (S2 = S1 × 2). That is, the sectional area S2 of the width W2 portion of each of the coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e is equal to the total sectional area (S1 + S1) of the width W1 portion of the coil patterns 4c and 4f.

図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２において、コイルパターン４ａは、コア２ａの左側の凸部２Ｌの周囲４方向に１回巻回されている。コイルパターン４ｂは、コア２ａの右側の凸部２ｒの周囲４方向に１回巻回されている。コイルパターン４ｃは、コイルパターン４ａの外側でかつ凸部２Ｌの周囲３方向に１回巻回されてから、凸部２ｍの周囲３方向を経由して、コイルパターン４ｂの外側でかつ凸部２ｒの周囲３方向に１回巻回されている。 As shown in FIGS. 3B and 4B, in the second layer L2, the coil pattern 4a is wound once in the four directions around the left protrusion 2L of the core 2a. The coil pattern 4b is wound once in the four directions around the convex portion 2r on the right side of the core 2a. The coil pattern 4c is wound once in the three directions around the convex portion 2L outside the coil pattern 4a, and then passed through the three directions around the convex portion 2m, and outside the coil pattern 4b and the convex portion 2r. Is wound once in three directions.

図３（ｃ）および図４（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３において、コイルパターン４ｄは、凸部２Ｌの周囲４方向に１回巻回されている。コイルパターン４ｅは、凸部２ｒの周囲４方向に１回巻回されている。コイルパターン４ｆは、コイルパターン４ｄの外側でかつ凸部２Ｌの周囲３方向に１回巻回されてから、凸部２ｍの周囲３方向を経由して、コイルパターン４ｅの外側でかつ凸部２ｒの周囲３方向に１回巻回されている。 As shown in FIGS. 3C and 4C, in the third layer L3, the coil pattern 4d is wound once in four directions around the convex portion 2L. The coil pattern 4e is wound once in four directions around the convex portion 2r. The coil pattern 4f is wound once in the three directions around the convex portion 2L and outside the coil pattern 4d, and then passed through the three directions around the convex portion 2m and outside the coil pattern 4e and the convex portion 2r. Is wound once in three directions.

図３および図４に示すように、第２層Ｌ２のコイルパターン４ａの一端は、スルーホール８ａによりリード端子６ｉと接続されている。コイルパターン４ａの他端は、スルーホール９ａにより第３層Ｌ３のコイルパターン４ｄの一端と接続されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, one end of the coil pattern 4a of the second layer L2 is connected to the lead terminal 6i through the through hole 8a. The other end of the coil pattern 4a is connected to one end of the coil pattern 4d of the third layer L3 through a through hole 9a.

第３層Ｌ３において、コイルパターン４ｄの他端とコイルパターン４ｆの一端とは、接続されている。また、コイルパターン４ｄの他端は、スルーホール９ｃにより第２層Ｌ２のコイルパターン４ｃの一端と接続されている。 In the third layer L3, the other end of the coil pattern 4d and one end of the coil pattern 4f are connected. The other end of the coil pattern 4d is connected to one end of the coil pattern 4c of the second layer L2 through a through hole 9c.

第３層Ｌ３において、コイルパターン４ｆの他端とコイルパターン４ｅの一端とは、接続されている。また、コイルパターン４ｅの一端は、スルーホール９ｄにより第２層Ｌ２のコイルパターン４ｃの他端と接続されている。 In the third layer L3, the other end of the coil pattern 4f and one end of the coil pattern 4e are connected. One end of the coil pattern 4e is connected to the other end of the coil pattern 4c of the second layer L2 through a through hole 9d.

第３層Ｌ３のコイルパターン４ｅの他端は、スルーホール９ｂにより第２層Ｌ２のコイルパターン４ｂの一端と接続されている。コイルパターン４ｂの他端は、スルーホール８ａによりリード端子６ｏと接続されている。 The other end of the coil pattern 4e of the third layer L3 is connected to one end of the coil pattern 4b of the second layer L2 through a through hole 9b. The other end of the coil pattern 4b is connected to the lead terminal 6o through the through hole 8a.

図６は、上述したコイルパターン４ａ〜４ｆの電気的接続を示す模式図である。図６（ａ）は、コイルパターン４ａ〜４ｆの立体的な配置図で、便宜上、スルーホール９ａ〜９ｄは破線で表してある。図６（ｂ）は、コイルパターン４ａ〜４ｆにより構成される、リード端子６ｉ、６ｏ間の電気回路図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the electrical connection of the coil patterns 4a to 4f described above. FIG. 6A is a three-dimensional layout diagram of the coil patterns 4a to 4f. For convenience, the through holes 9a to 9d are represented by broken lines. FIG. 6B is an electric circuit diagram between the lead terminals 6i and 6o constituted by the coil patterns 4a to 4f.

図６からわかるように、異なる層Ｌ２、Ｌ３にある、幅Ｗ２が太いコイルパターン４ａ、４ｄ同士、および幅Ｗ２が太いコイルパターン４ｅ、４ｂ同士は、スルーホール９ａ、９ｂにより直列に接続されている。異なる層Ｌ２、Ｌ３にある幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃ、４ｆ同士は、スルーホール９ｃ、９ｄによりコイルパターン４ｄ、４ｅの間に並列に接続されている。第３層Ｌ３において、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｆと、幅Ｗ２が太いコイルパターン４ｄ、４ｅとは、直列に接続されている。 As can be seen from FIG. 6, the coil patterns 4a and 4d having a large width W2 and the coil patterns 4e and 4b having a large width W2 in different layers L2 and L3 are connected in series by through holes 9a and 9b. Yes. Coil patterns 4c and 4f having a narrow width W1 in different layers L2 and L3 are connected in parallel between coil patterns 4d and 4e by through holes 9c and 9d. In the third layer L3, the coil pattern 4f with a narrow width W1 and the coil patterns 4d and 4e with a large width W2 are connected in series.

スルーホール９ａ、９ｂは、本発明の「第２接続部」の一例である。スルーホール９ｃ、９ｄは、本発明の「第１接続部」の一例である。 The through holes 9a and 9b are an example of the “second connecting portion” in the present invention. The through holes 9c and 9d are examples of the “first connection portion” in the present invention.

コイルパターン４ａ〜４ｆを基板３の板面に投影した場合、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃ、４ｆは、それぞれの投影パターンが一致する（つまりパターン同士が完全に重なり合う）ように形成されている。また、第２層Ｌ２にあるコイルパターン４ａ〜４ｃの形状と、第３層Ｌ３にあるコイルパターン４ｄ〜４ｆの形状は、大部分で一致するようになっている。 When the coil patterns 4a to 4f are projected on the plate surface of the substrate 3, the coil patterns 4c and 4f having a narrow width W1 are formed so that their projection patterns coincide (that is, the patterns completely overlap). In addition, the shapes of the coil patterns 4a to 4c in the second layer L2 and the shapes of the coil patterns 4d to 4f in the third layer L3 are substantially the same.

上記コイルパターン４ａ〜４ｆにより、磁気デバイス１のコイルが構成されている。つまり、磁気デバイス１のコイルは、基板３の第２層Ｌ２で、起点であるリード端子６ｉから、凸部２Ｌの周囲に１回目が巻かれた（コイルパターン４ａ）後、スルーホール９ａを経由して、第３層Ｌ３に接続される。 The coil of the magnetic device 1 is comprised by the said coil patterns 4a-4f. That is, the coil of the magnetic device 1 is wound on the second layer L2 of the substrate 3 from the lead terminal 6i as a starting point around the convex portion 2L (coil pattern 4a) and then through the through hole 9a. Then, it is connected to the third layer L3.

次に、コイルは、第３層Ｌ３で、凸部２Ｌの周囲に２回目が巻かれる（コイルパターン４ｄ）。そして、コイルは、第３層Ｌ３で、凸部２Ｌの周囲に３回目が巻かれて、凸部２ｍの周囲を経由して、凸部２ｒの周囲に４回目が巻かれる（コイルパターン４ｆ）。また、これと並列に、スルーホール９ｃを経由して接続された第２層Ｌ２で、凸部２Ｌの周囲に３回目が巻かれて、凸部２ｍの周囲を経由して、凸部２ｒの周囲に４回目が巻かれた（コイルパターン４ｃ）後、スルーホール９ｄを経由して、第３層Ｌ３に接続される。 Next, the coil is the third layer L3 and the second time is wound around the convex portion 2L (coil pattern 4d). The coil is the third layer L3, the third time is wound around the convex portion 2L, and the fourth time is wound around the convex portion 2r via the periphery of the convex portion 2m (coil pattern 4f). . Further, in parallel with this, in the second layer L2 connected via the through hole 9c, the third time is wound around the convex portion 2L, and around the convex portion 2m, the convex portion 2r After the fourth time is wound around the coil (coil pattern 4c), it is connected to the third layer L3 via the through hole 9d.

次に、コイルは、第３層Ｌ３で、凸部２ｒの周囲に５回目が巻かれた（コイルパターン４ｅ）後、スルーホール９ｂを経由して、第２層Ｌ２に接続される。そして、コイルは、第２層Ｌ２で、凸部２ｒの周囲に６回目が巻かれた（コイルパターン４ｂ）後、終点であるリード端子６ｏに接続される。 Next, the coil is connected to the second layer L2 via the through-hole 9b after the fifth turn (coil pattern 4e) is wound around the convex portion 2r in the third layer L3. The coil is connected to the lead terminal 6o, which is the end point, after the sixth turn (coil pattern 4b) is wound around the convex portion 2r in the second layer L2.

電流も上記の経路で流れる。つまり、図６（ａ）で説明すると、電流は、リード端子６ｉから、コイルパターン４ａ、スルーホール９ａ、およびコイルパターン４ｄに順に流れた後、コイルパターン４ｆに流れるとともに、スルーホール９ｃを介してコイルパターン４ｃに流れる。そして、電流は、コイルパターン４ｆからコイルパターン４ｅに流れ、また、コイルパターン４ｃからスルーホール９ｄを介してコイルパターン４ｅに流れた後、スルーホール９ｂ、コイルパターン４ｂ、およびリード端子６ｏの順で流れる。 Current also flows through the above path. 6A, the current flows in order from the lead terminal 6i to the coil pattern 4a, the through hole 9a, and the coil pattern 4d, and then to the coil pattern 4f and through the through hole 9c. It flows through the coil pattern 4c. Then, the current flows from the coil pattern 4f to the coil pattern 4e, and after flowing from the coil pattern 4c to the coil pattern 4e via the through hole 9d, in the order of the through hole 9b, the coil pattern 4b, and the lead terminal 6o. Flowing.

図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２では、幅が太いコイルパターン４ａ、４ｂを部分的に基板３の板面上で拡張することにより、放熱部４Ｌ_１、４ｒ_１が設けられている。また、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃを部分的に基板３の板面上で拡張することにより、放熱部４Ｌ_２、４Ｌ_３、４ｒ_２、４ｒ_３が設けられている。 As shown in FIGS. 3B and 4B, in the second layer L2, the wide coil patterns 4a and 4b are partially expanded on the plate surface of the substrate 3 to thereby dissipate the heat radiation part 4L _1. 4r ₁ is provided. Further, the heat radiation portions 4L ₂ , 4L ₃ , 4r ₂ , 4r ₃ are provided by partially extending the coil pattern 4c having a small width W1 on the plate surface of the substrate 3.

図３（ｃ）および図４（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３では、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｆを部分的に基板３の板面上で拡張することにより、放熱部４Ｌ_４、４Ｌ_５、４ｒ_４、４ｒ_５が設けられている。各放熱部４Ｌ_１〜４Ｌ_５、４ｒ_１〜４ｒ_５は、銅箔から成る。 As shown in FIG. 3C and FIG. 4C, in the third layer L3, the coil pattern 4f having a small width W1 is partially expanded on the plate surface of the substrate 3 to thereby dissipate the heat radiation portions 4L ₄ , 4L ₅ , 4r ₄ , 4r ₅ are provided. Each of the radiation unit _{_{_{4L 1 ~4L 5, 4r 1 ~4r}}} 5 is made of a copper foil.

図３に示すように、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３のコイルパターン４ａ〜４ｆの周辺の空き領域には、放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_６、５ｒ_１〜５ｒ_６が設けられている。放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_６、５ｒ_１〜５ｒ_６は、コイルパターン４ａ〜４ｆと電気的に別体になっている。左側の放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_６、および右側の放熱パターン５ｒ_１〜５ｒ_６同士も別体になっている。 As shown in FIG. 3, heat radiation patterns 5L _{1 to} 5L ₆ and 5r _{1 to} 5r ₆ are provided in empty areas around the coil patterns 4a to 4f of the second layer L2 and the third layer L3. The heat radiation patterns 5L _{1 to} 5L ₆ and 5r _{1 to} 5r ₆ are electrically separated from the coil patterns 4a to 4f. Left heat radiating pattern _5L 1 _~5L _6, and also the right side of the heat radiation pattern _5r 1 _~5r ₆ together have become separate.

図３（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２において、放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_３、５ｒ_１〜５ｒ_３と、コイルパターン４ａ〜４ｃとは絶縁されている。また、放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_３、５ｒ_１〜５ｒ_３同士も絶縁されている。 As shown in FIG. 3B, in the second layer L2, the heat radiation patterns 5L _{1 to} 5L ₃ , 5r _{1 to} 5r ₃ and the coil patterns 4a to 4c are insulated. Further, the heat radiation patterns 5L _{1 to} 5L ₃ and 5r _{1 to} 5r ₃ are also insulated.

図３（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３において、放熱パターン５Ｌ_４〜５Ｌ_６、５ｒ_４〜５ｒ_６と、コイルパターン４ｄ〜４ｆとは絶縁されている。また、放熱パターン５Ｌ_４〜５Ｌ_６、５ｒ_４〜５ｒ_６同士も絶縁されている。 As shown in FIG. 3 (c), in the third layer L3, and the radiating pattern _{_{_{5L 4 ~5L 6, 5r 4 ~5r}}} 6, is insulated from the coil pattern 4D～4f. Further, the heat radiation pattern _{_{_{5L 4 ~5L 6, 5r 4 ~5r}}} 6 together are also insulated.

放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_６、５ｒ_１〜５ｒ_６に対して、ねじ１１、パッド８ｂ、スルーホール８ａ、およびリード端子６ｉ、６ｏは絶縁されている。 Against heat radiation pattern _{_{_{5L 1 ~5L 6, 5r 1 ~5r}}} 6, screw 11, the pad 8b, through holes 8a, and the lead terminals 6i, 6o are insulated.

複数の大径のスルーホール８ｄには、放熱ピン７ａ〜７ｆがそれぞれ埋め込まれている。放熱ピン７ａ〜７ｆは、銅などの導体から成る。第１層Ｌ１と第３層Ｌ３の放熱ピン７ａ〜７ｆの周囲には、スルーホール８ｄのパッド８ｃが設けられている。パッド８ｃは銅箔から成る。放熱ピン７ａ〜７ｆやパッド８ｃの表面には、銅めっきが施されている。放熱ピン７ａ〜７ｆの下端は、絶縁シート１２と接触している（図５参照）。 Heat radiation pins 7a to 7f are embedded in the plurality of large-diameter through holes 8d, respectively. The heat radiation pins 7a to 7f are made of a conductor such as copper. A pad 8c of a through hole 8d is provided around the heat radiation pins 7a to 7f of the first layer L1 and the third layer L3. The pad 8c is made of copper foil. Copper plating is applied to the surfaces of the heat radiation pins 7a to 7f and the pad 8c. The lower ends of the heat radiation pins 7a to 7f are in contact with the insulating sheet 12 (see FIG. 5).

図３（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２において、コイルパターン４ａの放熱部４Ｌ_１には、スルーホール８ｄを介して放熱ピン７ｃが接続されている。また、コイルパターン４ｂの放熱部４ｒ_１には、スルーホール８ｄを介して放熱ピン７ｄが接続されている。さらに、コイルパターン４ｃの各放熱部４Ｌ_２、４Ｌ_３、４ｒ_２、４ｒ_３には、スルーホール８ｄを介して放熱ピン７ｅ、７ａ、７ｆ、７ｂがそれぞれ接続されている。 As shown in FIG. 3 (b), in the second layer L2, the heat radiating portion 4L ₁ coil pattern 4a, radiation fins 7c via the through-hole 8d it is connected. Further, the heat radiating portion 4r ₁ coil pattern 4b, the heat dissipation pins 7d are connected through the through hole 8d. Further, the coil pattern each heat radiating portion _4L 2 of _{_{4c, 4L 3, 4r 2,}} 4r 3, heat radiating fins 7e, 7a, 7f, 7b are connected via a through hole 8d.

図３（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３において、左側の放熱パターン５Ｌ_４、５Ｌ_５、５Ｌ_６に対して、放熱ピン７ｃ、７ｅ、７ａとこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄがそれぞれ接続されている。また、右側の放熱パターン５ｒ_４、５ｒ_５、５ｒ_６に対して、放熱ピン７ｄ、７ｆ、７ｂとこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄが接続されている。 As shown in FIG. 3 (c), in the third layer L3, with respect to the left side of the heat radiation pattern _{_{_{5L 4, 5L 5, 5L 6}}} , cooling fins 7c, 7e, 7a and these peripheral pads 8c and the through-hole 8d Are connected to each other. Further, with respect to the right side of the heat radiation pattern _{_{_{5r 4, 5r 5, 5r 6}}} , the heat dissipation pins 7d, 7f, 7b and these peripheral pads 8c and the through-holes 8d are connected.

つまり、放熱ピン７ｃにより、第２層Ｌ２のコイルパターン４ａと、第３層Ｌ３の放熱パターン５Ｌ_４が接続されている。また、放熱ピン７ｄにより、第２層Ｌ２のコイルパターン４ｂと、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｒ_４が接続されている。さらに、放熱ピン７ｅ、７ａ、７ｆ、７ｂにより、第２層Ｌ２のコイルパターン４ｃと、第３層Ｌ３の放熱パターン５Ｌ_５、５Ｌ_６、５ｒ_５、５ｒ_６が接続されている。 That is, by cooling fins 7c, a coil pattern 4a of the second layer L2, the heat radiation pattern 5L ₄ of the third layer L3 are connected. Further, the heat dissipation pins 7d, the coil pattern 4b of the second layer L2, the heat radiation pattern 5r ₄ of the third layer L3 are connected. Further, the coil pattern 4c of the second layer L2 and the heat radiation patterns 5L ₅ , 5L ₆ , 5r ₅ , 5r _{6 of} the third layer L3 are connected by the heat radiation pins 7e, 7a, 7f, 7b.

コイルパターン４ａ〜４ｆには大電流が流れるため、コイルパターン４ａ〜４ｆが発熱して、基板３の温度が上昇する。一般に、コイルパターン４ａ〜４ｆの幅が細いほど、発熱量は多くなる。然るに、幅Ｗ１の細いコイルパターン４ｃ、４ｆは並列に接続されていて、該コイルパターン４ｃ、４ｆの合計断面積Ｓ１＋Ｓ１が、他の幅Ｗ２の太いコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅのそれぞれの断面積Ｓ２と同等になっている。このため、幅Ｗ１の細いコイルパターン４ｃ、４ｆの合計発熱量が、幅Ｗ２の太いコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅのそれぞれの発熱量とほぼ同等となる。 Since a large current flows through the coil patterns 4a to 4f, the coil patterns 4a to 4f generate heat, and the temperature of the substrate 3 rises. Generally, the heat generation amount increases as the width of the coil patterns 4a to 4f is narrower. However, the thin coil patterns 4c and 4f having the width W1 are connected in parallel, and the total cross-sectional area S1 + S1 of the coil patterns 4c and 4f is equal to each of the thick coil patterns 4a, 4b, 4d and 4e having the other width W2. It is equivalent to the cross-sectional area S2. For this reason, the total heat generation amount of the thin coil patterns 4c and 4f with the width W1 is substantially equal to the heat generation amount of each of the thick coil patterns 4a, 4b, 4d and 4e with the width W2.

第２層Ｌ２にあるコイルパターン４ａ〜４ｃで発生した熱は、放熱部４Ｌ_１〜４Ｌ_３、４ｒ_１〜４ｒ_３に拡散されて、放熱ピン７ａ〜７ｆを介して第３層Ｌ３の放熱パターン５Ｌ_４〜５Ｌ_６、５ｒ_４〜５ｒ_６に伝わる。そして、放熱パターン５Ｌ_４〜５Ｌ_６、５ｒ_４〜５ｒ_６に拡散された熱は、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わり、ヒートシンク１０で放熱される。 Heat generated in the coil pattern 4a~4c in the second layer L2 is, the heat radiation pattern of the radiating portion _{_{_{4L 1 ~4L 3, 4r 1 ~4r}}} 3 is diffused into the third layer L3 via the heat-radiating fin 7a~7f 5L _{4 to} 5L ₆ and 5r _{4 to} 5r ₆ . The heat diffused in the heat radiation patterns 5L _{4 to} 5L ₆ and 5r _{4 to} 5r ₆ is transmitted to the heat sink 10 through the insulating sheet 12 and is radiated by the heat sink 10.

第３層Ｌ３にあるコイルパターン４ｄ〜４ｆで発生した熱は、放熱部４Ｌ_４、４Ｌ_５、４ｒ_４、４ｒ_５に拡散されて、コイルパターン４ｄ〜４ｆの表面と放熱部４Ｌ_４、４Ｌ_５、４ｒ_４、４ｒ_５の表面から、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わり、ヒートシンク１０で放熱される。 The heat generated in the coil patterns 4d to 4f in the third layer L3 is diffused to the heat radiating portions 4L ₄ , 4L ₅ , 4r ₄ , 4r ₅ and the surface of the coil patterns 4d to 4f and the heat radiating portions 4L ₄ , 4L _5. From the surface of 4r ₄ , 4r ₅ , the heat is transmitted to the heat sink 10 through the insulating sheet 12 and is radiated by the heat sink 10.

また、基板３にこもった熱は、第３層Ｌ３にある放熱パターン５Ｌ_４〜５Ｌ_６、５ｒ_４〜５ｒ_６の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わり、ヒートシンク１０で放熱される。 Further, heat muffled substrate 3 is transmitted to the heat sink 10 from the heat radiation pattern _{_5L} 4 _~5L _6, the surface of 5r 4 ~5r ₆ in the third layer L3 via the insulating sheet 12 is radiated by the heat sink 10.

上記実施形態によると、基板３の複数の層Ｌ２、Ｌ３に、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃ、４ｆと、幅Ｗ２が太いコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅとが、それぞれ設けられている。そして、異なる層Ｌ２、Ｌ３にある幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃ、４ｆは、基板３の板面に投影した場合にそれぞれの投影パターンが一致し、かつ並列に接続されている。また、異なる層Ｌ２、Ｌ３にある幅Ｗ２が太いコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅ同士が、直列に接続されている。さらに、第３層Ｌ３において、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｆと幅Ｗ２が太いコイルパターン４ｄ、４ｅとが、直列に接続されている。 According to the above embodiment, the coil patterns 4c and 4f having the narrow width W1 and the coil patterns 4a, 4b, 4d and 4e having the wide width W2 are provided on the plurality of layers L2 and L3 of the substrate 3, respectively. The coil patterns 4c and 4f having a narrow width W1 in the different layers L2 and L3 are matched in projection when projected onto the plate surface of the substrate 3, and are connected in parallel. In addition, coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e having thick width W2 in different layers L2 and L3 are connected in series. Further, in the third layer L3, the coil pattern 4f having a narrow width W1 and the coil patterns 4d and 4e having a large width W2 are connected in series.

このため、磁気デバイス１のコイルが、各層Ｌ２、Ｌ３に設けられた幅Ｗ２が太いコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅと、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃ、４ｆとから構成されるので、各層Ｌ２、Ｌ３にコイルパターン４ａ〜４ｆが複数回巻回されて、コイルの巻き数を多くすることができる。 For this reason, the coil of the magnetic device 1 is composed of coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e having a large width W2 provided on the respective layers L2 and L3, and coil patterns 4c and 4f having a small width W1. The coil patterns 4a to 4f are wound a plurality of times around L2 and L3, so that the number of turns of the coil can be increased.

また、たとえば、１つの層にコイルパターンを１回だけ巻回する場合より、基板３の層数を少なくすることができる。また、たとえば、幅が太いコイルパターンだけを複数回巻回する場合や、コイルパターン４ｃ、４ｆの形成位置をずらした場合（投影パターンが不一致の場合）より、基板３の面積を小さくすることができる。特に、異なる層Ｌ２、Ｌ３にあるコイルパターン４ａ〜４ｆの形状が大部分で一致しているので、コイルパターン４ａ〜４ｆが基板３の板面上で広がるのを抑えて、基板３および磁気デバイス１の小型化を実現することができる。 For example, the number of layers of the substrate 3 can be reduced as compared with the case where the coil pattern is wound only once on one layer. Further, for example, the area of the substrate 3 can be made smaller than when only the coil pattern having a large width is wound a plurality of times or when the formation positions of the coil patterns 4c and 4f are shifted (when the projection patterns do not match). it can. In particular, since the shapes of the coil patterns 4a to 4f in the different layers L2 and L3 are mostly the same, the coil patterns 4a to 4f are prevented from spreading on the plate surface of the substrate 3, and the substrate 3 and the magnetic device 1 can be reduced in size.

また、幅Ｗ２の太いコイルパターン４ｄ、４ｅの間に、幅Ｗ１の細いコイルパターン４ｃ、４ｆを並列に接続しているので、コイルの全体に渡って、直流抵抗をある程度の大きさにとどめて、コイルの発熱を抑制することができる。特に、幅Ｗ１の細いコイルパターン４ｃ、４ｆを直列に接続した場合より、該コイルパターン４ｃ、４ｆでの発熱を抑えることができる。 Further, since the thin coil patterns 4c and 4f with the width W1 are connected in parallel between the thick coil patterns 4d and 4e with the width W2, the DC resistance is limited to a certain level over the entire coil. The heat generation of the coil can be suppressed. In particular, heat generation in the coil patterns 4c and 4f can be suppressed as compared with the case where the thin coil patterns 4c and 4f having the width W1 are connected in series.

よって、磁気デバイス１のサイズが大きくなるのを抑えながら、コイルの巻き数を多くして、発熱を抑制することが可能となる。またこの結果、磁気デバイス１において、各コイルパターン４ａ〜４ｆの発熱を許容することができる。 Therefore, it is possible to suppress heat generation by increasing the number of turns of the coil while suppressing an increase in the size of the magnetic device 1. As a result, in the magnetic device 1, heat generation of the coil patterns 4a to 4f can be allowed.

また、幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃ、４ｆを部分的に拡張することにより、放熱部４Ｌ_２〜４Ｌ_５、４ｒ_２〜４ｒ_５を設けているので、該コイルパターン４ｃ、４ｆで発生した熱を放熱部４Ｌ_２〜４Ｌ_５、４ｒ_２〜４ｒ_５に拡散させて、放熱させ易くすることができる。 Further, since the heat radiation portions 4L _{2 to} 4L ₅ and 4r _{2 to} 4r ₅ are provided by partially expanding the coil patterns 4c and 4f having a small width W1, the heat generated in the coil patterns 4c and 4f is generated. It is possible to diffuse the heat radiating portions 4L _{2 to} 4L ₅ and 4r _{2 to} 4r ₅ to facilitate heat dissipation.

また、幅Ｗ２が太いコイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅのそれぞれの断面積Ｓ２と、並列に接続された幅Ｗ１が細いコイルパターン４ｃ、４ｆの合計断面積Ｓ１＋Ｓ１とが、同等になっている。このため、コイルパターン４ｃ、４ｆの合計発熱量を、コイルパターン４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅのそれぞれの発熱量と同程度に抑えることができる。 Further, the cross-sectional area S2 of each of the coil patterns 4a, 4b, 4d, and 4e having a large width W2 is equal to the total cross-sectional area S1 + S1 of the coil patterns 4c and 4f having a small width W1 connected in parallel. . For this reason, the total heat generation amount of the coil patterns 4c and 4f can be suppressed to the same level as the heat generation amounts of the coil patterns 4a, 4b, 4d and 4e.

さらに、基板３を貫通するスルーホール９ａ〜９ｄにより、異なる層Ｌ２、Ｌ３にあるコイルパターン４ａ〜４ｆ同士を接続しているので、基板３の製造を容易にすることができる。 Furthermore, since the coil patterns 4a to 4f in the different layers L2 and L3 are connected to each other by the through holes 9a to 9d penetrating the substrate 3, the manufacture of the substrate 3 can be facilitated.

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、基板３の内部にある第２層Ｌ２と、裏面にある第３層Ｌ３に、コイルパターン４ａ〜４ｆ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。これ以外に、たとえば、基板の表面にある層と裏面にある層に、幅が太いコイルパターンと幅が細いコイルパターンをそれぞれ設けてもよい。また、３層以上を有する多層基板において、３層以上に幅が太いコイルパターンと幅が細いコイルパターンをそれぞれ設けてもよい。 In the present invention, various embodiments other than those described above can be adopted. For example, in the above embodiment, the example in which the coil patterns 4a to 4f are provided on the second layer L2 inside the substrate 3 and the third layer L3 on the back surface is shown, but the present invention is limited to this. Not what you want. In addition to this, for example, a thick coil pattern and a narrow coil pattern may be provided on the layer on the front surface and the layer on the back surface of the substrate, respectively. In a multilayer substrate having three or more layers, a coil pattern having a large width and a coil pattern having a small width may be provided in three or more layers.

また、以上の実施形態では、コア２ａの３つの凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒに巻回されるように、基板３にコイルパターン４ａ〜４ｆを形成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。コイルパターンは、コアの少なくとも１つの凸部に巻回されていればよい。 Moreover, although the above embodiment showed the example which formed the coil patterns 4a-4f in the board | substrate 3 so that it might wind around the three convex parts 2m, 2L, 2r of the core 2a, this invention is only this. It is not limited to. The coil pattern should just be wound by the at least 1 convex part of the core.

また、以上の実施形態では、第２層Ｌ２のコイルパターン４ａ〜４ｃの形状と、第３層Ｌ３のコイルパターン４ｄ〜４ｆの形状とが大部分で一致する例を挙げたが、各層のコイルパターンの形状が完全に一致するようにしてもよい。 Moreover, although the shape of the coil patterns 4a-4c of the 2nd layer L2 and the shape of the coil patterns 4d-4f of the 3rd layer L3 mostly matched in the above embodiment, the coil of each layer was given. You may make it the shape of a pattern correspond completely.

また、以上の実施形態では、図５に示したように、コイルパターン４ａ〜４ｆの厚みが同等になっている例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、コイルパターン４ａ〜４ｆの厚みは異なっていてもよい。 Moreover, in the above embodiment, as shown in FIG. 5, although the example where the thickness of coil pattern 4a-4f was equivalent was shown, this invention is not limited only to this, coil pattern 4a The thickness of ˜4f may be different.

また、以上の実施形態では、第１および第２接続部としてスルーホール９ａ〜９ｄを基板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接続部を基板に設けて、異なる層にあるコイルパターン同士を接続するようにしてもよい。 Moreover, in the above embodiment, the example which provided the through-holes 9a-9d in the board | substrate 3 as a 1st and 2nd connection part was shown, but this invention is not limited only to this. In addition to this, a connection portion made of another conductor such as a terminal, a pin, or solder may be provided on the substrate to connect the coil patterns in different layers.

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。 Moreover, although the example using a thick copper foil board | substrate was shown in the above embodiment, this invention is not limited only to this, A general resin-made printed boards, metal boards, etc. Other substrates may be used. In the case of a metal substrate, an insulator may be provided between the base material and the coil pattern.

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。 Moreover, although the example which combined the I-shaped lower core 2b with the E-shaped upper core 2a was shown in the above embodiment, this invention is applicable also to the magnetic device which combined two E-shaped cores. it can.

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。 Furthermore, although the example which applied this invention to the magnetic device 1 used as the choke coil L of the smoothing circuit 55 in the switching power supply device 100 for vehicles in the above embodiment was given, as the transformer 53 (FIG. 1) 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.

１磁気デバイス
２ａ上コア
２ｂ下コア
３基板
４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅ幅の太いコイルパターン
４ｃ、４ｆ幅の細いコイルパターン
４Ｌ_２、４Ｌ_３、４Ｌ_４、４Ｌ_５、４ｒ_２、４ｒ_３、４ｒ_４、４ｒ_５放熱部
Ｌ２第２層
Ｌ３第３層
Ｗ１、Ｗ２コイルパターンの幅
Ｓ１、Ｓ２コイルパターンの断面積 1 magnetic device 2a on the core 2b under the core 3 substrate 4a, 4b, 4d, the thick coil pattern 4c of 4e width, narrow coil pattern 4L of 4f width _{_{_{_{2, 4L 3, 4L 4,}}}} 4L 5, 4r 2, 4r 3, 4r ₄ , 4r ₅ Heat radiation part L2 2nd layer L3 3rd layer W1, W2 Coil pattern width S1, S2 Cross sectional area of coil pattern

Claims

磁性体から成るコアと、
絶縁体から成り、前記コアが貫通する基板と、
前記コアの周囲に巻回されるように前記基板に設けられた、導体から成るコイルパターンと、を備えた磁気デバイスにおいて、
前記基板にある２つの層に、幅が太い前記コイルパターンと幅が細い前記コイルパターンとがそれぞれ設けられ、
前記２つの層にある前記幅が細いコイルパターン同士は、前記基板の板面に投影した場合にそれぞれの投影パターンが一致するように形成され、かつ並列に接続されており、
前記２つの層にある前記幅が太いコイルパターン同士は、直列に接続されており、
前記２つの層のうち一方の層において、前記幅が細いコイルパターンと前記幅が太いコイルパターンとは、直列に接続されており、
前記基板を貫通する導体から成り、前記２つの層にある前記幅が細いコイルパターン同士を並列に接続する第１接続部と、
前記基板を貫通する導体から成り、前記２つの層にある前記幅が太いコイルパターン同士を直列に接続する第２接続部と、をさらに備えた、ことを特徴とする磁気デバイス。 A core made of magnetic material,
A substrate made of an insulator through which the core penetrates;
In a magnetic device comprising a coil pattern made of a conductor provided on the substrate so as to be wound around the core,
The two layers on the substrate are provided with the coil pattern having a large width and the coil pattern having a small width, respectively.
The thin coil patterns in the two layers are formed so that their projection patterns match when projected onto the plate surface of the substrate, and are connected in parallel.
The thick coil patterns in the two layers are connected in series,
In one of the two layers, the thin coil pattern and the thick coil pattern are connected in series ,
A first connection portion comprising a conductor penetrating the substrate and connecting the narrow coil patterns in the two layers in parallel;
A magnetic device, further comprising: a second connection portion made of a conductor penetrating the substrate and connecting the thick coil patterns in the two layers in series .

請求項１に記載の磁気デバイスにおいて、
前記幅が細いコイルパターンを部分的に拡張することにより、放熱部が設けられている、ことを特徴とする磁気デバイス。 The magnetic device according to claim 1.
A magnetic device characterized in that a heat radiating portion is provided by partially expanding the coil pattern having a narrow width.

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２つの層にある前記コイルパターンの形状が一致している、ことを特徴とする磁気デバイス。 The magnetic device according to claim 1 or 2,
2. The magnetic device according to claim 1, wherein the coil patterns in the two layers have the same shape.

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気デバイスにおいて、
前記幅が太いコイルパターンの断面積と、並列に接続された前記幅が細いコイルパターンの合計断面積とが、同等である、ことを特徴とする磁気デバイス。 The magnetic device according to any one of claims 1 to 3,
A magnetic device, wherein a cross-sectional area of the coil pattern having a large width is equal to a total cross-sectional area of the coil patterns having a narrow width connected in parallel.