JP6084148B2 - コイル一体型プリント基板、磁気デバイス - Google Patents

Description

本発明は、コイルパターンが複数の層に形成されたコイル一体型プリント基板と、該コイル一体型プリント基板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とに関する。

たとえば、高電圧の直流をスイッチングして交流に変換した後、低電圧の直流に変換する、直流−直流変換装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）のようなスイッチング電源装置がある。このスイッチング電源装置には、チョークコイルやトランスなどの磁気デバイスが使用されている。

たとえば、特許文献１〜７には、コイルの巻線を構成するコイルパターンが設けられた基板と、該基板を備えた磁気デバイスが開示されている。

特許文献１〜５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、コイルパターンが形成されている。異なる層のコイルパターン同士は、スルーホールなどで接続されている。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。コイルパターンの巻き形状やスルーホールによる接続状態は、特許文献８にも開示されている。また、スルーホール部分での電気抵抗を低減するため、スルーホールの内側にはんだを充填する技術が、特許文献９に開示されている。

特許文献６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、基板の板面方向や厚み方向に複数回巻回されている。特許文献７では、多層基板の複数の層に、コイルパターンが形成されている。異なる層のコイルパターン同士やコイルパターンと配線回路とは、スルーホールや放熱部材で接続されている。放熱部材は、スルーホールや銅ピンから成る。

コイルパターンに電流が流れると、コイルパターンから発熱し、基板の温度が高くなる。基板の放熱対策として、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いる。また、基板を貫通する端子により、コイルパターンの発熱を外部に導いている。さらに、基板の端部に放熱器を取り付けている。

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て、放熱パターン部を設けている。また、上方の基板より下方の基板を突出させて、該突出部に放熱パターン部を設けて、外気に直接触れるようにしている。さらに、各層に設けた放熱パターン部の面方向位置を異ならせている。

特許文献６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ている。伝熱用貫通導体と放熱用導体層は、コイルパターンに接続されていない。

特許文献７では、基板の下方に、熱伝導性絶縁シートを介して冷却部を設け、基板を貫通するように、または基板に埋められるように、放熱部材を設けている。放熱部材の一端は、熱伝導性絶縁シートを介して冷却部に接していて、他端は、コイルパターンや配線回路に接続されている。

特開２００８−２０５３５０号公報 特開平７−３８２６２号公報 特開平７−８６７５５号公報 再表ＷＯ２０１０／０２６６９０号公報 特開平８−６９９３５号公報 特開２００８−１７７５１６号公報 特開２０１０−１０９３０９号公報 特開２００２−２８０２３０号公報 特開２００２−１１１１５９号公報

たとえば、大電流が流れるＤＣ−ＤＣコンバータで使用される磁気デバイス用の、コイルが一体化された基板では、コイルパターンに大電流が流れて、コイルパターンでの発熱量が多くなる。また、コイルパターンが設けられている基板の層数が多いほど、コイルパターンで発生した熱がこもって、基板の温度が上昇し易くなる。基板の温度が上昇すると、磁気デバイスの特性の変動や性能の劣化を生じるおそれがある。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。さらに、コイルパターンの電流経路中に電気抵抗の大きい部分が存在すると、電流の流れが妨げられて、コイルの所定の性能が達成できなくなるおそれがある。

本発明の課題は、コイルパターンの電流の流れを妨げることなく、コイルパターンからの発熱を放熱させ易くすることができる、コイル一体型プリント基板および磁気デバイスを提供することである。

本発明によるコイル一体型プリント基板は、複数の層に形成されたコイルパターンと、異なる層にあるコイルパターン同士を電気的に接続する電気的層間接続手段と、特定の層にあるコイルパターンを他の外面層に熱的に接続する熱的層間接続手段とを備えている。そして、特定の層にあるコイルパターンの電流経路から外れた位置に、該コイルパターンの一部を幅方向に拡張した拡張領域が設けられ、特定の層にあるコイルパターンに対応させて、他の外面層に放熱パターンが設けられ、対応するコイルパターンの拡張領域と放熱パターンとが熱的層間接続手段により熱的に接続されている。

また、本発明による磁気デバイスは、上記コイル一体型プリント基板と、磁性体から成り、コイル一体型プリント基板を貫通するコアとを備え、コアの周囲に巻回されるように、コイル一体型プリント基板の複数の層にコイルパターンが形成されている。

上記構成によると、特定の層のコイルパターンの電流経路から外れた位置に設けた該コイルパターンの拡張領域と、他の外面層に設けた対応する放熱パターンとを、熱的層間接続手段により熱的に接続している。このため、コイルパターンの電流の流れを妨げることなく、特定の層のコイルパターンからの発熱を、熱的層間接続手段により他の外面層にある放熱パターンに伝えて、外部へ放熱させ易くすることができる。

また、本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、対応するコイルパターンの拡張領域と放熱パターンは、対向するように設けられ、熱的層間接続手段は、金属ピンを含み、対応するコイルパターンの拡張領域と放熱パターンとを通るように、当該コイル一体型プリント基板を貫通していてもよい。

また、本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、電気的層間接続手段は、スルーホールから成り、接続対象のコイルパターンの電流経路上で、当該コイル一体型プリント基板を貫通していてもよい。

また、本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、電気的層間接続手段は、複数のスルーホールが所定の間隔で集まったスルーホール群から成り、該スルーホール群は、異なる層にあるコイルパターン同士の接続数に応じて複数設けられていてもよい。

また、本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、スルーホール内に導電部材を充填してもよい。

また、本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、表側外面層、裏側外面層、およびこれらの各層間に設けられた少なくとも１つの内層を備え、各層にコイルパターンを設け、表側外面層と内層にある各コイルパターンの電流経路から外れた位置に、該各コイルパターンの拡張領域をそれぞれ設け、表側外面層と内層にある各コイルパターンに対応させて、裏側外面層に放熱パターンを設けてもよい。また、熱的層間接続手段は、表側外面層のコイルパターンの拡張領域と該コイルパターンに対応する放熱パターンとを通るように、当該コイル一体型プリント基板を貫通して、対応する表側外面層のコイルパターンと放熱パターンとを熱的に接続する第１の熱的層間接続手段と、内層のコイルパターンの拡張領域と該コイルパターンに対応する放熱パターンとを通るように、当該コイル一体型プリント基板を貫通して、対応する内層のコイルパターンと放熱パターンとを熱的に接続する第２の熱的層間接続手段とを含んでいてもよい。

また、本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、第１の熱的層間接続手段の数より、第２の熱的層間接続手段の数の方を多くしてもよい。

また、本発明では、上記コイル一体型プリント基板において、第１の熱的層間接続手段と第２の熱的層間接続手段は、柱状体から成り、第１の熱的層間接続手段の径より、第２の熱的層間接続手段の径の方を大きくしてもよい。

さらに、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、コイル一体型プリント基板の他の外面層側に、放熱器を設けてもよい。

本発明によれば、コイルパターンの電流の流れを妨げることなく、コイルパターンからの発熱を放熱させ易くすることができる、コイル一体型プリント基板および磁気デバイスを提供することが可能となる。

スイッチング電源装置の構成図である。 本発明の第１実施形態による磁気デバイスの分解斜視図である。 図２のコイル一体型プリント基板の各層の平面図である。 図２の磁気デバイスの断面図である。 図２の磁気デバイスの断面図である。 本発明の第２実施形態による磁気デバイスのコイル一体型プリント基板の各層の平面図である。 図５の磁気デバイスの断面図である。 本発明の第３実施形態による磁気デバイスのコイル一体型プリント基板の各層の平面図である。 図７の磁気デバイスの断面図である。 本発明の第４実施形態による磁気デバイスの分解斜視図である。 図９のコイル一体型プリント基板の各層の平面図である。 図９の磁気デバイスの断面図である。 図９の磁気デバイスの断面図である。 図９の磁気デバイスの断面図である。 図９の磁気デバイスの断面図である。 本発明の第５実施形態による磁気デバイスのコイル一体型プリント基板の各層の平面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１は、スイッチング電源装置１００の構成図である。スイッチング電源装置１００は、電気自動車（またはハイブリッドカー）用のＤＣ−ＤＣコンバータであり、高電圧の直流をスイッチングして交流に変換した後、低電圧の直流に変換する。以下で詳述する。

スイッチング電源装置１００の入力端子Ｔ１、Ｔ２には、高電圧バッテリ５０が接続されている。高電圧バッテリ５０の電圧は、たとえばＤＣ２２０Ｖ〜ＤＣ４００Ｖである。入力端子Ｔ１、Ｔ２へ入力される高電圧バッテリ５０の直流電圧Ｖｉは、フィルタ回路５１でノイズが除去された後、スイッチング回路５２へ与えられる。

スイッチング回路５２は、たとえばＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を有する公知の回路からなる。スイッチング回路５２では、ＰＷＭ駆動部５８からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号に基づいて、ＦＥＴをオンオフさせて、直流電圧に対してスイッチング動作を行う。これにより、直流電圧が高周波のパルス電圧に変換される。

そのパルス電圧は、トランス５３を介して、整流回路５４へ与えられる。整流回路５４は、一対のダイオードＤ１、Ｄ２によりパルス電圧を整流する。整流回路５４で整流された電圧は、平滑回路５５へ入力される。平滑回路５５は、チョークコイルＬおよびコンデンサＣのフィルタ作用により整流電圧を平滑し、低電圧の直流電圧として出力端子Ｔ３、Ｔ４へ出力する。この直流電圧により、出力端子Ｔ３、Ｔ４に接続された低圧バッテリ６０が、たとえばＤＣ１２Ｖに充電される。低圧バッテリ６０の直流電圧は、図示しない各種の車載電装品へ供給される。

また、平滑回路５５の出力電圧Ｖｏは、出力電圧検出回路５９により検出された後、ＰＷＭ駆動部５８へ出力される。ＰＷＭ駆動部５８は、出力電圧Ｖｏに基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を演算し、該デューティ比に応じたＰＷＭ信号を生成して、スイッチング回路５２のＦＥＴのゲートへ出力する。これにより、出力電圧を一定に保つためのフィードバック制御が行なわれる。

制御部５７は、ＰＷＭ駆動部５８の動作を制御する。フィルタ回路５１の出力側には、電源５６が接続されている。電源５６は、高電圧バッテリ５０の電圧を降圧し、制御部５７に電源電圧（たとえばＤＣ１２Ｖ）を供給する。

上記のスイッチング電源装置１００において、平滑回路５５のチョークコイルＬとして、後述する磁気デバイス１、１’、１”、２１、３１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、電力入出力用の端子６ｉ、６ｏが設けられている。

次に、第１実施形態による磁気デバイス１と、該磁気デバイス１に備わるコイル一体型プリント基板３（以下、単に「基板３」という。）の構造を、図２〜図４−２を参照しながら説明する。

図２は、磁気デバイス１の分解斜視図である（後述の磁気デバイス１’、１”、３１も同様）。図３は、基板３の各層の平面図である。図４−１は、磁気デバイス１の断面図であって、（ａ）に図３のＸ−Ｘ断面、（ｂ）に図３のＹ−Ｙ断面を示している。図４−２は、磁気デバイス１の断面図であって、図３のＵ−Ｕ断面を示している。

図２および図４−１（ａ）に示すように、コア２ａ、２ｂは、断面形状がＥ字形の上コア２ａと、断面形状がＩ字形の下コア２ｂの、２個１対で構成されている。コア２ａ、２ｂは、フェライトまたはアモルファス金属などの磁性体から成る。

上コア２ａは、下方へ突出するように、３つの凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒを有している。中央の凸部２ｍに対して、左右の凸部２Ｌ、２ｒの方が、突出量が多くなっている。

図４−１（ａ）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（後述の磁気デバイス１’、１”、２１、３１も同様）。コア２ａ、２ｂ同士は、図示しないねじや金具などの固定手段により固定される。

下コア２ｂは、ヒートシンク１０の上側に設けられた凹部１０ｋ（図２）に嵌め込まれる。ヒートシンク１０の下側には、フィン１０ｆが設けられている。ヒートシンク１０は、金属製であり、本発明の「放熱器」の一例である。

基板３は、絶縁体から成る薄板状の基材の各層に、厚みの厚い銅箔（導体）でパターンが形成された厚銅箔基板から構成されている。本実施形態では、基板３に他の電子部品や回路が設けられていないが、実際に磁気デバイス１を図１のスイッチング電源装置１００で使用する場合、基板３より大きな同一基板上に磁気デバイス１とスイッチング電源装置１００の他の電子部品や回路が設けられる（後述の磁気デバイス１’、１”、２１、３１も同様）。

基板３の表面（図２、図４−１、および図４−２で上面）には、図３（ａ）に示すような表側外面層Ｌ１が設けられている。基板３の裏面（図２、図４−１、および図４−２で下面）には、図３（ｃ）に示すような裏側外面層Ｌ３が設けられている。図４−１および図４−２に示すように、両外面層Ｌ１、Ｌ３の間には、図３（ｂ）に示すような内層Ｌ２が設けられている。つまり、基板３は、２つの外面層Ｌ１、Ｌ３と１つの内層Ｌ２の、３つの層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を有している。

基板３には、複数の貫通孔３ｍ、３Ｌ、３ｒ、３ａが設けられている。そのうち、大径の貫通孔３ｍ、３Ｌ、３ｒには、図２〜図４−１（ａ）に示すように、コア２ａの各凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒがそれぞれ挿入される。つまり、コア２ａの凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒは、基板３の各層Ｌ１〜Ｌ３を貫通する。

複数の小径の貫通孔３ａには、図２および図４−１（ｂ）に示すように、各ねじ１１が挿入される。基板３の裏面（裏側外面層Ｌ３）をヒートシンク１０の上面（フィン１０ｆと反対の面）と対向させる。そして、各ねじ１１を基板３の表面（表側外面層Ｌ１）側から各貫通孔３ａに貫通させて、ヒートシンク１０の各ねじ孔１０ａに螺合する。これにより、図４−１および図４−２に示すように、基板３の裏側外面層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。絶縁シート１２は可撓性を有しているため、基板３やヒートシンク１０と隙間なく密着する。

図３に示すように、基板３には、スルーホール８ａ、８ｄ、スルーホール群９ａ〜９ｄ、パッド８ｂ、８ｃ、端子６ｉ、６ｏ、パターン４ａ〜４ｆ、５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９、およびピン７ａ〜７ｆといった導体が設けられている。スルーホール８ａ、８ｄとスルーホール群９ａ〜９ｄは、異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３にあるパターン４ａ〜４ｆ、５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９同士を接続する。

詳しくは、各スルーホール８ａは、基板３を貫通していて、表側外面層Ｌ１のパターン４ａ、４ｂと他の層Ｌ２、Ｌ３を接続する。また、各スルーホール８ｄは、図４−１に示すように基板３を貫通していて、表側外面層Ｌ１と他の層Ｌ２、Ｌ３を接続したり、表側外面層Ｌ１のパターン４ａ、４ｂと裏側外面層Ｌ３のパターン５ａ_９、５ｂ_９を接続したり、内層Ｌ２のパターン４ｃ、４ｄと裏側外面層Ｌ３のパターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８を接続したりする。

各スルーホール群９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、スルーホール８ａ、８ｄより小径で、図４−２に示すように基板３を貫通する複数のスルーホールが、所定の間隔で集まって構成されている（スルーホール群９ｃ、９ｄの断面は図示省略）。図３に示すように、スルーホール群９ａ、９ｄは、表側外面層Ｌ１のパターン４ａ、４ｂと内層Ｌ２のパターン４ｃ、４ｄを接続する。スルーホール群９ｂ、９ｃは、内層Ｌ２のパターン４ｃ、４ｄと裏側外面層Ｌ３のパターン４ｅを接続する。

一対の大径のスルーホール８ａのうち、一方には電力入力用の端子６ｉが埋設され、他方には電力出力用の端子６ｏが埋設されている。端子６ｉ、６ｏは、銅ピンから成る。表側外面層Ｌ１と裏側外面層Ｌ３の端子６ｉ、６ｏの周囲には、銅箔から成るパッド８ｂが設けられている。端子６ｉ、６ｏやパッド８ｂの表面には、銅めっきが施されている。端子６ｉ、６ｏの下端は、絶縁シート１２と接触している（図示省略）。

基板３の各層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３には、コイルパターン４ａ〜４ｅと放熱パターン５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９が設けられている。各パターン４ａ〜４ｅ、５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９は、銅箔から成る。表側外面層Ｌ１の各パターン４ａ、４ｂ、５ａ_１〜５ａ_４、５ｂ_１〜５ｂ_４の表面には、絶縁加工が施されている。コイルパターン４ａ〜４ｅの幅や厚みや断面積は、コイルの所定の性能を達成しつつ、所定の大電流（たとえばＤＣ１５０Ａ）を流しても、コイルパターン４ａ〜４ｅでの発熱量をある程度に抑えて、しかもコイルパターン４ａ〜４ｅの表面から放熱できるように設定されている。

図３（ａ）に示すように、表側外面層Ｌ１において、コイルパターン４ａ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４ｂは、凸部２ｒの周囲４方向に１回巻回されている。

図３（ｂ）に示すように、内層Ｌ２において、コイルパターン４ｃ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４ｄは、凸部２ｒの周囲４方向に１回巻回されている。

図３（ｃ）に示すように、裏側外面層Ｌ３において、コイルパターン４ｅは、凸部２Ｌの周囲４方向に１回巻回されてから、凸部２ｍの周囲３方向に１回巻回され、さらに凸部２ｒの周囲４方向に１回巻回されている。

コイルパターン４ａの一端とコイルパターン４ｃの一端とは、スルーホール群９ａにより電気的（導通可能）に接続されている。スルーホール群９ａは、コイルパターン４ａ、４ｃの電流経路（幅Ｗ１で引き回された部分）上に設けられ、基板３を貫通している。コイルパターン４ｃの他端とコイルパターン４ｅの一端とは、スルーホール群９ｃにより電気的に接続されている。スルーホール群９ｃは、コイルパターン４ｃ、４ｅの電流経路（幅Ｗ１で引き回された部分）上に設けられ、基板３を貫通している。コイルパターン４ｅの他端とコイルパターン４ｄの一端とは、スルーホール群９ｂにより電気的に接続されている。スルーホール群９ｂは、コイルパターン４ｅ、４ｄの電流経路（幅Ｗ１で引き回された部分）上に設けられ、基板３を貫通している。コイルパターン４ｄの他端とコイルパターン４ｂの一端とは、スルーホール群９ｄにより電気的に接続されている。スルーホール群９ｄは、コイルパターン４ｄ、４ｂの電流経路（幅Ｗ１で引き回された部分）上に設けられ、基板３を貫通している。このように、スルーホール群９ａ〜９ｄは、異なる層Ｌ１〜Ｌ３にあるコイルパターン４ａ〜４ｅ同士の接続数に応じて複数（４つ）設けられている。

スルーホール群９ａ〜９ｄを構成する小径の各スルーホールの表面には、銅めっきが施され、該スルーホールの内側は、銅などで埋められている。スルーホール群９ａ〜９ｄは、本発明の「電気的層間接続手段」の一例である。

表側外面層Ｌ１のスルーホール群９ｂ、９ｃの周辺と、裏側外面層Ｌ３のスルーホール群９ａ、９ｄの周辺には、各スルーホールを形成し易くするため、小パターン４ｆがそれぞれ設けられている。それぞれのスルーホール群９ａ〜９ｄと小パターン４ｆは接続されている。小パターン４ｆは、銅箔から成る。表側外面層Ｌ１の小パターン４ｆの表面には、絶縁加工が施されている。

コイルパターン４ａの他端は、パッド８ｂを介して端子６ｉと電気的に接続されている。コイルパターン４ｂの他端は、パッド８ｂを介して端子６ｏと電気的に接続されている。

上記構成により、基板３のコイルパターン４ａ〜４ｅは、表側外面層Ｌ１で、起点である端子６ｉから、凸部２Ｌの周囲に１回目が巻かれた後、スルーホール群９ａを経由して、内層Ｌ２に接続される。次に、コイルパターン４ａ〜４ｅは、内層Ｌ２で、凸部２Ｌの周囲に２回目が巻かれた後、スルーホール群９ｃを経由して、裏側外面層Ｌ３に接続される。

次に、コイルパターン４ａ〜４ｅは、裏側外面層Ｌ３で、凸部２Ｌの周囲に３回目が巻かれ、凸部２ｍの周囲を経由して、凸部２ｒの周囲に４回目が巻かれた後、スルーホール群９ｂを経由して、内層Ｌ２に接続される。次に、コイルパターン４ａ〜４ｅは、内層Ｌ２で、凸部２ｒの周囲に５回目が巻かれた後、スルーホール群９ｄを経由して、表側外面層Ｌ１に接続される。そして、コイルパターン４ａ〜４ｅは、表側外面層Ｌ１で、凸部２ｒの周囲に６回目が巻かれた後、終点である端子６ｏに接続される。

磁気デバイス１に流れる電流も、上記のように、端子６ｉ、コイルパターン４ａ、スルーホール群９ａ、コイルパターン４ｃ、スルーホール群９ｃ、コイルパターン４ｅ、スルーホール群９ｂ、コイルパターン４ｄ、スルーホール群９ｄ、コイルパターン４ｂ、および端子６ｏの順番で流れる。

放熱パターン５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９は、各層Ｌ１〜Ｌ３のコイルパターン４ａ〜４ｅや小パターン４ｆの周辺にある空き領域に、該パターン４ａ〜４ｅ、４ｆと別体で形成されている。また、放熱パターン５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９同士は、別体になっていて、電気的に絶縁されている。つまり、各放熱パターン５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９は、コイルパターン４ａ〜４ｅ、小パターン４ｆ、および他の放熱パターン５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９と別体になっていて、電気的に絶縁されている。

放熱パターン５ａ_１〜５ａ_９、５ｂ_１〜５ｂ_９に対して、パッド８ｂ、端子６ｉ、６ｏ、貫通孔３ａ、およびねじ１１は絶縁されている。ねじ１１の軸部１１ｂより径の大きな頭部１１ａが基板３の表面側に配置されるため、内層Ｌ２や裏側外面層Ｌ３の貫通孔３ａの周囲の絶縁領域（導体の無い領域）Ｒ２より、表側外面層Ｌ１の貫通孔３ａの周囲の絶縁領域Ｒ１の方が広くなっている（図３参照）。

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、銅などの導体で柱状に形成された金属ピンから成る。表側外面層Ｌ１と裏側外面層Ｌ３の放熱ピン７ａ〜７ｆの周囲には、銅箔から成るパッド８ｃが設けられている。放熱ピン７ａ〜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４−１（ｂ）参照）。放熱ピン７ａ〜７ｅとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「熱的層間接続手段」の一例である。

図３（ａ）に示すように、表側外面層Ｌ１では、コイルパターン４ａの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ａの一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｔ_１が設けられている。つまり、コイルパターン４ａと拡張領域４ｔ_１は、一体になっている。コイルパターン４ａの拡張領域４ｔ_１に対して、放熱ピン７ａとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄが熱的（熱伝導可能）に接続されている。また、コイルパターン４ｂの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ｂの一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｔ_２が設けられている。つまり、コイルパターン４ｂと拡張領域４ｔ_２は、一体になっている。コイルパターン４ｂの拡張領域４ｔ_２に対して、放熱ピン７ｂとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄが熱的に接続されている。他の放熱ピン７ｃ〜７ｆとこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ａ_１〜５ａ_４、５ｂ_１〜５ｂ_４、コイルパターン４ａ、４ｂ、および小パターン４ｆに対して、電気的に絶縁されている。また、放熱パターン５ａ_１〜５ａ_４、５ｂ_１〜５ｂ_４に対して、コイルパターン４ａ、４ｂと小パターン４ｆは、電気的に絶縁されている。

図３（ｂ）に示すように、内層Ｌ２では、コイルパターン４ｃの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ｃの一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｔ_３、４ｔ_４が設けられている。つまり、コイルパターン４ｃと拡張領域４ｔ_３、４ｔ_４は、一体になっている。コイルパターン４ｃの拡張領域４ｔ_３、４ｔ_４に対して、放熱ピン７ｃ、７ｅとこれらの周囲のスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。また、コイルパターン４ｄの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ｄの一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｔ_５、４ｔ_６が設けられている。つまり、コイルパターン４ｄと拡張領域４ｔ_５、４ｔ_６は、一体になっている。コイルパターン４ｄの拡張領域４ｔ_５、４ｔ_６に対して、放熱ピン７ｄ、７ｆとこれらの周囲のスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。他の放熱ピン７ａ、７ｂとこれらの周囲のスルーホール８ｄは、放熱パターン５ａ_５、５ａ_６、５ｂ_５、５ｂ_６とコイルパターン４ｃ、４ｄに対して、電気的に絶縁されている。また、放熱パターン５ａ_５、５ａ_６、５ｂ_５、５ｂ_６に対して、コイルパターン４ｃ、４ｄは電気的に絶縁されている。

コイルパターン４ａ〜４ｄの拡張領域４ｔ_１〜４ｔ_６は、基板３の板厚方向に重ならないように、層Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ配置されている。コイルパターン４ａ〜４ｄの拡張領域４ｔ_１〜４ｔ_６が設けられた部分の幅Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、各コイルパターン４ａ〜４ｄの電流経路の幅Ｗ１より大きくなっている（Ｗ１＜Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４）。また、各拡張領域４ｔ_１〜４ｔ_６の面積は、放熱ピン７ａ〜７ｆの軸に対して垂直な断面積より大きくなっている。

図３（ｃ）に示すように、裏側外面層Ｌ３には、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａに対応させて、放熱パターン５ａ_９が設けられ、コイルパターン４ｂに対応させて、放熱パターン５ｂ_９が設けられている。また、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃに対応させて、放熱パターン５ａ_７、５ａ_８が設けられ、コイルパターン４ｄに対応させて、放熱パターン５ｂ_７、５ｂ_８が設けられている。対応するコイルパターン４ａ〜４ｄの拡張領域４ｔ_１、４ｔ_２、４ｔ_３、４ｔ_４、４ｔ_５、４ｔ_６と放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９、５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８の一部とは、それぞれ基板３の厚み方向に対向している。

また、裏側外面層Ｌ３において、放熱ピン７ｃとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ａ_７に熱的に接続されている。放熱ピン７ｅとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ａ_８に熱的に接続されている。放熱ピン７ａとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ａ_９に熱的に接続されている。

また、裏側外面層Ｌ３において、放熱ピン７ｄとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｂ_７に熱的に接続されている。放熱ピン７ｆとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｂ_８に熱的に接続されている。放熱ピン７ｂとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｂ_９に熱的に接続されている。

さらに、裏側外面層Ｌ３において、放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９に対して、コイルパターン４ｅおよび小パターン４ｆは電気的に絶縁されている。また、放熱ピン７ａ〜７ｆ、パッド８ｃ、およびスルーホール８ｄに対して、コイルパターン４ｅと小パターン４ｆは電気的に絶縁されている。

上記構成により、放熱ピン７ａとこの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａの拡張領域４ｔ_１と裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９とを通るように、基板３を貫通している。このため、放熱ピン７ａとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン４ａの拡張領域４ｔ_１と放熱パターン５ａ_９とが熱的に接続されている。また、放熱ピン７ｂとこの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ｂの拡張領域４ｔ_２と裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ｂ_９とを通るように、基板３を貫通している。このため、放熱ピン７ｂとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン４ｂの拡張領域４ｔ_２と放熱パターン５ｂ_９とが熱的に接続されている。放熱ピン７ａ、７ｂとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「第１の熱的層間接続手段」の一例である。

放熱ピン７ｃ、７ｅとこれらの周囲のスルーホール８ｄは、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃの拡張領域４ｔ_３、４ｔ_４と裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８とを通るように、基板３を貫通している。このため、放熱ピン７ｃ、７ｅとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン４ｃの拡張領域４ｔ_３、４ｔ_４と放熱パターン５ａ_７、５ａ_８とが熱的に接続されている。また、放熱ピン７ｄ、７ｆとこれらの周囲のスルーホール８ｄは、内層Ｌ２のコイルパターン４ｄの拡張領域４ｔ_５、４ｔ_６と裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ｂ_７、５ｂ_８とを通るように、基板３を貫通している。このため、放熱ピン７ｄ、７ｆとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン４ｄの拡張領域４ｔ_５、４ｔ_６と放熱パターン５ｂ_７、５ｂ_８とが熱的に接続されている。放熱ピン７ｃ〜７ｆとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「第２の熱的層間接続手段」の一例である。

表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂは、それぞれ１か所で、対応する裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９と熱的に接続されている。これに対して、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄは、それぞれ２か所で、対応する裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８と熱的に接続されている。

各放熱ピン７ａ〜７ｆの体積、各パッド８ｃの体積、および各スルーホール８ｄの体積は、それぞれ同一である。このため、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂと裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９を接続する複数（２カ所）の第１の熱的層間接続手段の合計容積より、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄと裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８を接続する複数（４カ所）の第２の熱的層間接続手段の合計容積の方が、大きくなっている。前者の第１の熱的層間接続手段は、放熱ピン７ａ、７ｂとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄのことであり、後者の第２の熱的層間接続手段は、放熱ピン７ｃ〜７ｅとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄのことである。

コイルパターン４ａ〜４ｅには大電流が流れるため、コイルパターン４ａ〜４ｅが発熱源となって、基板３の温度が上昇する。

表側外面層Ｌ１では、基板３の熱は、放熱パターン５ａ_１〜５ａ_４、５ｂ_１〜５ｂ_４に拡散され、パターン４ａ、４ｂ、４ｆ、５ａ_１〜５ａ_４、５ｂ_１〜５ｂ_４などの導体の表面で放熱される。また、基板３の熱は、放熱ピン７ａ〜７ｆやスルーホール８ｄ、８ａやスルーホール群９ａ〜９ｄなどの基板３を貫通する導体を伝って、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。スルーホール群９ａ〜９ｄは、サーマルビアとして機能する。

特に、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂで発生した熱は、拡張領域４ｔ_１、４ｔ_２や放熱ピン７ａ、７ｂなどを伝って裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９に拡散され、放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９の表面や放熱ピン７ａ、７ｂの下面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

内層Ｌ２では、基板３の熱は、放熱パターン５ａ_５、５ａ_６、５ｂ_５、５ｂ_６に拡散され、放熱ピン７ａ〜７ｆやスルーホール８ｄやスルーホール群９ａ〜９ｄなどの基板３を貫通する導体を伝って、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。特に、コイルパターン４ｃ、４ｄで発生した熱は、拡張領域４ｔ_３、４ｔ_４、４ｔ_５、４ｔ_６や放熱ピン７ｃ〜７ｆなどを伝って裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８に拡散され、放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８の表面や放熱ピン７ｃ〜７ｆの下面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

裏側外面層Ｌ３では、基板３の熱は、放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９に拡散され、パターン４ｅ、４ｆ、５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９などの導体の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。特に、コイルパターン４ｅで発生した熱は、コイルパターン４ｅの表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

上記第１実施形態によると、基板３の表側外面層Ｌ１と内層Ｌ２のコイルパターン４ａ〜４ｄの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ａ〜４ｄの拡張領域４ｔ_１〜４ｔ_６を設けている。また、コイルパターン４ａ〜４ｄに対応させて、裏側外面層Ｌ３に放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９を設けている。そして、対応するコイルパターン４ａ〜４ｄの拡張領域４ｔ_１〜４ｔ_６と放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９とを、基板３を貫通する放熱ピン７ａ〜７ｆなどの熱的層間接続手段により熱的に接続している。

このため、コイルパターン４ａ〜４ｅの電流の流れを妨げることなく、表側外面層Ｌ１と内層Ｌ２のコイルパターン４ａ〜４ｄからの発熱を、熱的層間接続手段により裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９に伝えることができる。そして、該熱を、放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９の表面からヒートシンク１０へ伝えて、ヒートシンク１０から外部へ放熱させ易くすることができる。また、コイルパターン４ａ〜４ｅの電流の流れが妨げられないので、コイルの所定の性能を達成することが可能となる。

また、異なる層Ｌ１〜Ｌ３のコイルパターン４ａ〜４ｅ同士をスルーホール群９ａ〜９ｄで電気的に接続し、対応するコイルパターン４ａ〜４ｄと放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９を放熱ピン７ａ〜７ｆなどで熱的に接続している。また、裏側外面層Ｌ３では、コイルパターン４ｅと放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９を別体にして、電気的に絶縁している。このため、コイルパターン４ａ〜４ｅにおいて、電流経路と放熱経路を確実に分けて、通電性能と放熱性能を高めることができる。

また、基板３の表側外面層Ｌ１と内層Ｌ２にある各コイルパターン４ａ〜４ｄで発生した熱を、放熱ピン７ａ〜７ｆや裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９などの異なる放熱経路でヒートシンク１０に伝えて、効率良く放熱させることができる。

また、対応するコイルパターン４ａ〜４ｄの拡張領域４ｔ_１〜４ｔ_６と放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９とを対向するように基板３に設けて、これらを通るように放熱ピン７ａ〜７ｆやスルーホール８ｄを基板３に貫通させている。このため、放熱ピン７ａ〜７ｆやスルーホール８ｄが基板３に設け易くなり、基板３の製造を容易にすることができる。

また、スルーホール群９ａ〜９ｄを、接続対象のコイルパターン４ａ〜４ｅの電流経路上で、基板３を貫通するように設けている。また、スルーホール群９ａ〜９ｄを構成する小径の各スルーホール内に、銅などの導電部材を充填している。このため、スルーホール群９ａ〜９ｄの導電率を向上させて、コイルパターン４ａ〜４ｅ同士の電気的接続の信頼性を高くしつつ、スルーホール群９ａ〜９ｄが基板３に設け易くなり、基板３の製造を容易にすることができる。

さらに、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂと裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９を接続する第１の熱的層間接続手段の数より、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄと裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８を接続する第２の熱的層間接続手段の数の方が多くなっている。これにより、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂから裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９への伝熱容積より、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄから裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８への伝熱容積の方が大きくなる。このため、外気に触れない内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄで発生した熱を、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂで発生した熱より、裏側外面層Ｌ３へ伝わり易くすることができる。そして、その内層Ｌ２の発熱を、裏側外面層Ｌ３からヒートシンク１０を介して外部へ放熱して、基板３にこもり難くすることが可能となる。

次に、第２実施形態による磁気デバイス１’と、該磁気デバイス１’に備わるコイル一体型プリント基板３’（以下、単に「基板３’」という。）の構造を、図５および図６を参照しながら説明する。

図５は、基板３’の各層の平面図である。図６は、磁気デバイス１’の断面図であって、（ａ）に図５のＺ_１−Ｚ_１断面を示し、（ｂ）に図５のＺ_２−Ｚ_２断面を示している。

基板３’は、表面（図６で上面）に、図５（ａ）に示すような表側外面層Ｌ１’が設けられ、裏面（図６で下面）に、図５（ｂ）に示すような裏側外面層Ｌ２’が設けられた、２層の厚銅箔基板から構成されている。

図６（ａ）に示すように、上コア２ａの各凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒは、基板３’の貫通孔３ｍ、３Ｌ、３ｒにそれぞれ挿入されることにより、各層Ｌ１’、Ｌ２’を貫通している。基板３’の裏側外面層Ｌ２’側には、ヒートシンク１０が近接状態でねじ１１により固定されている。基板３’とヒートシンク１０の間には、絶縁シート１２が挟み込まれている。

図５に示すように、基板３’には、スルーホール８ａ、８ｄ、スルーホール群９ａ’、９ｂ’、パッド８ｂ、８ｃ、端子６ｉ、６ｏ、パターン４ａ’〜４ｃ’、５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７、およびピン７ａ’〜７ｆ’といった導体が設けられている。スルーホール８ａ、８ｄとスルーホール群９ａ’、９ｂ’は、異なる層Ｌ１’、Ｌ２’にあるパターン４ａ’〜４ｃ’、５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７同士を接続する。

詳しくは、スルーホール８ａは、基板３’を貫通していて、表側外面層Ｌ１’のパターン４ａ’、４ｂ’と裏側外面層Ｌ２’を接続する。スルーホール８ｄは、図６（ａ）に示すように基板３’を貫通していて、表側外面層Ｌ１’と裏側外面層Ｌ２’を接続したり、表側外面層Ｌ１’のパターン４ａ’、４ｂ’と裏側外面層Ｌ２’のパターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７を接続したりする。

各スルーホール群９ａ’、９ｂ’は、スルーホール８ａ、８ｄより小径で、図６（ｂ）に示すように基板３’を貫通する複数のスルーホールが、所定の間隔で集まって構成されている。図５に示すように、スルーホール群９ａ’は、表側外面層Ｌ１’のパターン４ａ’と裏側外面層Ｌ２’のパターン４ｃ’を接続する。スルーホール群９ｂ’は、表側外面層Ｌ１’のパターン４ｂ’と裏側外面層Ｌ２’のパターン４ｃ’を接続する。

各層Ｌ１’、Ｌ２’には、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’と放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７が形成されている。これらのパターン４ａ’〜４ｃ’、５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７は、銅箔から成り、表面に絶縁加工が施されている。各層Ｌ１’、Ｌ２’のレイアウトは、面対称になっている。コイルパターン４ａ’〜４ｃ’の幅や厚みや断面積は、コイルの所定の性能を達成しつつ、所定の大電流（たとえばＤＣ１５０Ａ）を流しても、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’での発熱量をある程度に抑えて、しかもコイルパターン４ａ’〜４ｃ’の表面から放熱できるように設定されている。

図５（ａ）に示すように、表側外面層Ｌ１’において、コイルパターン４ａ’は、凸部２Ｌの周囲４方向に２回巻回されている。コイルパターン４ｂ’は、凸部２ｒの周囲４方向に２回巻回されている。

図５（ｂ）に示すように、裏側外面層Ｌ２’において、コイルパターン４ｃ’は、凸部２Ｌの周囲４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、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４ａ’の一端とコイルパターン４ｃ’の一端とは、スルーホール群９ａ’により電気的に接続されている。スルーホール群９ａ’は、コイルパターン４ａ’、４ｃ’の電流経路（幅Ｗ５で引き回された部分）上に設けられ、基板３’を貫通している。コイルパターン４ｃ’の他端とコイルパターン４ｂ’の一端とは、スルーホール群９ｂ’により電気的に接続されている。スルーホール群９ｂ’は、コイルパターン４ｃ’、４ｂ’の電流経路（幅Ｗ５で引き回された部分）上に設けられ、基板３’を貫通している。このように、スルーホール群９ａ’、９ｂ’は、異なる層Ｌ１’、Ｌ２’にあるコイルパターン４ａ’〜４ｃ’同士の接続数に応じて複数（２つ）設けられている。

スルーホール群９ａ’、９ｂ’をそれぞれ構成する小径の各スルーホールの表面には、銅めっきが施され、該各スルーホールの内側は、銅などで埋められている。スルーホール群９ａ’、９ｂ’は、本発明の「電気的層間接続手段」の一例である。

コイルパターン４ａ’の他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して、端子６ｉと電気的に接続されている。コイルパターン４ｂ’の他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して、端子６ｏと電気的に接続されている。

つまり、基板３’のコイルパターン４ａ’〜４ｃ’は、表側外面層Ｌ１’で、起点である端子６ｉから、凸部２Ｌの周囲に１回目と２回目が巻かれた後、スルーホール群９ａ’を経由して、裏側外面層Ｌ２’に接続される。

次に、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’は、裏側外面層Ｌ２’で、凸部２Ｌの周囲に３回目が巻かれ、凸部２ｍの周囲を経由して、凸部２ｒの周囲に４回目が巻かれた後、スルーホール群９ｂ’を経由して、表側外面層Ｌ１’
に接続される。そして、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’は、表側外面層Ｌ１’で、凸部２ｒの周囲に５回目と６回目が巻かれた後、終点である端子６ｏに接続される。

磁気デバイス１’に流れる電流も、上記のように端子６ｉ、コイルパターン４ａ’、スルーホール群９ａ’、コイルパターン４ｃ’、スルーホール群９ｂ’、コイルパターン４ｂ’、および端子６ｏの順番で流れる。

放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７は、各層Ｌ１’、Ｌ２’のコイルパターン４ａ’〜４ｃ’の周辺にある空き領域に、該パターン４ａ’〜４ｃ’と別体で形成されている。また、放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７同士は、別体になっていて、電気的に絶縁されている。つまり、各放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７は、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’および他の放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７と別体になっていて、電気的に絶縁されている。放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_７、５ｒ_１〜５ｒ_７に対して、パッド８ｂ、端子６ｉ、６ｏ、貫通孔３ａ、およびねじ１１は絶縁されている。

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、銅などの導体で柱状に形成された金属ピンから成る。各層Ｌ１’、Ｌ２’の放熱ピン７ａ’〜７ｆ’の周囲には、銅箔から成るパッド８ｃが設けられている。放熱ピン７ａ’〜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６（ａ）参照）。放熱ピン７ａ’〜７ｆ’とこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「熱的層間接続手段」の一例である。

図５（ａ）に示すように、表側外面層Ｌ１’では、コイルパターン４ａ’の電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ａ’の一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_３が設けられている。コイルパターン４ａ’と拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_３は一体になっている。また、コイルパターン４ｂ’の電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ｂ’の一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｓ_４〜４ｓ_６が設けられている。コイルパターン４ｂ’と拡張領域４ｓ_４〜４ｓ_６は一体になっている。コイルパターン４ａ’の各拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_３には、放熱ピン７ａ’、７ｃ’、７ｅ’とこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。コイルパターン４ｂ’の各拡張領域４ｓ_４〜４ｓ_６には、放熱ピン７ｂ’、７ｄ’、７ｆ’
とこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_４、５ｒ_１〜５ｒ_４に対して、コイルパターン４ａ’、４ｂ’、放熱ピン７ａ’〜７ｆ’、パッド８ｃ、およびスルーホール８ｄは電気的に絶縁されている。

コイルパターン４ａ’、４ｂ’の拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_６が設けられた部分の幅Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８は、各コイルパターン４ａ’、４ｂ’の電流経路の幅Ｗ５より大きくなっている（Ｗ５＜Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８）。また、各拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_６の面積は、放熱ピン７ａ’〜７ｆ’の軸に対して垂直な断面積より大きくなっている。

図５（ｂ）に示すように、裏側外面層Ｌ２’では、表側外面層Ｌ１’のコイルパターン４ａ’に対応させて、放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７が設けられ、コイルパターン４ｂ’に対応させて、放熱パターン５ｒ_５〜５ｒ_７が設けられている。対応するコイルパターン４ａ’、４ｂ’の拡張領域４ｓ_１、４ｓ_２、４ｓ_３、４ｓ_４、４ｓ_５、４ｓ_６と放熱パターン５Ｌ_７、５Ｌ_５、５Ｌ_６、５ｒ_７、５ｒ_５、５ｒ_６の一部とは、それぞれ基板３’の厚み方向に対向している。

また、裏側外面層Ｌ２’において、放熱ピン７ｃ’とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５Ｌ_５に熱的に接続されている。放熱ピン７ｅ’とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５Ｌ_６に熱的に接続されている。放熱ピン７ａ’とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５Ｌ_７に熱的に接続されている。

また、裏側外面層Ｌ２’において、放熱ピン７ｄ’とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｒ_５に熱的に接続されている。放熱ピン７ｆ’とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｒ_６に熱的に接続されている。放熱ピン７ｂ’とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｒ_７に熱的に接続されている。

さらに、裏側外面層Ｌ２’において、放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７に対して、コイルパターン４ｃ’は電気的に絶縁されている。また、放熱ピン７ａ’〜７ｆ’、パッド８ｃ、およびスルーホール８ｄに対して、コイルパターン４ｃ’は電気的に絶縁されている。

上記構成により、放熱ピン７ｃ’、７ｅ’、７ａ’とこれらの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌ１’のコイルパターン４ａ’の拡張領域４ｓ_２、４ｓ_３、４ｓ_１と裏側外面層Ｌ２’の放熱パターン５Ｌ_５、５Ｌ_６、５Ｌ_７とを通るように、基板３’を貫通している。このため、放熱ピン７ｃ’、７ｅ’、７ａ’とこれらの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、４ａ’の拡張領域４ｓ_２、４ｓ_３、４ｓ_１と放熱パターン５Ｌ_５、５Ｌ_６、５Ｌ_７とが熱的に接続されている。

また、放熱ピン７ｄ’、７ｆ’、７ｂ’とこれらの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌ１’のコイルパターン４ｂ’の拡張領域４ｓ_５、４ｓ_６、４ｓ_４と裏側外面層Ｌ２’の放熱パターン５ｒ_５、５ｒ_６、５ｒ_７とを通るように、基板３を貫通している。このため、放熱ピン７ｄ’、７ｆ’、７ｂ’とこれらの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン４ｂ’の拡張領域４ｓ_５、４ｓ_６、４ｓ_４と放熱パターン放熱パターン５ｒ_５、５ｒ_６、５ｒ_７とが熱的に接続されている。

さらに、表側外面層Ｌ１’のコイルパターン４ａ’、４ｂ’は、それぞれ３か所で、対応する裏側外面層Ｌ２’の放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７と接続されている。

コイルパターン４ａ’〜４ｃ’には大電流が流れるため、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’が発熱源となって、基板３’の温度が上昇する。表側外面層Ｌ１’では、基板３’の熱は、放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_４、５ｒ_１〜５ｒ_４に拡散され、パターン４ａ’、４ｂ’、５Ｌ_１〜５Ｌ_４、５ｒ_１〜５ｒ_４などの導体の表面で放熱される。また、基板３’の熱は、放熱ピン７ａ’〜７ｆ’やスルーホール８ｄ、８ａやスルーホール群９ａ’、９ｂ’などの基板３’を貫通する導体を伝って、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。スルーホール群９ａ’、９ｂ’は、サーマルビアとして機能する。

コイルパターン４ａ’、４ｂ’の幅が狭い部分は、他より発熱量が高くなる。コイルパターン４ａ’、４ｂ’で発生した熱は、拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_６や放熱ピン７ａ’〜７ｆ’などを伝って裏側外面層Ｌ２’の放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_４、５ｒ_１〜５ｒ_４に拡散され、放熱パターン５Ｌ_１〜５Ｌ_４、５ｒ_１〜５ｒ_４の表面や放熱ピン７ａ’〜７ｆ’の下面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

裏側外面層Ｌ２’では、基板３’の熱は、放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７に拡散され、パターン４ｃ’、５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７などの導体の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。特に、コイルパターン４ｃ’で発生した熱は、コイルパターン４ｃ’の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

上記第２実施形態によると、基板３’の表側外面層Ｌ１’のコイルパターン４ａ’、４ｂ’の電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ａ’、４ｂ’の拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_６を設けている。また、コイルパターン４ａ’、４ｂ’に対応させて、裏側外面層Ｌ２’に放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７を設けている。そして、対応するコイルパターン４ａ’、４ｂ’の拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_６と放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７とを、基板３’を貫通する放熱ピン７ａ’〜７ｆ’などの熱的層間接続手段により熱的に接続している。

このため、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’の電流の流れを妨げることなく、表側外面層Ｌ１’のコイルパターン４ａ’、４ｂ’からの発熱を、熱的層間接続手段により裏側外面層Ｌ２’の放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７に伝えることができる。そして、該熱を、放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７の表面からヒートシンク１０へ伝えて、ヒートシンク１０から外部へ放熱させ易くすることができる。また、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’の電流の流れが妨げられないので、コイルの所定の性能を達成することが可能となる。

また、異なる層Ｌ１’、Ｌ２’のコイルパターン４ａ’〜４ｃ’同士をスルーホール群９ａ’、９ｂ’で電気的に接続し、対応するコイルパターン４ａ’〜４ｃ’と放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７を放熱ピン７ａ’〜７ｆ’などで熱的に接続している。さらに、裏側外面層Ｌ２’でコイルパターン４ｃ’と放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７を別体にして、電気的に絶縁している。このため、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’の電流経路と放熱経路を確実に分けて、通電性能と放熱性能を高めることができる。

また、対応するコイルパターン４ａ’、４ｂ’の拡張領域４ｓ_１〜４ｓ_６と放熱パターン５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７とを対向するように基板３’に設けて、これらを通るように放熱ピン７ａ’〜７ｆ’やスルーホール８ｄを基板３’に貫通させている。このため、放熱ピン７ａ’〜７ｆ’やスルーホール８ｄが基板３’に設け易くなり、基板３’の製造を容易にすることができる。

さらに、スルーホール群９ａ’、９ｂ’を接続対象のコイルパターン４ａ’〜４ｃ’の電流経路上で基板３’を貫通するように設けている。また、スルーホール群９ａ’、９ｂ’を構成する小径の各スルーホール内に、銅などの導電部材を充填している。このため、スルーホール群９ａ’、９ｂ’の導電率を向上させて、コイルパターン４ａ’〜４ｃ’同士の電気的接続信頼性を高くしつつ、スルーホール群９ａ’、９ｂ’が基板３’に設け易くなり、基板３’の製造を容易にすることができる。

次に、第３実施形態による磁気デバイス１”と、該磁気デバイス１”に備わるコイル一体型プリント基板３”（以下、単に「基板３”」という。）の構造を、図７および図８を参照しながら説明する。

図７は、基板３”の各層の平面図である。図８は、磁気デバイス１”の断面図であって、（ａ）に図７のＶ_１−Ｖ_１断面を示し、（ｂ）に図７のＶ_２−Ｖ_２断面を示している。

基板３”は、表面（図８で上面）に、図７（ａ）に示すような表側外面層Ｌ１”が設けられ、裏面（図８で下面）に、図７（ｂ）に示すような裏側外面層Ｌ２”が設けられた、２層の厚銅箔基板から構成されている。

図８（ａ）に示すように、上コア２ａの各凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒは、基板３”の貫通孔３ｍ、３Ｌ、３ｒにそれぞれ挿入されることにより、各層Ｌ１”、Ｌ２”を貫通している。基板３”の裏側外面層Ｌ２”側には、ヒートシンク１０が近接状態でねじ１１（図７）により固定されている。基板３”とヒートシンク１０の間には、絶縁シート１２が挟み込まれている。

図７に示すように、基板３”には、スルーホール８ａ、８ｄ、スルーホール群９ａ”、９ｂ”、パッド８ｂ、８ｃ、端子６ｉ、６ｏ、パターン４ａ”〜４ｃ”、４ｕ、５ｓ_０〜５ｓ_６、およびピン７ａ”〜７ｆ”といった導体が設けられている。スルーホール８ａ、８ｄとスルーホール群９ａ”、９ｂ”は、異なる層Ｌ１”、Ｌ２”にあるパターン４ａ”〜４ｃ”、５ｓ_１〜５ｓ_６同士を接続する。

詳しくは、スルーホール８ａは、基板３”を貫通していて、表側外面層Ｌ１”のパターン４ａ”、４ｂ”と裏側外面層Ｌ２”を接続する。スルーホール８ｄは、図８（ａ）に示すように基板３”を貫通していて、表側外面層Ｌ１”と裏側外面層Ｌ２”を接続したり、表側外面層Ｌ１”のパターン４ａ”、４ｂ”と裏側外面層Ｌ２”のパターン５ｓ_１〜５ｓ_６を接続したりする。

各スルーホール群９ａ”、９ｂ”は、スルーホール８ａ、８ｄより小径で、図８（ｂ）に示すように基板３”を貫通する複数のスルーホールが、所定の間隔で集まって構成されている。図７に示すように、スルーホール群９ａ”は、表側外面層Ｌ１”のパターン４ａ”と裏側外面層Ｌ２”のパターン４ｃ”を接続する。スルーホール群９ｂ”は、表側外面層Ｌ１”のパターン４ｂ”と裏側外面層Ｌ２”のパターン４ｃ”を接続する。

各層Ｌ１”、Ｌ２”には、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”と放熱パターン５ｓ_０〜５ｓ_６、４ｕが形成されている。これらのパターン４ａ”〜４ｃ”、４ｕ、５ｓ_０〜５ｓ_６は、銅箔から成り、表面に絶縁加工が施されている。各層Ｌ１”、Ｌ２”のレイアウトは、面対称になっている。コイルパターン４ａ”〜４ｃ”の幅や厚みや断面積は、コイルの所定の性能を達成しつつ、所定の大電流（たとえばＤＣ１５０Ａ）を流しても、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”での発熱量をある程度に抑えて、しかもコイルパターン４ａ”〜４ｃ”の表面から放熱できるように設定されている。

図７（ａ）に示すように、表側外面層Ｌ１”において、コイルパターン４ａ”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４ｂ”は、凸部２ｒの周囲４方向に１回巻回されている。

図７（ｂ）に示すように、裏側外面層Ｌ２”において、コイルパターン４ｃ”は、凸部２Ｌの周囲４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、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４ａ”の一端とコイルパターン４ｃ”の一端とは、スルーホール群９ａ”により電気的に接続されている。スルーホール群９ａ”は、コイルパターン４ａ”、４ｃ”の電流経路（幅Ｗａで引き回された部分）上に設けられ、基板３”を貫通している。コイルパターン４ｃ”の他端とコイルパターン４ｂ”の一端とは、スルーホール群９ｂ”により電気的に接続されている。スルーホール群９ｂ”は、コイルパターン４ｃ”、４ｂ”の電流経路（幅Ｗａで引き回された部分）上に設けられ、基板３”を貫通している。このように、スルーホール群９ａ”、９ｂ”は、異なる層Ｌ１”、Ｌ２”にあるコイルパターン４ａ”〜４ｃ”同士の接続数に応じて複数（２つ）設けられている。

スルーホール群９ａ”、９ｂ”をそれぞれ構成する小径の各スルーホールの表面には、銅めっきが施されていて、該各スルーホールの内側は、銅などで埋められている。スルーホール群９ａ”、９ｂ”は、本発明の「電気的層間接続手段」の一例である。

コイルパターン４ａ”の他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して、端子６ｉと電気的に接続されている。コイルパターン４ｂ”の他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して、端子６ｏと電気的に接続されている。

つまり、基板３”のコイルパターン４ａ”〜４ｃ”は、表側外面層Ｌ１”で、起点である端子６ｉから、凸部２Ｌの周囲に１回目が巻かれた後、スルーホール群９ａ’を経由して、裏側外面層Ｌ２”に接続される。

次に、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”は、裏側外面層Ｌ２”で、凸部２Ｌの周囲に２回目が巻かれ、凸部２ｍの周囲を経由して、凸部２ｒの周囲に３回目が巻かれた後、スルーホール群９ｂ”を経由して、表側外面層Ｌ１”に接続される。そして、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”は、表側外面層Ｌ１”で、凸部２ｒの周囲に４回目が巻かれた後、終点である端子６ｏに接続される。

磁気デバイス１”に流れる電流も、上記のように端子６ｉ、コイルパターン４ａ”、スルーホール群９ａ”、コイルパターン４ｃ”、スルーホール群９ｂ”、コイルパターン４ｂ”、および端子６ｏの順番で流れる。

図７（ａ）に示すように、表側表面層Ｌ１”のコイルパターン４ａ”、４ｂ”の周辺にある空き領域には、放熱パターン５ｓ_０が、コイルパターン４ａ”、４ｂ”と別体で複数（８つ）形成されている。放熱パターン５ｓ_０同士は、別体になっていて、電気的に絶縁されている。放熱パターン５ｓ_０に対して、パッド８ｂ、端子６ｉ、６ｏ、貫通孔３ａ、およびねじ１１は絶縁されている。

図７（ｂ）に示すように、裏側外面層Ｌ２”のコイルパターン４ｃ”の周辺にある空き領域には、放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６が、コイルパターン４ｃ”と別体で形成されている。放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６、４ｕ同士は、別体になっていて、電気的に絶縁されている。放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６に対して、パッド８ｂ、端子６ｉ、６ｏ、貫通孔３ａ、およびねじ１１は電気的に絶縁されている。

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、銅などの導体で柱状に形成された金属ピンから成る。各層Ｌ１”、Ｌ２”の放熱ピン７ａ”〜７ｆ”の周囲には、銅箔から成るパッド８ｃが設けられている。放熱ピン７ａ”〜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を介してヒートシンク１０と接触している（図８（ａ）参照）。放熱ピン７ａ”〜７ｆ”とこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「熱的層間接続手段」の一例である。

図７（ａ）に示すように、表側外面層Ｌ１”では、コイルパターン４ａ”の電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ａ”の一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_３が設けられている。コイルパターン４ａ”と拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_３は一体になっている。また、コイルパターン４ｂ”の電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ｂ”の一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｕ_４〜４ｕ_６が設けられている。コイルパターン４ｂ”と拡張領域４ｕ_４〜４ｕ_６は一体になっている。コイルパターン４ａ”の各拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_３には、放熱ピン７ａ”、７ｃ”、７ｅ”とこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。コイルパターン４ｂ”の各拡張領域４ｕ_４〜４ｕ_６には、放熱ピン７ｂ”、７ｄ”、７ｆ”とこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。放熱パターン５ｓ_０に対して、コイルパターン４ａ”、４ｂ”、放熱ピン７ａ”〜７ｆ”、パッド８ｃ、およびスルーホール８ｄは、電気的に絶縁されている。

コイルパターン４ａ”、４ｂ”の拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_６が設けられた部分の幅Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄは、各コイルパターン４ａ”、４ｂ”の電流経路の幅Ｗａより大きくなっている（Ｗａ＜Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄ）。また、各拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_６の面積は、放熱ピン７ａ”〜７ｆ
”の軸に対して垂直な断面積より大きくなっている。

図７（ｂ）に示すように、裏側外面層Ｌ２”では、表側外面層Ｌ１”のコイルパターン４ａ”に対応させて、放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_３が設けられ、コイルパターン４ｂ”に対応させて、放熱パターン５ｓ_４〜５ｓ_６が設けられている。対応するコイルパターン４ａ”、４ｂ”の拡張領域４ｕ_１、４ｕ_２、４ｕ_３、４ｕ_４、４ｕ_５、４ｕ_６と放熱パターン５ｓ_３、５ｓ_１、５ｓ_２、５ｓ_６、５ｓ_４、５ｓ_５の一部とは、それぞれ基板３”の厚み方向に対向している。裏側外面層Ｌ２”で、放熱パターン５ｓ_３、５ｓ_１、５ｓ_２、５ｓ_６、５ｓ_４、５ｓ_５同士は別体になっていて、電気的に絶縁されている。

また、裏側外面層Ｌ２”において、放熱ピン７ｃ”とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｓ_１に熱的に接続されている。放熱ピン７ｅ”とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｓ_２に熱的に接続されている。放熱ピン７ａ”とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｓ_３に熱的に接続されている。

また、裏側外面層Ｌ２”において、放熱ピン７ｄ”とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｓ_４に熱的に接続されている。放熱ピン７ｆ”とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｓ_５に熱的に接続されている。放熱ピン７ｂ”とこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン５ｓ_６に熱的に接続されている。

さらに、裏側外面層Ｌ２”において、放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６に対して、コイルパターン４ｃ”は電気的に絶縁されている。また、放熱ピン７ａ”〜７ｆ”、パッド８ｃ、およびスルーホール８ｄに対して、コイルパターン４ｃ”は絶縁されている。また、コイルパターン４ｃ”の電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ｃ”の一部を幅方向に拡張した拡張領域４ｕ_７〜４ｕ_９、４ｕ_０が設けられている。コイルパターン４ｃ”と拡張領域４ｕ_７〜４ｕ_９、４ｕ_０は一体になっている。

上記構成により、放熱ピン７ｃ”、７ｅ”、７ａ”とこれらの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌ１”のコイルパターン４ａ”の拡張領域４ｕ_２、４ｕ_３、４ｕ_１と裏側外面層Ｌ２”の放熱パターン５ｓ_１、５ｓ_２、５ｓ_３とを通るように、基板３を貫通している。このため、放熱ピン７ｃ”、７ｅ”、７ａ”とこれらの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン４ａ”の拡張領域４ｕ_２、４ｕ_３、４ｕ_１と放熱パターン５ｓ_１、５ｓ_２、５ｓ_３とが熱的に接続されている。

また、放熱ピン７ｄ”、７ｆ”、７ｂ”とこれらの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌ１”のコイルパターン４ｂ”の拡張領域４ｕ_５、４ｕ_６、４ｕ_４と裏側外面層Ｌ２”の放熱パターン５ｓ_４、５ｓ_５、５ｓ_６とを通るように、基板３を貫通している。このため、放熱ピン７ｄ”、７ｆ”、７ｂ”とこれらの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン４ｂ”の拡張領域４ｕ_５、４ｕ_６、４ｕ_４と放熱パターン５ｓ_４、５ｓ_５、５ｓ_６とが熱的に接続されている。

図７に示すように、裏側外面層Ｌ２”のコイルパターン４ｃ”の面積（拡張領域４ｕ_７〜４ｕ_９、４ｕ_０の面積も含む）より、表側外面層Ｌ１”のコイルパターン４ａ”、４ｂ”とこれに対応する裏側外面層Ｌ２”の放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６の合計面積の方が大きくなっている。また、拡張領域４ｕ_７〜４ｕ_９、４ｕ_０の合計面積より、放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６の合計面積の方が大きくなっている。

コイルパターン４ａ”〜４ｃ”には大電流が流れるため、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”が発熱源となって、基板３”の温度が上昇する。表側外面層Ｌ１”では、基板３”の熱は、放熱パターン５ｓ_０に拡散され、パターン４ａ”、４ｂ”、５ｓ_０などの導体の表面で放熱される。また、基板３”の熱は、放熱ピン７ａ”〜７ｆ”やスルーホール８ｄ、８ａ、やスルーホール群９ａ”、９ｂ”などの基板３”を貫通する導体を伝って、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。特に、コイルパターン４ａ”、４ｂ”で発生した熱は、拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_６や放熱ピン７ａ”〜７ｆ”などを伝って裏側外面層Ｌ２”の放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６に拡散され、放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６の表面や放熱ピン７ａ”〜７ｆ”の下面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

裏側外面層Ｌ２”では、基板３”の熱は、放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６に拡散され、パターン４ｃ”、４ｕ、５ｓ_１〜５ｓ_６などの導体の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。特に、コイルパターン４ｃ”で発生した熱は、拡張領域４ｕ_７〜４ｕ_９、４ｕ_０に拡散され、コイルパターン４ｃ”や拡張領域４ｕ_７〜４ｕ_９、４ｕ_０の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。

上記第３実施形態によると、基板３”の表側外面層Ｌ１”のコイルパターン４ａ”、４ｂ”
の電流経路から外れた位置に、該コイルパターン４ａ”、４ｂ”の拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_６を設けている。また、コイルパターン４ａ”、４ｂ”に対応させて、裏側外面層Ｌ２”に放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６を設けている。そして、対応するコイルパターン４ａ”、４ｂ”の拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_６と放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６とを、基板３”を貫通する放熱ピン７ａ”〜７ｆ”などの熱的層間接続手段により熱的に接続している。

このため、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”の電流の流れを妨げることなく、表側外面層Ｌ１”のコイルパターン４ａ”、４ｂ”からの発熱を、熱的層間接続手段により裏側外面層Ｌ２”の放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６に伝えることができる。そして、該熱を、放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６の表面からヒートシンク１０へ伝えて、ヒートシンク１０から外部へ放熱させ易くすることができる。また、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”の電流の流れが妨げられないので、コイルの所定の性能を達成することが可能となる。

また、異なる層Ｌ１”、Ｌ２”のコイルパターン４ａ”〜４ｃ”同士をスルーホール群９ａ”、９ｂ”で電気的に接続し、対応するコイルパターン４ａ”〜４ｃ”と放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６を放熱ピン７ａ”〜７ｆ”などで熱的に接続している。さらに、裏側外面層Ｌ２”でコイルパターン４ｃ”と放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６を別体にして、電気的に絶縁している。このため、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”の電流経路と放熱経路を確実に分けて、通電性能と放熱性能を高めることができる。

また、対応するコイルパターン４ａ”、４ｂ”の拡張領域４ｕ_１〜４ｕ_６と放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_６とを対向するように基板３’に設けて、これらを通るように放熱ピン７ａ”〜７ｆ”やスルーホール８ｄを基板３”に貫通させている。このため、放熱ピン７ａ”〜７ｆ”やスルーホール８ｄが基板３”に設け易くなり、基板３’の製造を容易にすることができる。

さらに、スルーホール群９ａ”、９ｂ”を接続対象のコイルパターン４ａ”〜４ｃ”の電流経路上で基板３”を貫通するように設けている。また、スルーホール群９ａ”、９ｂ”を構成する小径の各スルーホール内に、銅などの導電部材を充填している。このため、スルーホール群９ａ”、９ｂ”の導電率を向上させて、コイルパターン４ａ”〜４ｃ”同士の電気的接続信頼性を高くしつつ、スルーホール群９ａ”、９ｂ”が基板３”に設け易くなり、基板３”の製造を容易にすることができる。

次に、第４実施形態による磁気デバイス２１と、該磁気デバイス２１に備わるコイル一体型プリント基板２３（以下、単に「基板２３」という。）の構造を、図９〜図１４を参照しながら説明する。

図９は、磁気デバイス２１の分解斜視図である。図１０は、磁気デバイス２１の基板２３の各層の平面図である。図１１〜図１４は、磁気デバイス２１の断面図であって、図１１は図１０のＡ_１−Ａ_１断面を示し、図１２は図１０のＡ_２−Ａ_２断面を示し、図１３は図１０のＡ_３−Ａ_３断面を示し、図１４は図１０のＢ−Ｂ断面を示している。

図９に示すように、磁気デバイス２１には、上下一対のコア２ａ、２ｂ、基板２３、およびヒートシンク１０が備わっている。

基板２３は、３層の厚銅箔基板から構成されている。基板２３の表面（図１１〜図１３で上面）には、図１０（ａ）に示すような表側外面層Ｌａ_１が設けられ、裏面（図１１〜図１３で下面）には、図１０（ｃ）に示すような裏側外面層Ｌａ_３が設けられている。表側外面層Ｌａ_１と裏側外面層Ｌａ_３の間には、図１０（ｂ）に示すような内層Ｌａ_２が１つ設けられている。

基板２３には、複数の開口部２３ｍ、２３Ｌ、２３ｒが設けられている。開口部２３ｍは大径の円形の貫通孔から成り、開口部２３Ｌ、２３ｒは切欠きから成る。図９、図１０、および図１２に示すように、中央にある１つの開口部２３ｍには、上コア２ａの中央の凸部２ｍが挿入され、左右にある開口部２３Ｌ、２３ｒには、上コア２ａの左右の凸部２Ｌ、２ｒがそれぞれ挿入される。

図１２に示すように、上コア２ａの左右の凸部２Ｌ、２ｒの下端に、下コア２ｂの上面を密着させることにより、該コア２ａ、２ｂは組み合わされる。下コア２ｂは、ヒートシンク１０の上側に設けられた凹部１０ｋに嵌め込まれる。

基板２３には、図９に示すように、小径で円形の貫通孔２３ａが２つ設けられている。各貫通孔２３ａには、図１３に示すように、ねじ１１が挿入される。基板２３の裏面をヒートシンク１０の上面と対向させる。そして、２つのねじ１１を基板２３の表面側から各貫通孔２３ａ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１１〜図１４に示すように、基板２３の裏側外面層Ｌａ_３側にヒートシンク１０が近接状態で固定される。基板２３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。

図１０に示すように、基板２３には、スルーホール８ａ、８ｄ、スルーホール群２９ａ、２９ｂ、パッド８ｂ、８ｃ、端子６ｉ、６ｏ、パターン２４ａ〜２４ｄ、２５ｓ_０〜２５ｓ_９、およびピン２７ａ〜２７ｄといった導体が設けられている。スルーホール８ａ、８ｄ、スルーホール群２９ａ、２９ｂ、端子６ｉ、６ｏ、およびピン２７ａ〜２７ｄは、基板２３を貫通するように設けられている（図１１、図１３、および図１４参照）。

一対のスルーホール８ａには、それぞれ端子６ｉ、６ｏが埋設されている。外面層Ｌａ_１、Ｌａ_３の端子６ｉ、６ｏの周囲には、スルーホール８ａのパッド８ｂが設けられている。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）。

スルーホール群２９ａ、２９ｂは、スルーホール８ａ、８ｄより小径で、図１４に示すように基板２３を貫通する複数のスルーホールが、所定の間隔で集まって構成されている。

基板２３の各層Ｌａ_１〜Ｌａ_３には、コイルパターン２４ａ〜２４ｃと放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_９が設けられている。各パターン２４ａ〜２４ｃ、２５ｓ_０〜２５ｓ_９は、銅箔から成る。表側外面層Ｌａ_１の各パターン２４ａ、２５ｓ_０〜２５ｓ_２の表面には、絶縁加工が施されている。コイルパターン２４ａ〜２４ｃの幅や厚みや断面積は、コイルの所定の性能を達成しつつ、所定の大電流（たとえばＤＣ１５０Ａ）を流しても、コイルパターン２４ａ〜２４ｃでの発熱量をある程度に抑制して、しかもコイルパターン２４ａ〜２４ｃの表面から放熱できるように設定されている。

図１０に示すように、各コイルパターン２４ａ〜２４ｃは、各層Ｌａ_１〜Ｌａ_３で中央の凸部２ｍの周囲に２回巻回されている。表側外面層Ｌａ_１のコイルパターン２４ａの一端と、内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ｂの一端とは、スルーホール群２９ａにより電気的に接続されている。スルーホール群２９ａは、コイルパターン２４ａ、２４ｂの電流経路（幅Ｗ１’で引き回された部分）上に設けられ、基板２３を貫通している。内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ｂの他端と、裏側外面層Ｌａ_３のコイルパターン２４ｃの一端とは、スルーホール群２９ｂにより電気的に接続されている。スルーホール群２９ｃは、コイルパターン２４ｂ、２４ｃの電流経路（幅Ｗ１’で引き回された部分）上に設けられ、基板２３を貫通している。

つまり、スルーホール群２９ａ、２９ｂは、異なる層Ｌａ_１〜Ｌａ_３にあるコイルパターン２４ａ〜２４ｃ同士を接続し、該接続数に応じて複数（２つ）設けられている。スルーホール群２９ａ、２９ｂをそれぞれ構成する小径の各スルーホールの表面には、銅めっきが施され、該各スルーホールの内側は、銅などで埋められている。スルーホール群２９ａ、２９ｂは、本発明の「電気的層間接続手段」の一例である。

表側外面層Ｌａ_１のスルーホール群２９ｂの周辺と、裏側外面層Ｌａ_３のスルーホール群２９ａの周辺には、小パターン２４ｄがそれぞれ設けられている。それぞれのスルーホール群２９ａ、２９ｂと小パターン２４ｄは接続されている。小パターン２４ｄは、銅箔から成る。表側外面層Ｌａ_１の小パターン２４ｄの表面には、絶縁加工が施されている。

図１０（ａ）に示すように、表側外面層Ｌａ_１のコイルパターン２４ａの他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して端子６ｏと電気的に接続されている。図１０（ｃ）に示すように、裏側外面層Ｌａ_３のコイルパターン２４ｃの他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して端子６ｉと電気的に接続されている。

上記構成により、基板２３のコイルパターン２４ａ〜２４ｃは、裏側外面層Ｌａ_３で、起点である端子６ｉから、凸部２ｍの周囲に１回目と２回目が巻かれた後、スルーホール群２９ｂを経由して、内層Ｌａ_２に接続される。次に、コイルパターン２４ａ〜２４ｃは、内層Ｌａ_２で、凸部２ｍの周囲に３回目と４回目が巻かれた後、スルーホール群２９ａを経由して、表側外面層Ｌａ_１に接続される。そして、コイルパターン２４ａ〜２４ｃは、表側外面層Ｌａ_１で、凸部２ｍの周囲に５回目と６回目が巻かれた後、終点である端子６ｏに接続される。

磁気デバイス２１に流れる電流も、上記のように、端子６ｉから入力されて、コイルパターン２４ｃ、スルーホール群２９ｂ、コイルパターン２４ｂ、スルーホール群２９ａ、およびコイルパターン２４ａの順に流れた後、端子６ｏから出力される。

図１０に示すように、放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_９は、各層Ｌａ_１〜Ｌａ_３のコイルパターン２４ａ〜２４ｃや小パターン２４ｄの周辺にある空き領域に、該パターン２４ａ〜２４ｄと別体で形成されている。また、放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_９同士は、別体になっている。つまり、各層Ｌａ_１〜Ｌａ_３で、放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_９は、互いに電気的に絶縁され、かつ、同じ層にあるコイルパターン２４ａ〜２４ｃに対して電気的に絶縁されている。また、放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_９に対して、パッド８ｂ、端子６ｉ、６ｏ、貫通孔２３ａ、およびねじ１１は電気的に絶縁されている。

複数の大径のスルーホール８ｄには、放熱ピン２７ａ〜２７ｄがそれぞれ埋め込まれている。放熱ピン２７ａ〜２７ｄは、銅などの導体で柱状に形成された金属ピンから成る。表側外面層Ｌａ_１と裏側外面層Ｌａ_３の放熱ピン２７ａ〜２７ｄの周囲には、銅箔から成るパッド８ｃが設けられている。放熱ピン２７ａ〜２７ｄ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２７ａ〜２７ｄの下端は、絶縁シート１２と接触している（図１１および図１３参照）。放熱ピン２７ａ〜２７ｄとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「熱的層間接続手段」の一例である。

図１０（ａ）に示すように、表側外面層Ｌａ_１では、コイルパターン２４ａの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン２４ａの一部を幅方向に拡張した拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_２が設けられている。つまり、コイルパターン２４ａと拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_２は、一体になっている。コイルパターン２４ａの拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１に対して、放熱ピン２７ａ、２７ｃとこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。他の放熱ピン２７ｂ、２７ｄとこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン２５ｓ_１、２５ｓ_２にそれぞれ熱的に接続されているが、コイルパターン２４ａ、拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_２、放熱パターン２５ｓ_０、および小パターン２４ｄに対しては、電気的に絶縁されている。

また、表側外面層Ｌａ_１の放熱パターン２５ｓ_１、２５ｓ_２は、内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ｂに対応させて設けられている。放熱パターン２５ｓ_１とコイルパターン２４ａの拡張領域２４ｔ_２の近傍には、これらに対して電気的に絶縁されるように、放熱パターン２５ｓ_０が設けられている。放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_２に対して、コイルパターン２４ａは電気的に絶縁されている。端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、近傍にある拡張領域２４ｔ_０に対して電気的に絶縁されている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、近傍にある拡張領域２４ｔ_２と電気的に接続され、放熱パターン２５ｓ_０に対して電気的に絶縁されている。

図１０（ｂ）に示すように、内層Ｌａ_２では、コイルパターン２４ｂの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン２４ｂの一部を幅方向に拡張した拡張領域２４ｔ_３、２４ｔ_４が設けられている。つまり、コイルパターン２４ｂと拡張領域２４ｔ_３、２４ｔ_４は、一体になっている。コイルパターン２４ｂの拡張領域２４ｔ_３、２４ｔ_４に対して、放熱ピン２７ｂ、２７ｄとこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄがそれぞれ熱的に接続されている。他の放熱ピン２７ａ、２７ｃとこれらの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン２５ｓ_３、２５ｓ_４にそれぞれ熱的に接続されているが、コイルパターン２４ｂと拡張領域２４ｔ_３、２４ｔ_４に対しては、電気的に絶縁されている。

また、内層Ｌａ_２において、放熱パターン２５ｓ_３、２５ｓ_４に対して、コイルパターン２４ｂは電気的に絶縁されている。端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａは、放熱パターン２５ｓ_３に対して電気的に絶縁されている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａは、拡張領域２４ｔ_３に対して電気的に絶縁されている。

図１０（ｃ）に示すように、裏側外面層Ｌａ_３には、表側外面層Ｌａ_１のコイルパターン２４ａに対応させて、放熱パターン２５ｓ_５、２５ｓ_６が設けられている。また、内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ｂに対応させて、放熱パターン２５ｓ_７、２５ｓ_８が設けられている。対応するコイルパターン２４ａ、２４ｂの拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_３、２４ｔ_４と放熱パターン２５ｓ_１、２５ｓ_２、２５ｓ_５、２５ｓ_６、２５ｓ_７、２５ｓ_８の一部とは、それぞれ基板２３の厚み方向に対向している。

また、裏側外面層Ｌａ_３において、放熱ピン２７ａとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン２５ｓ_５に熱的に接続されている。放熱ピン２７ｃとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン２５ｓ_６に熱的に接続されている。放熱ピン２７ｂとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン２５ｓ_７に熱的に接続されている。放熱ピン２７ｄとこの周囲のパッド８ｃおよびスルーホール８ｄは、放熱パターン２５ｓ_８に熱的に接続されている。

また、裏側外面層Ｌａ_３では、コイルパターン２４ｃの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン２４ｃの一部を幅方向に拡張した拡張領域２４ｔ_５、２４ｔ_６が設けられている。つまり、コイルパターン２４ｃと拡張領域２４ｔ_５、２４ｔ_６は、一体になっている。コイルパターン２４ｃの拡張領域２４ｔ_５に対して、端子６ｉとこれらの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂが電気的に接続されている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、放熱パターン２５ｓ_９に電気的に接続され、拡張領域２４ｔ_６に対して電気的に絶縁されている。コイルパターン２４ｃと拡張領域２４ｔ_５、２４ｔ_６に対して、放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８は電気的に絶縁されている。

表側外面層Ｌａ_１と内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ａ、２４ｂの拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_３、２４ｔ_４は、基板２３の板厚方向に重ならないように、層Ｌａ_１、Ｌａ_２にそれぞれ配置されている。また、コイルパターン２４ａ、２４ｂの拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_３、２４ｔ_４が設けられた部分の幅Ｗ２’、Ｗ３’、Ｗ４’、Ｗ５’は、コイルパターン２４ａ、２４ｂの電流経路の幅Ｗ１’より大きくなっている（Ｗ１’＜Ｗ２’、Ｗ３’、Ｗ４’、Ｗ５’）。また、コイルパターン２４ａ〜２４ｃの各拡張領域２４ｔ_０〜２４ｔ_６の面積は、放熱ピン２７ａ〜２７ｄの軸に対して垂直な断面積より大きくなっている。

上記構成により、放熱ピン２７ａとこの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌａ_１のコイルパターン２４ａの拡張領域２４ｔ_０、内層Ｌａ_２の放熱パターン２５ｓ_３、および裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_５を通るように、基板２３を貫通している。このため、放熱ピン２７ａとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン２４ａの拡張領域２４ｔ_０と放熱パターン２５ｓ_３、２５ｓ_５とが熱的に接続されている。また、放熱ピン２７ｂとこの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌａ_１の放熱パターン２５ｓ_１、内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ｂの拡張領域２４ｔ_３、および裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_７を通るように、基板２３を貫通している。このため、放熱ピン２７ｂとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン２４ｂの拡張領域２４ｔ_３と放熱パターン２５ｓ_１、２５ｓ_７とが熱的に接続されている。放熱ピン２７ａ、２７ｂとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「第１の熱的層間接続手段」の一例である。

放熱ピン２７ｃとこの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌａ_１のコイルパターン２４ａの拡張領域２４ｔ_１、内層Ｌａ_２の放熱パターン２５ｓ_４、および裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_６を通るように、基板２３を貫通している。このため、放熱ピン２７ｃとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン２４ａの拡張領域２４ｔ_１と放熱パターン２５ｓ_４、２５ｓ_６とが熱的に接続されている。また、放熱ピン２７ｄとこの周囲のスルーホール８ｄは、表側外面層Ｌａ_１の放熱パターン２５ｓ_２、内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ｂの拡張領域２４ｔ_４、および裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_８を通るように、基板２３を貫通している。このため、放熱ピン２７ｄとこの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃにより、コイルパターン２４ｂの拡張領域２４ｔ_４と放熱パターン２５ｓ_２、２５ｓ_８とが熱的に接続されている。放熱ピン２７ｃ、２７ｄとこれらの周囲のパッド８ｃとスルーホール８ｄは、本発明の「第２の熱的層間接続手段」の一例である。

表側外面層Ｌａ_１と内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ａ、２４ｂは、それぞれ２か所で、対応する裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８と熱的に接続されている。

コイルパターン２４ａ〜２４ｃには大電流が流れるため、コイルパターン２４ａ〜２４ｃが発熱源となって、基板２３の温度が上昇する。

表側外面層Ｌａ_１では、基板２３の熱は、たとえば、拡張領域２４ｔ_０〜２４ｔ_２や放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_２などの導体に拡散され、該導体の表面から放熱される。また、基板２３の熱は、たとえば、放熱ピン２７ａ〜２７ｄや端子６ｉ、６ｏやスルーホール８ｄ、８ａやスルーホール群２９ａ、２９ｂなどの基板２３を貫通する導体を伝って、絶縁シート１２を介してヒートシンク１０で放熱される。スルーホール群２９ａ、２９ｂは、サーマルビアとしても機能する。

特に、表側外面層Ｌａ_１のコイルパターン２４ａで発生した熱は、拡張領域２４ｔ_０〜２４ｔ_２に拡散され易く、コイルパターン２４ａや２４ｔ_０〜２４ｔ_２の表面から放熱される。また、コイルパターン２４ａで発生した熱は、拡張領域２４ｔ_０〜２４ｔ_２から放熱ピン２７ａ、２７ｃ、端子６ｏ、およびこれらの周囲のスルーホール８ｄ、８ａを伝って、他の層Ｌａ_２、Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_３〜２５ｓ_６、２５ｓ_９に拡散される。そして、この拡散された熱は、裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_５、２５ｓ_６、２５ｓ_９の表面、放熱ピン２７ａ、２７ｃの下面、および端子６ｏの下面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わって、ヒートシンク１０で放熱される。

内層Ｌａ_２では、基板２３の熱は、たとえば、拡散領域２４ｔ_３、２４ｔ_４や放熱パターン２５ｓ_３、２５ｓ_４などの導体に拡散され、放熱ピン２７ａ〜２７ｄや端子６ｉ、６ｏやスルーホール８ｄ、８ａやスルーホール群２９ａ、２９ｂなどの基板２３を貫通する導体を伝って、表側外面層Ｌａ_１と裏側外面層Ｌａ_３の拡張領域２４ｔ_０〜２４ｔ_２、２４ｔ_５、２４ｔ_６や放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_２、２５ｓ_５〜２５ｓ_９に拡散される。そして、この拡散された熱は、表側外面層Ｌａ_１の拡張領域２４ｔ_０〜２４ｔ_２や放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_２の表面などから放熱されたり、裏側外面層Ｌａ_３の拡張領域２４ｔ_５、２４ｔ_６や放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_９から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わって、ヒートシンク１０で放熱されたりする。

特に、内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ｂで発生した熱は、拡散領域２４ｔ_３、２４ｔ_４に拡散され易く、該拡散領域２４ｔ_３、２４ｔ_４から放熱ピン２７ｂ、２７ｄおよびこれらの周囲のスルーホール８ｄを伝って、他の層Ｌａ_１、Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_１、２５ｓ_２、２５ｓ_７、２５ｓ_８に拡散される。そして、この拡散された熱は、表側外面層Ｌａ_１の放熱パターン２５ｓ_１、２５ｓ_２の表面から放熱されたり、裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_７、２５ｓ_８の表面や放熱ピン２７ｂ、２７ｄの下面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わって、ヒートシンク１０で放熱されたりする。

裏側外面層Ｌａ_３では、基板２３の熱は、たとえば、拡散領域２４ｔ_５、２４ｔ_６や放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_９などの導体に拡散され、該導体から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わって、ヒートシンク１０で放熱される。また、基板２３の熱は、たとえば、放熱ピン２７ａ〜２７ｄや端子６ｉ、６ｏやスルーホール８ｄ、８ａやスルーホール群９ａ、９ｂなどの基板２３を貫通する導体を伝って、表側外面層Ｌａ_１の拡散領域２４ｔ_０〜２４ｔ_２や放熱パターン２５ｓ_０〜２５ｓ_２に拡散され、これら導体の表面などから放熱される。

特に、裏側外面層Ｌａ_３のコイルパターン２４ｃで発生した熱は、拡散領域２４ｔ_５、２４ｔ_６に拡散され易く、コイルパターン２４ｃの表面や拡散領域２４ｔ_５、２４ｔ_６の表面から絶縁シート１２を介してヒートシンク１０に伝わって、ヒートシンク１０で放熱される。また、コイルパターン２４ｃで発生した熱は、端子６ｉおよびこれの周囲のスルーホール８ａを伝って、表側外面層Ｌａ_１の端子６ｉの表面やこれの周囲のパッド８ｂの表面などから放熱される。

上記第４実施形態によると、基板２３の表側外面層Ｌａ_１と内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ａ、２４ｂの電流経路から外れた位置に、該コイルパターン２４ａ、２４ｂの拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_３、２４ｔ_４を設けている。また、コイルパターン２４ａ、２４ｂに対応させて、裏側外面層Ｌａ_３に放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８を設けている。そして、対応するコイルパターン２４ａ、２４ｂの拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_３、２４ｔ_４と放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８とを、基板２３を貫通する放熱ピン２７ａ〜２７ｄなどの熱的層間接続手段により熱的に接続している。

このため、コイルパターン２４ａ〜２４ｃの電流の流れを妨げることなく、表側外面層Ｌａ_１と内層Ｌａ_２のコイルパターン２４ａ、２４ｂからの発熱を、熱的層間接続手段により裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８に伝えることができる。そして、該熱を、放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８の表面からヒートシンク１０へ伝えて、ヒートシンク１０から外部へ放熱させ易くすることができる。また、コイルパターン２４ａ〜２４ｃの電流の流れが妨げられないので、コイルの所定の性能を達成することが可能となる。

また、異なる層Ｌａ_１、Ｌａ_２、Ｌａ_３のコイルパターン２４ａ〜２４ｃ同士をスルーホール群２９ａ、２９ｂで電気的に接続し、対応するコイルパターン２４ａ、２４ｂと放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８を放熱ピン２７ａ〜２７ｄなどで熱的に接続している。また、裏側外面層Ｌａ_３でコイルパターン２４ｃと放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８を別体にして、電気的に絶縁している。このため、コイルパターン２４ａ〜２４ｃの電流経路と放熱経路を確実に分けて、通電性能と放熱性能を高めることができる。

また、基板２３の表側外面層Ｌａ_１と内層Ｌａ_２にある各コイルパターン２４ａ、２４ｂで発生した熱を、放熱ピン２７ａ〜２７ｄや裏側外面層Ｌａ_３の放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８などの異なる放熱経路でヒートシンク１０に伝えて、効率良く放熱させることができる。

また、対応するコイルパターン２４ａ、２４ｂの拡張領域２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_３、２４ｔ_４と放熱パターン２５ｓ_５〜２５ｓ_８とを対向するように基板２３に設けて、これらを通るように放熱ピン２７ａ〜２７ｄやスルーホール８ｄを基板２３に貫通させている。このため、放熱ピン２７ａ〜２７ｄやスルーホール８ｄが基板２３に設け易くなり、基板２３の製造を容易にすることができる。

また、スルーホール群２９ａ、２９ｂを接続対象のコイルパターン２４ａ〜２４ｃの電流経路上で基板２３を貫通するように設けている。また、スルーホール群２９ａ、２９ｂを構成する小径の各スルーホール内に、銅などの導電部材を充填している。このため、スルーホール群２９ａ、２９ｂの導電率を向上させて、コイルパターン２４ａ〜２４ｃ同士の電気的接続の信頼性を高くしつつ、スルーホール群２９ａ、２９ｂが基板２３に設け易くなり、基板２３の製造を容易にすることができる。

本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、基板３、３’、３”、２３の全ての層Ｌ１〜Ｌ３、Ｌ１’、Ｌ２’、Ｌ１”、Ｌ２”、Ｌａ_１、Ｌａ_２、Ｌａ_３にコイルパターン４ａ〜４ｅ、４ａ’〜４ｃ’、４ａ”〜４ｃ”、２４ａ〜２４ｃ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。複数の層を有する基板において、放熱パターンを設けた外面層と、これ以外の少なくとも１層に、コイルパターンを形成すればよい。

また、以上の実施形態では、コア２ａの３つの凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒまたは中央の凸部２ｍに巻回するように、基板３、３’、３”、２３に
コイルパターン４ａ〜４ｅ、４ａ’〜４ｃ’、４ａ”〜４ｃ”、２４ａ〜２４ｃ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。

また、図３などに示した第１実施形態では、表側外面層Ｌ１や内層Ｌ２のコイルパターン４ａ〜４ｄを裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９に熱的に接続する放熱ピン７ａ〜７ｆなどの熱的層間接続手段の径を同一にした例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、図１５に示す第５実施形態の磁気デバイス３１のコイル一体型プリント基板３３（以下、単に「基板３３」という。）のように、放熱ピン３７ａ〜３７ｆなどの熱的層間接続手段の径を異ならせてもよい。

図１５に示す基板３３において、各スルーホール８ｄ、８ｄ’には、放熱ピン３７ａ〜３７ｆが埋め込まれている。放熱ピン３７ａ〜３７ｆは、銅などの導体で柱状に形成された金属ピンから成る。放熱ピン３７ａ、３７ｂとこれらの周囲のスルーホール８ｄ’とパッド８ｃ’の各径より、放熱ピン３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆとこれらの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃの各径の方が大きくなっている。放熱ピン３７ａ〜３７ｆとこれらの周囲のスルーホール８ｄ’、８ｄとパッド８ｃ’、８ｃは、本発明の「熱的層間接続手段」の一例である。

放熱ピン３７ａ、３７ｂとこれらの周囲のスルーホール８ｄ’とパッド８ｃ’は、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂの拡張領域４ｔ_１、４ｔ_２と裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９とをそれぞれ熱的に接続している。放熱ピン３７ａ、３７ｂとこれらの周囲のスルーホール８ｄ’とパッド８ｃ’は、本発明の「第１の熱的層間接続手段」の一例である。

放熱ピン３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆとこれらの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃは、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄの拡張領域４ｔ_３〜４ｔ_６と裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８とをそれぞれ熱的に接続している。放熱ピン３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆとこれらの周囲のスルーホール８ｄとパッド８ｃは、本発明の「第２の熱的層間接続手段」の一例である。

つまり、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂと裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９を接続する柱状体である第１の熱的層間接続手段の径より、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄと裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８を接続する柱状体である第２の熱的層間接続手段の径の方が大きくなっている。

これにより、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂから裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_９、５ｂ_９への伝熱容積より、内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄから裏側外面層Ｌ３の放熱パターン５ａ_７、５ａ_８、５ｂ_７、５ｂ_８への伝熱容積の方が大きくなる。このため、外気に触れない内層Ｌ２のコイルパターン４ｃ、４ｄで発生した熱を、表側外面層Ｌ１のコイルパターン４ａ、４ｂで発生した熱より、裏側外面層Ｌ３へ伝わり易くすることができる。そして、その内層Ｌ２の発熱を、裏側外面層Ｌ３からヒートシンク１０を介して外部へ放熱して、基板３３にこもり難くすることが可能となる。

また、以上の実施形態では、異なる層の対応するコイルパターンと放熱パターンを、放熱ピンとパッドとスルーホールにより接続した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば端子、ピン、およびスルーホールなどの少なくとも１つの熱的層間接続手段により、異なる層の対応するコイルパターンと放熱パターンを接続してもよい。

また、以上の実施形態では、異なる層のコイルパターン同士をスルーホール群により接続した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば端子やピンや単一のスルーホールなどの他の電気的層間接続手段により、異なる層のコイルパターン同士を接続してもよい。

また、以上の実施形態では、放熱器として、ヒートシンク１０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、これ以外の、空冷式や水冷式の放熱器、または冷媒を用いた放熱器などを用いてもよい。また、金属製の放熱器だけでなく、熱伝導性の高い樹脂で形成された放熱器を用いてもよい。この場合、放熱器と基板との間に絶縁シート１２を設ける必要はなく、絶縁シート１２を省略することができる。さらに、放熱器を基板の両外面層にそれぞれ設けてもよいし、放熱器を省略してもよい。

また、以上の実施形態では、コイル一体型プリント基板として、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い。通常の厚みの銅箔が形成された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、基材と各パターンとの間に絶縁体を設ければよい。また、内層が複数設けられた多層基板にも、本発明は適用することができる。

また、以上の実施形態では、Ｅ字形の上コア２ａにＩ字形の下コア２ｂを組み合わせた例を示したが、本発明は、２つのＥ字形コアを組み合わせた磁気デバイスにも適用することができる。

さらに、以上の実施形態では、車両用のスイッチング電源装置１００における、平滑回路５５のチョークコイルＬとして使用される磁気デバイス１、１’、１”、２１、３１に本発明を適用した例を挙げたが、トランス５３（図１）として使用される磁気デバイスに対しても、本発明を適用することは可能である。また、車両以外の、たとえば電子機器用のスイッチング電源装置で使用される磁気デバイスにも本発明を適用することは可能である。

１、１’、１”、２１、３１ 磁気デバイス
２ａ 上コア
２ｂ 下コア
３、３’、３”、２３、３３ コイル一体型プリント基板
４ａ〜４ｅ、４ａ’〜４ｃ’、４ａ”〜４ｃ”、２４ａ〜２４ｃ コイルパターン
４ｔ_１〜４ｔ_６、４ｓ_１〜４ｓ_６、４ｕ_１〜４ｕ_６、２４ｔ_０、２４ｔ_１、２４ｔ_３、２４ｔ_４ 拡張領域
５ａ_７〜５ａ_９、５ｂ_７〜５ｂ_９、５Ｌ_５〜５Ｌ_７、５ｒ_５〜５ｒ_７、５ｓ_１〜５ｓ_６、２５ｓ_５〜２５ｓ_８ 放熱パターン
７ａ〜７ｆ、７ａ’〜７ｆ’、７ａ”〜７ｆ”、２７ａ〜２７ｄ、３７ａ〜３７ｆ 放熱ピン
８ｄ、８ｄ’ スルーホール
８ｃ、８ｃ’ パッド
９ａ〜９ｄ、９ａ’、９ｂ’、９ａ”、９ｂ”、２９ａ、２９ｂ スルーホール群
１０ ヒートシンク
Ｌ１、Ｌ１’、Ｌ１”、Ｌａ_１ 表側外面層
Ｌ２、Ｌａ_２ 内層
Ｌ３、Ｌ２’、Ｌ２”、Ｌａ_３ 裏側外面層

Claims (10)

1. 複数の層に形成されたコイルパターンと、
   異なる層にある前記コイルパターン同士を電気的に接続する電気的層間接続手段と、
   特定の層にある前記コイルパターンを他の外面層に熱的に接続する熱的層間接続手段と、を備えたコイル一体型プリント基板において、
   前記特定の層にあるコイルパターンの電流経路から外れた位置に、該コイルパターンの一部を幅方向に拡張した拡張領域を設け、
   前記特定の層にあるコイルパターンに対応させて、前記他の外面層に放熱パターンを設け、
   対応する前記コイルパターンの拡張領域と前記放熱パターンとを前記熱的層間接続手段により熱的に接続した、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
2. 請求項１に記載のコイル一体型プリント基板において、
   対応する前記コイルパターンの拡張領域と前記放熱パターンは、対向するように設けられ、
   前記熱的層間接続手段は、金属ピンを含み、対応する前記コイルパターンの拡張領域と前記放熱パターンとを通るように、当該コイル一体型プリント基板を貫通している、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
3. 請求項１または請求項２に記載のコイル一体型プリント基板において、
   前記電気的層間接続手段は、スルーホールから成り、接続対象の前記コイルパターンの電流経路上に設けられ、当該コイル一体型プリント基板を貫通している、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコイル一体型プリント基板において、
   前記電気的層間接続手段は、複数のスルーホールが所定の間隔で集まったスルーホール群から成り、
   前記スルーホール群は、前記異なる層にあるコイルパターン同士の接続数に応じて複数設けられている、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
5. 請求項３または請求項４に記載のコイル一体型プリント基板において、
   前記スルーホール内に導電部材を充填した、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のコイル一体型プリント基板において、
   表側外面層、裏側外面層、およびこれらの各層間に設けられた少なくとも１つの内層を備え、
   前記各層に前記コイルパターンを設け、
   前記表側外面層と前記内層にある前記各コイルパターンの電流経路から外れた位置に、該各コイルパターンの前記拡張領域をそれぞれ設け、
   前記表側外面層と前記内層にある前記各コイルパターンに対応させて、前記裏側外面層に前記放熱パターンを設け、
   前記熱的層間接続手段は、
   前記表側外面層の前記コイルパターンの拡張領域と該コイルパターンに対応する前記放熱パターンとを通るように、当該コイル一体型プリント基板を貫通して、前記対応する表側外面層のコイルパターンと放熱パターンとを熱的に接続する第１の熱的層間接続手段と、
   前記内層のコイルパターンの拡張領域と該コイルパターンに対応する前記放熱パターンとを通るように、当該コイル一体型プリント基板を貫通して、前記対応する内層のコイルパターンと放熱パターンとを熱的に接続する第２の熱的層間接続手段とを含む、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
7. 請求項６に記載のコイル一体型プリント基板において、
   前記第１の熱的層間接続手段の数より、前記第２の熱的層間接続手段の数の方を多くした、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
8. 請求項６または請求項７に記載のコイル一体型プリント基板において、
   前記第１の熱的層間接続手段と前記第２の熱的層間接続手段は、柱状体から成り、
   前記第１の熱的層間接続手段の径より、前記第２の熱的層間接続手段の径の方を大きくした、ことを特徴とするコイル一体型プリント基板。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のコイル一体型プリント基板と、
   磁性体から成り、前記コイル一体型プリント基板を貫通するコアと、を備え、
   前記コアの周囲に巻回されるように、前記コイル一体型プリント基板の複数の層にコイルパターンが形成されている、ことを特徴とする磁気デバイス。
10. 請求項９に記載の磁気デバイスにおいて、
    前記コイル一体型プリント基板の放熱パターンのある他の外面層側に、放熱器を設けた、ことを特徴とする磁気デバイス。

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