(57)【要約】【課題】複数の層にコイルパターンが設けられた多層の基板の放熱性能を高めることができる磁気デバイスを提供する。【解決手段】磁気デバイス１は、コア２ａと、コア２ａが挿入される開口部３ｍ、３Ｌ、３ｒ、ならびに表面層Ｌ１、裏面層Ｌ３、およびこれらの層Ｌ１、Ｌ３間に設けられた内層Ｌ２を有する多層の基板３と、基板３の各層Ｌ１〜Ｌ３に設けられ、コア２ａの周囲に巻回されるコイルパターン４ａ〜４ｃと、基板３に設けられ、異なる層Ｌ１〜Ｌ３にあるコイルパターン４ａ〜４ｃ同士を接続するスルーホール９ａ、９ｂと、基板３に貫通するように設けられ、コイルパターン４ａ〜４ｃに対して電力を入出力する複数の端子６ｉ、６ｏとを備える。表面層Ｌ１と裏面層Ｌ３の端子６ｉ、６ｏの近傍に、基板３の板面方向に広がる放熱パターン４ｔ０、４ｔ２、５ｓ０、４ｔ５、５ｓ９が設けられている。【選択図】図３
2014179402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアが挿入される開口部、ならびに表面に設けられた表面層、裏面に設けられた裏面層、およびこれらの層間に設けられた内層を有する多層の基板と、
前記基板の複数の層に設けられ、前記コアの周囲に巻回されるコイルパターンと、
前記基板に設けられ、異なる層にある前記コイルパターン同士を接続する接続部と、
前記基板に貫通するように設けられ、前記コイルパターンに対して電力を入出力する複数の端子部と、を備えた磁気デバイスにおいて、
前記基板の前記表面層と前記裏面層の前記端子部の近傍に、前記基板の板面方向に広がる放熱パターンを設けた、ことを特徴とする磁気デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気デバイスにおいて、
前記コイルパターンは、帯状に形成されて、前記基板の各層に複数回巻回され、
前記端子部は、前記表面層にある前記コイルパターンに接続された第１端子部と、前記裏面層にある前記コイルパターンに接続された第２端子部と、から成る、ことを特徴とする磁気デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気デバイスにおいて、
前記裏面層の前記第１端子部の近傍に設けられた前記放熱パターンは、前記第１端子部と接続され、かつ、前記裏面層に設けられた前記コイルパターンおよび前記第２端子部に対して絶縁されている、ことを特徴とする磁気デバイス。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の磁気デバイスにおいて、
前記裏面層の前記第２端子部の近傍に設けられた前記放熱パターンは、前記裏面層に設けられた前記コイルパターンおよび前記第２端子部と接続されている、ことを特徴とする磁気デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気デバイスにおいて、
前記端子部は、前記接続部より大径の銅ピンから成る、ことを特徴とする磁気デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の磁気デバイスにおいて、
前記裏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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体から成るコアと、コイルパターンが形成された基板とを備えた、チョークコイルやトランスなどの磁気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
たとえば、特許文献１〜６には、コイルの巻線が基板に形成されたコイルパターンから成る、磁気デバイスが開示されている。
【０００４】
特許文献１〜５では、コアが、基板に設けられた開口部に挿入されている。基板は、表面や裏面に設けられた表層と、それらの間に設けられた内層とを有する、多層基板から成る。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を接続するため、スルーホールやピンなどから成る接続部が、基板に設けられている。また、コイルパターンに対して電力を入出力するため、ピンやスルーホールなどから成る端子部が、基板に設けられている。これらの通電用のピンやスルーホールは、基板を貫通している。
【０００５】
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、コイルパターンが形成されている。
【０００６】
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、基板の温度が上昇する。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、基板の端部に放熱器を取り付けている。
【０００７】
特許文献３では、基板の所定の層のコイルパターンの一部を広げて、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、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、各層の放熱パターン部の面方向位置を異ならせている。
【０００８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２０５３５０号公報
【特許文献２】特開平７−３８２６２号公報
【特許文献３】特開平７−８６７５５号公報
【特許文献４】再表ＷＯ２０１０／０２６６９０号公報
【特許文献５】特開平８−６９９３５号公報
【特許文献６】特開２００８−１７７５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
コイルの所定の性能を達成するため、コイルパターンを細くすると、基板を大きくしなくても、各層にコイルパターンを多数回巻回して、コイルの巻き数を増やすことができる。また、基板の層数を増やしても、コイルの巻き数を増やすことができる。しかし、コイルパターンが細くなると、コイルパターンでの発熱量が多くなり、基板の層数が多くなると、熱が基板にこもり易くなり、いずれも基板の温度が上昇し易くなる。
【００１１】
特に、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では、コイルパターンに大電流が流れるため、各コイルパターンでの発熱量が多くなり、基板の温度が高くなる。そして、この結果、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。
【００１２】
本発明の課題は、複数の層にコイルパターンが設けられた多層の基板の放熱性能を高めることができる磁気デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による磁気デバイスは、コアと、コアが挿入される開口部、ならびに表面に設けられた表面層、裏面に設けられた裏面層、およびこれらの層間に設けられた内層を有する多層の基板と、基板の複数の層に設けられ、コアの周囲に巻回されるコイルパターンと、基板に設けられ、異なる層にあるコイルパターン同士を接続する接続部と、基板に貫通するように設けられ、コイルパターンに対して電力を入出力する複数の端子部とを備えている。そして、基板の表面層と裏面層の端子部の近傍に、基板の板面方向に広がる放熱パターンが設けられている。
【００１４】
これにより、複数の層にコイルパターンが設けられた多層の基板の熱を、基板を貫通する端子部により、基板の表面層と裏面層に設けられた放熱パターンに伝えて、放熱パターンに拡散させ、放熱パターンの表面から放熱させることができる。つまり、電力入出力用の端子部を、放熱経路として兼用して、基板を放熱させ易くすることができ、基板の放熱性能を高めることが可能となる。
【００１５】
また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、コイルパターンは、帯状に形成されて、基板の各層に複数回巻回され、端子部は、表面層にあるコイルパターンに接続された第１端子部と、裏面層にあるコイルパターンに接続された第２端子部と、から成るようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、裏面層の第１端子部の近傍に設けられた放熱パターンは、第１端子部と接続され、かつ、裏面層に設けられたコイルパターンおよび第２端子部に対して絶縁されていてもよい。
【００１７】
また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、裏面層の第２端子部の近傍に設けられた放熱パターンは、裏面層に設けられたコイルパターンおよび第２端子部と接続されていてもよい。
【００１８】
また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、端子部は、接続部より大径の銅ピンから成るようにしてもよい。
【００１９】
さらに、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、裏面層側に放熱器を設けてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、複数の層にコイルパターンが設けられた多層の基板の放熱性能を高め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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】スイッチング電源装置の構成図である。
【図２】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。
【図３】図２の基板の各層の平面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】図３のＺ−Ｚ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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が用いられる。チョークコイルＬには、たとえばＤＣ１５０Ａの大電流が流れる。チョークコイルＬの両端には、電力を入出力するための端子６ｉ、６ｏが設けられている。
【００３０】
次に、磁気デバイス１の構造を、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００３１】
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〜図６は、磁気デバイス１の断面図であって、図４は図３のＸ−Ｘ断面を示し、図５は図３のＹ−Ｙ断面を示し、図６は図３のＺ−Ｚ断面を示している。
【００３２】
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。
【００３３】
上コア２ａは、下方へ突出するように、３つの凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒを有している。凸部２ｍ、２Ｌ、２ｒは、図３に示すように、一列に並んでいる。図２に示すように、中央の凸部２ｍに対して、左右の凸部２Ｌ、２ｒの方が、突出量が多くなっている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
基板３の表面（図２および図４〜図６で上面）には、図３（ａ）に示すような表面層Ｌ１が設けられている。基板３の裏面（図２および図４〜図６で下面）には、図３（ｃ）に示すような裏面層Ｌ３が設けられている。図４〜図６に示すように、表面層Ｌ１と裏面層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。
【００３８】
つまり、基板３は、回路を形成可能な２つの表層Ｌ１、Ｌ３と、１つの内層Ｌ２の、計３つの層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を有した、多層の基板である。なお、多層の基板とは、３つ以上の層を有する基板のことである。
【００３９】
基板３には、複数の開口部３ｍ、３Ｌ、３ｒが設けられている。開口部３ｍは大径の円形の貫通孔から成り、開口部３Ｌ、３ｒは切欠きから成る。図２、図３、および図５に示すように、中央にある１つの開口部３ｍには、コア２ａの中央の凸部２ｍが挿入され、左右にある開口部３Ｌ、３ｒには、コア２ａの左右の凸部２Ｌ、２ｒがそれぞれ挿入される。
【００４０】
また、基板３には、小径で円形の貫通孔３ａが２つ設けられている。各貫通孔３ａには、図２に示すように、各ねじ１１が挿入される。基板３の裏面をヒートシンク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〜図６に示すように、基板３の裏面層Ｌ３側にヒートシンク１０が近接状態で固定される。
【００４１】
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。
【００４２】
図３に示すように、基板３には、スルーホール８ａ、８ｄ、９ａ、９ｂ、パッド８ｂ、８ｃ、端子６ｉ、６ｏ、パターン４ａ〜４ｄ、４ｔ０〜４ｔ６、５ｓ０〜５ｓ９、およびピン７ａ〜７ｄといった導体が設けられている。スルーホール８ａ、８ｄ、９ａ、９ｂ、端子６ｉ、６ｏ、およびピン７ａ〜７ｄは、基板３を貫通するように設けられている（図４および図６参照）。
【００４３】
一対のスルーホール８ａのうち、一方のスルーホール８ａには、端子６ｉが埋設され、他方のスルーホール８ａには、端子６ｏが埋設されている。一対の端子６ｉ、６ｏは、銅ピンから成る。表面層Ｌ１と裏面層Ｌ３の端子６ｉ、６ｏの周囲には、スルーホール８ａのパッド８ｂが設けられている。パッド８ｂは、銅箔から成る。端子６ｉ、６ｏやパッド８ｂの表面には、銅めっきが施されている。端子６ｉ、６ｏの下端は、図４に示すように、絶縁シート１２と接触している。端子６ｉ、６ｏは、本発明の「端子部」の一例である。
【００４４】
基板３の各層Ｌ１〜Ｌ３には、コイルパターン４ａ〜４ｃと放熱パターン４ｔ０〜４ｔ６、５ｓ０〜５ｓ９が設けられている。各パターン４ａ〜４ｄ、４ｔ０〜４ｔ６、５ｓ０〜５ｓ９は、銅箔から成る。表面層Ｌ１の各パターン４ａ、４ｔ０〜４ｔ２、５ｓ０〜５ｓ２の表面には、絶縁加工が施されている。
【００４５】
コイルパターン４ａ〜４ｃは、基板３の板面方向と平行な帯状に形成されている。コイルパターン４ａ〜４ｃの幅や厚みや断面積は、コイルの所定の性能を達成しつつ、所定の大電流（たとえばＤＣ１５０Ａ）を流しても、コイルパターン４ａ〜４ｃでの発熱量をある程度に抑制して、しかもコイルパターン４ａ〜４ｃの表面から放熱できるように設定されている。
【００４６】
図３に示すように、各コイルパターン４ａ〜４ｃは、各層Ｌ１〜Ｌ３で中央の凸部２ｍの周囲に２回巻回されている。表面層Ｌ１のコイルパターン４ａの一端と、内層Ｌ２のコイルパターン４ｂの一端とは、複数のスルーホール９ａにより接続されている。内層Ｌ２のコイルパターン４ｂの他端と、裏面層Ｌ３のコイルパターン４ｃの一端とは、複数のスルーホール９ｂにより接続されている。
【００４７】
つまり、各スルーホール９ａ、９ｂは、異なる層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３にあるコイルパターン４ａ〜４ｃ同士を接続する。各スルーホール９ａ、９ｂの表面には、銅めっきが施されている。各スルーホール９ａ、９ｂの内側は、銅などで埋められていてもよい。各端子６ｉ、６ｏの径は、各スルーホール９ａ、９ｂの径より大きくなっている。スルーホール９ａ、９ｂは、本発明の「接続部」の一例である。
【００４８】
表面層Ｌ１のスルーホール９ｂの周辺と、裏面層Ｌ３のスルーホール９ａの周辺には、スルーホール９ａ、９ｂを形成し易くするため、小パターン４ｄがそれぞれ設けられている。それぞれのスルーホール９ａ、９ｂと小パターン４ｄは接続されている。小パターン４ｄは、銅箔から成る。表面層Ｌ１の小パターン４ｄの表面には、絶縁加工が施されている。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、表面層Ｌ１のコイルパターン４ａの他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して端子６ｏと接続されている。図３（ｃ）に示すように、裏面層Ｌ３のコイルパターン４ｃの他端は、パッド８ｂとスルーホール８ａを介して端子６ｉと接続されている。端子６ｏは、本発明の「第１端子部」の一例であり、端子６ｉは、本発明の「第２端子部」の一例である。
【００５０】
上記により、基板３のコイルパターン４ａ〜４ｃは、裏面層Ｌ３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〜４ｃは、内層Ｌ２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９ａを経由して、表面層Ｌ１に接続される。そして、コイルパターン４ａ〜４ｃは、表面層Ｌ１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。
【００５１】
磁気デバイス１に流れる電流も、上記のように、端子６ｉから入力されて、コイルパターン４ｃ、スルーホール９ｂ、コイルパターン４ｂ、スルーホール９ａ、およびコイルパターン４ａの順に流れた後、端子６ｏから出力される。
【００５２】
図３に示すように、基板３の各層Ｌ１〜Ｌ３の空き領域には、放熱パターン４ｔ０〜４ｔ６、５ｓ０〜５ｓ９が設けられている。そのうち、放熱パターン４ｔ０〜４ｔ６は、コイルパターン４ａ〜４ｃの一部を基板３の板面方向に広げることにより、コイルパターン４ａ〜４ｃと一体で設けられている。つまり、各層Ｌ１〜Ｌ３で、放熱パターン４ｔ０〜４ｔ６は、コイルパターン４ａ〜４ｃと接続されている。
【００５３】
放熱パターン５ｓ０〜５ｓ９は、基板３の板面方向に広がるように、各層Ｌ１〜Ｌ３でコイルパターン４ａ〜４ｃと別体で設けられている。また、放熱パターン５ｓ０〜５ｓ９同士も別体になっている。つまり、各層Ｌ１〜Ｌ３で、放熱パターン５ｓ０〜５ｓ９は、互いに絶縁され、かつ、同じ層にあるコイルパターン４ａ〜４ｃに対して絶縁されている。
【００５４】
また、パターン４ａ〜４ｄ、４ｔ０〜４ｔ６、５ｓ０〜５ｓ９は、ねじ１１に対して絶縁されている。図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、内層Ｌ２や裏面層Ｌ３の貫通孔３ａの周囲の最短絶縁領域より、表面層Ｌ１の貫通孔３ａの周囲の最短絶縁領域の方が大きくなっている。これは、ねじ１１の軸部１１ｂより径の大きな頭部１１ａが基板３の表面層Ｌ１側に配置されるので、表面層Ｌ１で頭部１１ａとこの近傍のパターン４ａ、４ｄ、５ｓ２や放熱部４ｔ０〜４ｔ２を絶縁するためである。
【００５５】
図３（ａ）に示すように、表面層Ｌ１において、端子６ｉの近傍には、放熱パターン４ｔ０が設けられている。端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、放熱パターン４ｔ０に対して絶縁されている。端子６ｏの近傍には、放熱パターン４ｔ２、５ｓ０が設けられている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、放熱パターン４ｔ２と接続され、放熱パターン５ｓ０に対して絶縁されている。
【００５６】
また、表面層Ｌ１において、放熱パターン４ｔ２、５ｓ０の近傍には、放熱パターン５ｓ１が設けられている。放熱パターン５ｓ１は、放熱パターン４ｔ２、５ｓ０に対して絶縁されている。コア２ａの端子６ｉ、６ｏと反対側には、放熱パターン４ｔ１、５ｓ２が設けられている。
【００５７】
図３（ｂ）に示すように、内層Ｌ２において、端子６ｉの近傍には、放熱パターン５ｓ３が設けられている。端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａは、放熱パターン５ｓ３に対して絶縁されている。端子６ｏの近傍には、放熱パターン４ｔ３が設けられている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａは、放熱パターン４ｔ３に対して絶縁されている。コア２ａに対して端子６ｉ、６ｏと反対側には、放熱パターン５ｓ４、４ｔ４が設けられている。
【００５８】
図３（ｃ）に示すように、裏面層Ｌ３において、端子６ｉの近傍には、放熱パターン４ｔ５が設けられている。端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、放熱パターン４ｔ５と接続されている。端子６ｏの近傍には、放熱パターン５ｓ９、４ｔ６が設けられている。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５ｓ９と接続され、放熱パターン４ｔ６、４ｔ５および端子６ｉに対して絶縁されている。
【００５９】
また、裏面層Ｌ３において、放熱パターン４ｔ５の近傍には、放熱パターン５ｓ５が設けられている。放熱パターン５ｓ５は、放熱パターン４ｔ５に対して絶縁されている。放熱パターン４ｔ６の近傍には、放熱パターン５ｓ７が設けられている。放熱パターン５ｓ７は、放熱パターン４ｔ６に対して絶縁されている。コア２ａの端子６ｉ、６ｏと反対側には、放熱パターン５ｓ６、５ｓ８が設けられている。
【００６０】
複数のスルーホール８ｄには、放熱ピン７ａ〜７ｄがそれぞれ埋め込まれている。放熱ピン７ａ〜７ｄは、銅ピンから成る。放熱ピン７ａ〜７ｄの径は、端子６ｉ、６ｏやスルーホール９ａ、９ｂの径より大きくなっている。
【００６１】
表面層Ｌ１と裏面層Ｌ３の放熱ピン７ａ〜７ｄ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〜７ｄ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〜７ｄの下端は、絶縁シート１２と接触している（図６参照）。
【００６２】
図３に示すように、放熱ピン７ａとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０、内層Ｌ２の放熱パターン５ｓ３、および裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ５が接続されている。放熱ピン７ｂとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、表面層Ｌ１の放熱パターン５ｓ１、内層Ｌ２の放熱パターン４ｔ３、および裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ７が接続されている。
【００６３】
放熱ピン７ｃとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ１、内層Ｌ２の放熱パターン５ｓ４、および裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ６が接続されている。放熱ピン７ｄとこの周囲のスルーホール８ｄおよびパッド８ｃにより、表面層Ｌ１の放熱パターン５ｓ２、内層Ｌ２の放熱パターン４ｔ４、および裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ８が接続されている。
【００６４】
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。
【００６５】
表面層Ｌ１では、基板３の熱は、たとえば、放熱パターン４ｔ０〜４ｔ２、５ｓ０〜５ｓ２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３の熱は、たとえば、放熱ピン７ａ〜７ｄや端子６ｉ、６ｏやスルーホール８ｄ、８ａ、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９ａ、９ｂは、サーマルビアとしても機能する。
【００６６】
特に、表面層Ｌ１のコイルパターン４ａで発生した熱は、放熱パターン４ｔ０〜４ｔ２に拡散され易く、これらのパターン４ａ、４ｔ０〜４ｔ２の表面から放熱される。また、コイルパターン４ａで発生した熱は、放熱ピン７ａ、７ｃ、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Ｌ２、Ｌ３の放熱パターン５ｓ３〜５ｓ６、５ｓ９に拡散される。そして、この拡散された熱は、裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ５、５ｓ６、５ｓ９の表面、放熱ピン７ａ、７ｃ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。
【００６７】
内層Ｌ２では、基板３の熱は、たとえば、放熱パターン４ｔ３、４ｔ４、５ｓ３、５ｓ４などの導体に拡散され、放熱ピン７ａ〜７ｄや端子６ｉ、６ｏやスルーホール８ｄ、８ａ、９ａ、９ｂなどの基板３を貫通する導体を伝って、表面層Ｌ１と裏面層Ｌ３の放熱パターン４ｔ０〜４ｔ２、４ｔ５、４ｔ６、５ｓ０〜５ｓ２、５ｓ５〜５ｓ９に拡散される。そして、この拡散された熱は、表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０〜４ｔ２、５ｓ０〜５ｓ２の表面などから放熱されたり、裏面層Ｌ３の放熱パターン４ｔ５、４ｔ６、５ｓ５〜５ｓ９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。
【００６８】
特に、内層Ｌ２のコイルパターン４ｂで発生した熱は、放熱パターン４ｔ３、４ｔ４に拡散され易く、該パターン４ｔ３、４ｔ４から放熱ピン７ｂ、７ｄおよびこれらの周囲のスルーホール８ｄを伝って、他の層Ｌ１、Ｌ３の放熱パターン５ｓ１、５ｓ２、５ｓ７、５ｓ８に拡散される。そして、この拡散された熱は、表面層Ｌ１の放熱パターン５ｓ１、５ｓ２の表面から放熱されたり、裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ７、５ｓ８の表面や放熱ピン７ｂ、７ｄ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。
【００６９】
裏面層Ｌ３では、基板３の熱は、たとえば、放熱パターン４ｔ５、４ｔ６、５ｓ５〜５ｓ９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３の熱は、たとえば、放熱ピン７ａ〜７ｄや端子６ｉ、６ｏやスルーホール８ｄ、８ａ、９ａ、９ｂなどの基板３を貫通する導体を伝って、表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０〜４ｔ２、５ｓ０〜５ｓ２に拡散され、該放熱パターン４ｔ０〜４ｔ２、５ｓ０〜５ｓ２の表面などから放熱される。
【００７０】
特に、裏面層Ｌ３のコイルパターン４ｃで発生した熱は、放熱パターン４ｔ５、４ｔ６に拡散され易く、コイルパターン４ｃの表面や放熱パターン４ｔ５、４ｔ６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４ｃ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、表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０の表面や端子６ｉの表面などから放熱される。
【００７１】
上記実施形態によると、各層Ｌ１〜Ｌ３にコイルパターン４ａ〜４ｃが設けられた基板３の熱を、基板３を貫通する端子６ｉ、６ｏにより、表面層Ｌ１と裏面層Ｌ３に設けた放熱パターン４ｔ０、４ｔ２、５ｓ０、４ｔ５、４ｔ６、５ｓ９に伝えることができる。そして、熱を放熱パターン４ｔ０、４ｔ２、５ｓ０、４ｔ５、４ｔ６、５ｓ９に拡散させて、表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０、４ｔ２、５ｓ０の表面から放熱させたり、裏面層Ｌ３の放熱パターン４ｔ５、４ｔ６、５ｓ９の表面からヒートシンク１０を介して放熱させたりすることができる。つまり、電力入出力用の端子６ｉ、６ｏを、放熱経路として兼用して、基板３を放熱させ易くすることができる。
【００７２】
また、コイルパターン４ａ、４ｂで発生した熱を、放熱ピン７ａ〜７ｄにより、表面層Ｌ１と裏面層Ｌ３の放熱パターン４ｔ０、４ｔ１、５ｓ１、４ｔ２、５ｓ５〜５ｓ８に伝えて、拡散させることができる。そして、表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０、４ｔ１、５ｓ１、４ｔ２の表面から放熱させたり、裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ５〜５ｓ８やヒートシンク１０を介して放熱させたりすることができる。また、裏面層Ｌ３のコイルパターン４ｃで発生した熱を、放熱パターン４ｔ５、４ｔ６、５ｓ５〜５ｓ９やヒートシンク１０を介して放熱させることができる。
【００７３】
よって、多層の基板３の放熱性能を高めることが可能となる。本例では、３つの層にコイルパターンを６巻きした基板３の放熱性能を高めることが可能となる。
【００７４】
また、帯状のコイルパターン４ａ〜４ｃの幅を広くすることで、コイルパターン４ａ〜４ｃでの発熱量を抑制しながら、コイルパターン４ａ〜４ｃの表面から放熱させ易くすることができる。また、各層Ｌ１〜Ｌ３にコイルパターン４ａ〜４ｃを複数回巻回することで、少ない層数の基板３で、コイルパターン４ａ〜４ｃの巻き数を多くすることができる。
【００７５】
また、裏面層Ｌ３の端子６ｏの近傍に設けられた放熱パターン５ｓ９を、該端子６ｏと接続し、かつ、裏面層Ｌ３のコイルパターン４ｃおよび端子６ｉに対して絶縁している。このため、表面層Ｌ１のコイルパターン４ａで発生した熱を、該コイルパターン４ａの表面や表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０〜４ｔ２などの表面から放熱させるだけでなく、端子６ｏにより裏面層Ｌ３の放熱パターン５ｓ９に伝えて、ヒートシンク１０を介して放熱させることもできる。また、コイルパターン４ａ〜４ｃの電流経路に影響を与えないようにすることもできる。
【００７６】
また、裏面層Ｌ３の端子６ｉの近傍に設けられた放熱パターン４ｔ５を、裏面層Ｌ３のコイルパターン４ｃおよび端子６ｉと接続している。このため、コイルパターン４ｃで発生した熱を、該コイルパターン４ｃの表面から放熱させるだけでなく、端子６ｉや放熱パターン４ｔ５に伝わり易くして、該放熱パターン４ｔ５の表面からも放熱させることができる。また、熱を端子６ｉにより表面層Ｌ１の放熱パターン４ｔ０に伝えて、該放熱パターン４ｔ０の表面からも放熱させることができる。
【００７７】
さらに、コイルパターン４ａ〜４ｃ同士を接続するスルーホール９ａ、９ｂより、大径の銅ピンから端子６ｉ、６ｏを構成している。このため、各コイルパターン４ａ〜４ｃで発生した熱を端子６ｉ、６ｏにより、基板３の表面層Ｌ１や裏面層Ｌ３の端子６ｉ、６ｏの近傍にある放熱パターン４ｔ０、４ｔ２、５ｓ０、４ｔ５、５ｓ９に伝え易くして、放熱性能をより高めることができる。
【００７８】
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の全ての層Ｌ１〜Ｌ３にコイルパターン４ａ〜４ｃおよび放熱パターン４ｔ０〜４ｔ６、５ｓ０〜５ｓ９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。多層の基板において、複数の層にコイルパターンを設け、少なくとも表面層と裏面層の端子６ｉ、６ｏの近傍に、基板３の板面方向に広がるように、放熱パターンを設ければよい。また、コイルパターンは、コア２ａの中央の凸部２ｍに巻回されるものに限らず、コアの複数の凸部に巻回されるものであってもよい。また、一つの層におけるコイルパターンの巻き数は、１回でも３回以上でもよい。但し、基板のサイズを考慮して、各層のコイルパターンの巻き数を設定するのが好ましい。また、コイルパターンでの発熱量の抑制や、コイルパターンの表面からの放熱をし易くするため、コイルパターンの幅を広くするのが好ましい。
【００７９】
また、以上の実施形態では、基板３の開口部３ｍが貫通孔から成り、開口部３Ｌ、３ｒが切欠きから成る例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、基板の開口部を全て貫通孔から構成してもよいし、溝やくぼみから構成してもよい。また、開口部は基板に１つだけ設けてもよい。
【００８０】
また、以上の実施形態では、接続部としてスルーホール９ａ、９ｂ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、端子やピンなどの他の接続部を基板に設けて、異なる層のコイルパターン同士を接続するようにしてもよい。
【００８１】
また、以上の実施形態では、端子部として銅ピンから成る端子６ｉ、６ｏを基板３に設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば端子６ｉ、６ｏを省略して、スルーホール８ａやパッド８ｂを端子部として設けてもよい。そして、これらの端子部に、電子部品や回路を直接接続してもよい。たとえば、図１に示したスイッチング電源装置１００の場合、コイルパターン４ａの端子部８ａ、８ｂ（入力側）に、整流回路５４のダイオードＤ１、Ｄ２のカソードを半田付けで接続し、コイルパターン４ｂの端子部８ａ、８ｂ（出力側）に、平滑回路５５のコンデンサＣの一端や、出力電圧検出回路５９および出力端子Ｔ３につながるラインの一端を半田付けで接続すればよい。
【００８２】
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、たとえば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、放熱器を基板の両面に設けたり、省略したりしてもよい。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【符号の説明】
【００８６】
１  磁気デバイス
２ａ  上コア
２ｂ  下コア
３  基板
３ｍ、３Ｌ、３ｒ  開口部
４ａ〜４ｃ  コイルパターン
４ｔ０、４ｔ２、４ｔ５  放熱パターン
５ｓ０、５ｓ９  放熱パターン
６ｉ、６ｏ  端子
９ａ、９ｂ  スルーホール
１０  ヒートシンク
Ｌ１  表面層
Ｌ２  内層
Ｌ３  裏面層
【図１】
2014179402.tif 000003
【図２】
2014179402.tif 000004
【図３】
2014179402.tif 000005
【図４】
2014179402.tif 000006
【図５】
2014179402.tif 000007
【図６】
2014179402.tif 000008