(57)【要約】【課題】基板への実装部品を増加させることなく発熱素子にて発生した熱を効率よく放熱させ、各電子部品を近接して配置することが可能な電子機器を提供することを目的とする。【解決手段】電源装置１は、スイッチング素子１６、コイルＬ、コンデンサＣ等の各種電子部品が実装された基板２を備えている。そして、各コイルＬは、スイッチング素子１６からコンデンサＣへ伝わる熱の伝熱経路上に実装されており、各コイルＬとスイッチング素子１６とは、基板２に形成された導電パターン５０にて接続されている。また、コイルＬは、巻線がコア材に内包された状態で、このコア材がブロック状に押し固められることにより構成されており、巻線はコア材に覆われている。【選択図】図１
2008211043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、発熱素子と、該発熱素子と共に特定の機能を有する電子回路を形成するコイル及びコンデンサと、が実装された基板を備えた電子機器であって、
前記コイルは、巻線の周囲が金属磁性体で覆われたものであると共に、前記発熱素子から前記コンデンサへ伝わる熱の伝熱経路上に実装されており、
前記発熱素子と前記コイルとの間には、前記発熱素子にて発生した熱を前記コイルに導く伝熱部が形成されたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記伝熱部は、前記基板に形成された導電経路であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記コイルと前記発熱素子とは、前記基板において同じ面に実装されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記コイルは、前記基板において発熱素子が実装された面とは反対側の面に実装されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器。
【請求項５】
前記発熱素子は、前記基板の端部に実装されたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の電子機器。
【請求項６】
前記基板は筐体に配設されており、
前記発熱素子から前記基板への伝導熱が、該基板から前記筐体の側壁に伝導されるように前記発熱素子が前記筐体の側壁に近接されたことを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
【請求項７】
前記基板は筐体に配設されており、
前記コイルからの放射熱が前記筐体に伝わるように前記コイルが前記筐体に近接されたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の電子機器。
【請求項８】
前記筐体と、前記コイルとの間に柔軟性を有する熱伝導材が設けられたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記熱伝導材は、ゲル状の熱伝導材料からなることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記熱伝導材は、熱伝導シートからなることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記筐体において、前記コイルと近接する部分は、他の部分よりも前記コイル側に突出されたことを特徴とする請求項７〜請求項１０の何れかに記載の電子機器。
【請求項１２】
前記筐体において、前記コイルと近接する部分は、前記コイルの一部を内部に収納可能な凹状に形成されたことを特徴とする請求項７〜請求項１０の何れかに記載の電子機器。
【請求項１３】
前記コイルにおいて、前記筐体と近接する部分は、前記基板への実装面とは反対側の端部であることを特徴とする請求項７〜請求項１２の何れかに記載の電子機器。
【請求項１４】
前記筐体は、金属材料からなることを特徴とする請求項６〜請求項１３の何れかに記載の電子機器。
【請求項１５】
前記コイルにおいて、巻線の両端部に接続されるコイル端子は板状に形成されており、
前記コイル端子からの放射熱が前記金属磁性体に伝わるように、前記コイル端子の板面が、前記金属磁性体の外表面と近接していることを特徴とする請求項１〜請求項１４の何れかに記載の電子機器。
【請求項１６】
前記金属磁性体は、磁性を有する金属粉末と樹脂とが混練されたものであり、
前記コイルは、前記巻線が前記金属磁性体に内包された状態で、該金属磁性体がブロック状に押し固められたものであることを特徴とする請求項１〜請求項１５の何れかに記載の電子機器。
【請求項１７】
前記発熱素子は、トランジスタまたはトランジスタを内蔵したＩＣからなることを特徴とする請求項１〜請求項１６の何れかに記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子が実装された基板を有する電子機器における放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トランジスタ、コンデンサ、及び、コイル等の各種電子部品が実装され、特定の機能を実現するように電子回路が形成された基板と、この基板を内部に収容する筐体と、からなる電子機器が知られている。
【０００３】
上記のような基板においては、部品間に発生するノイズを低減し電子回路の電気的特性を向上するために、各電子部品を近接して実装することが望ましい。しかしながら、トランジスタのような発熱量の多い電子部品（以下、発熱素子ともいう）と、熱に弱い（熱により劣化が促進される）コンデンサと、を近接した状態で実装すると、コンデンサが発熱素子にて発生した熱の影響を受けてしまい、コンデンサの寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、例えば、放熱用の部材を基板に実装することで、この部材を用いて発熱素子からの熱を筐体に放熱し、周囲の電子部品への熱の影響を抑制するように構成された電子機器が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記提案の電子機器においては、電子回路を形成する電子部品とは別に放熱のための部材を基板上に実装しなければならならず、基板に実装すべき部品が増加するという問題があった。そして、放熱用の部材を実装するスペースを必要とすることから、基板の小型化が困難となり工数も増えるという問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、基板への実装部品を増加させることなく発熱素子にて発生した熱を効率よく放熱させ、各電子部品を近接して配置することが可能な電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の電子機器は、少なくとも、発熱素子と、該発熱素子と共に特定の機能を有する電子回路を形成するコイル及びコンデンサと、が実装された基板を備えたものであり、コイルは、巻線の周囲が金属磁性体で覆われたものであると共に、発熱素子からコンデンサへ伝わる熱の伝熱経路上に実装されており、発熱素子とコイルとの間には、発熱素子にて発生した熱をコイルに導く伝熱部が形成されている。
【０００８】
このように本発明の電子機器においては、発熱素子とコイルとの間に伝熱部が設けられているので、発熱素子にて発生した熱がコイルに対して積極的に伝えられる。一方、コイルが、巻線の周囲を、熱伝導性、熱吸収性の良好な金属磁性体により覆われたものであるので、発熱素子から伝熱された熱は、巻線を覆う金属磁性体により吸収され、金属磁性体を介して放熱される。また、コイルが、発熱素子からコンデンサへ伝わる熱の伝熱経路上に実装されており、発熱素子にて発生した熱はコンデンサよりも発熱素子側に配置されたコイルにて吸収されることから、発熱素子にて発生した熱のコンデンサへの伝熱が抑制される。
【０００９】
従って、本発明の電子機器によれば、発熱素子にて発生した熱をコイルにて吸収し、発熱素子にて発生した熱がコンデンサへ伝熱されることを抑制できるので、基板に放熱用の部品を実装することなく、各電子部品を近接して配置することが可能となる。このため、電子機器の電気的特性を良好に保ちつつ、コンデンサの寿命が短くなることを防止できる。また、電子部品のレイアウトスペースを小さく保つことができるので、基板の小型化を図ることも可能である。
【００１０】
ここで、伝熱部は、発熱素子からの放射熱がコイルの金属磁性体に伝わるように、発熱素子とコイルとを近接することにより形成してもよく、発熱素子とコイルとを繋ぐ熱伝導材としてもよい。また、伝熱部は、請求項２に記載のように、基板に形成された導電経路としてもよく、このようにすれば、導電パターンやスルーホール等の熱伝導率の高い導電経路を介して熱が伝導されるので、より効率よく発熱素子にて発生した熱をコイルに伝えることができる。
【００１１】
また、請求項１または請求項２に記載の電子機器は、請求項３に記載のように、コイルと発熱素子とを、基板の同じ面に実装するようにしてもよく、このようにすると、コイルと発熱素子との間の距離を短くすることができ、効率よく発熱素子にて発生した熱をコイルに伝えることができる。また、基板の一方の面に、発熱素子及びコイルを設けることで、発熱素子からコイルへの放熱経路が基板の一方の面のみで構成されるので、反対側の面に発熱素子にて発生した熱が伝わらないようにすることができ、この面に、熱に弱い電子部品を実装することが可能となる。
【００１２】
一方、請求項１または請求項２に記載の電子機器は、請求項４に記載のように、コイルを、基板の発熱素子が実装された面とは反対側の面に実装するようにしてもよく、このようにすると、基板の両面を利用して基板の小型化を実現できる。
【００１３】
また、請求項１〜請求項４の何れかに記載の電子機器は、請求項５に記載のように、発熱素子を、基板の端部に実装するようにしてもよい。このようにすれば、発熱素子にて発生した熱は、発熱素子からコンデンサへ伝わる熱の伝熱経路上に実装されたコイルにて吸収、放熱されるので、発熱素子にて発生した熱が、基板の中央部に伝わることを防止できる。つまり、熱を基板の端部に局所化させるので、基板の中央部に、コンデンサや水晶発振器等の熱に弱い電子部品を実装することができる。
【００１４】
次に、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電子機器において、基板が筐体に配設されており、発熱素子から基板への伝導熱が、基板から筐体の側壁に伝導されるように、発熱素子が筐体の側壁に近接されている。よって、請求項６に記載の電子機器によれば、発熱素子にて発生する熱を、コイルの金属磁性体を介して放熱させることに加え、基板を介して筐体の側壁にも伝えることができる。
【００１５】
一方、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れかに記載の電子機器において、基板が筐体に配設されており、コイルからの放射熱が筐体に伝わるように、コイルが筐体に近接されている。よって、請求項７に記載の電子機器によれば、コイルが筐体に近接されるので、発熱素子にて発生した熱が、コイル、つまり、金属磁性体からの放射により筐体へ容易に伝わるようになり、より効率よく放熱することができる。
【００１６】
次に、請求項６または請求項７に記載の電子機器は、請求項８に記載のように、筐体とコイルとの間に柔軟性を有する熱伝導材を設けるようにしてもよい。このようにすれば、熱伝導材の柔軟性により、熱伝導材は確実に筐体とコイルとの両方に密着し、熱伝導材を介してコイルから筐体へ熱を伝導させることができ、効率よく放熱することができる。
【００１７】
そして、請求項８に記載の電子機器においては、熱伝導材を、請求項９に記載のように、ゲル状の熱伝導材料としてもよく、このようにすれば、金属磁性体や筐体の形状に関わらず、確実に筐体とコイルとの両方に密着させることができ、ゲル状の熱伝導材料を介してコイルから筐体へ熱を伝導させることができる。
【００１８】
一方、請求項８に記載の電子機器においては、熱伝導材を、請求項１０に記載のように熱伝導シートとしてもよく、このようにすれば、熱伝導シートを金属磁性体の外表面や筐体の内面に貼り付けることで、容易に熱伝導材を筐体とコイルとの間に設けることができる。
【００１９】
また、請求項７〜請求項１０の何れかに記載の電子機器は、請求項１１に記載のように、筐体において、コイルと近接する部分を、他の部分よりもコイル側に突出させるようにしてもよく、このようにすると、コイルの配置やコイルの部品高さに関わらず、確実に筐体をコイルに近接させることができる。
【００２０】
例えば、コイルにおいて、筐体と近接する部分が基板への実装面と反対側の端部である場合には、突出された部分により筐体をコイルに確実に近接させることができると共に、コイルが実装された面と同じ面にコイルよりも高さの高い電子部品を実装することができる。
【００２１】
一方、請求項７〜請求項１０の何れかに記載の電子機器は、請求項１２に記載のように、筐体において、コイルと近接する部分を、コイルの一部を内部に収納可能な凹状に形成するようにしてもよく、このようにすると、凹状に形成された部分でコイルの一部が覆われるので、コイルから発生する電磁ノイズが電子機器内に広がることを防止できる。また、コイルが筐体の凹状に形成された部分に収納されることで、コイルが筐体と近接する面積が大きくなるので、より効率よく熱を筐体に伝えることが可能となる。
【００２２】
また、請求項７〜請求項１２に記載の電子機器は、請求項１３に記載のように、コイルにおいて筐体に近接する部分は、基板への実装面とは反対側の端部としてもよく、このようにすると、コイルが基板の中央部に配置されたとしても、周りの電子部品に影響を及ぼすことなくコイルと筐体との間に放熱経路を確保できる。
【００２３】
次に、請求項６〜請求項１３の何れかに記載の電子機器は、請求項１４に記載のように、筐体を、金属材料により形成してもよく、このようにすると、筐体の熱伝導性が良いので、コイル等を介して筐体に伝えられた熱が、効率よく筐体全体に伝導され、伝導された熱を筐体全体から放熱することができる。
【００２４】
ところで、コイルの巻線の両端部に接続されるコイル端子は細い棒状に形成してもよいが、このようにすると、コイル端子を金属磁性体に沿わせたとしても、コイル端子が金属磁性体と対向する面積は小さく、コイル端子と金属磁性体との間に伝わる熱量は小さい。そこで、請求項１５に記載のように、コイルにおいて、巻線の両端部に接続されるコイル端子を板状に形成し、コイル端子からの放射熱が金属磁性体に伝わるように、コイル端子の板面が、金属磁性体の外表面と近接するようにしてもよい。
【００２５】
そして、このように構成された請求項１５に記載の電子機器によれば、コイル端子の板面が金属磁性体の外表面と近接しているので、コイル端子と金属磁性体との間の伝熱性が向上し、コイル端子に伝導される熱を、より効率よく金属磁性体に伝えることできる。なお、コイル端子の板面が金属磁性体の外表面と近接するとは、コイル端子と金属磁性体とが、コイル端子からの放射熱が金属磁性体に伝わるように、所定の間隔をあけて配置された状態、または、接触した状態を示す。
【００２６】
次に、請求項１〜請求項１５の何れかに記載の電子機器は、請求項１６に記載のように、金属磁性体を、磁性を有する金属粉末と樹脂とが混練されたものとし、コイルは、巻線を金属磁性体に内包した状態で、この金属磁性体をブロック状に押し固めることにより構成するようにしてもよい。
【００２７】
このようにすれば、巻線が金属磁性体に内包された状態で、金属磁性体がブロック状に押し固められているので、巻線は金属磁性体に覆われた状態となり、発熱素子にて発生し、巻線に伝導された熱が巻線から直接金属磁性体に伝導されるので、より効率よく、発熱素子にて発生した熱を金属磁性体に伝えることができる。また、巻線が内包された金属磁性体がブロック状に押し固められている、つまり、コイルの外形がブロック状であることから、直接、または、熱伝導材を介して容易に筐体と接触させることができ、放熱経路を確保することができる。
【００２８】
また、請求項１〜請求項１６の何れかに記載の電子機器は、請求項１７に記載のように、発熱素子を、トランジスタまたはトランジスタを内蔵したＩＣとしてもよく、このような電子機器によれば、トランジスタから発生する熱を、コイルを介して効率よく放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電源装置１の構成を模式的に示す断面図であり、図２は、第１実施形態の電源装置１の内部構成を示す上面図（図１の断面図Ａ−Ａ）であり、図３は、第１実施形態の電源装置１のスイッチング電源回路を示すブロック図である。
【００３０】
第１実施形態の電源装置１は、周知のスイッチング電源タイプのものであり、図１に示すように、各種電子部品が実装された基板２と、基板２の電子部品が実装された面（以下、おもて面ともいう）と底壁４ｂが対向するように基板２を取り付け可能な金属製の箱状のケース４と、基板２のおもて面とは反対側の面（以下、裏面ともいう）を覆う樹脂製のカバー６と、基板２及びカバー６をケース４に固定し、電源装置１を密閉するためのねじ８と、から構成されている。
【００３１】
基板２は、グランド層が内部に形成された多層のプリント基板であり、図２に示すように、基板２のおもて面に、コンデンサＣ１〜Ｃ３（以下、コンデンサＣともいう）、コイルＬ１，Ｌ２（以下、コイルＬともいう）、トランジスタからなるスイッチング素子１６、整流ダイオードＤ等の各種電子部品が配置されている。そして、各電子部品は、基板２の表面に形成された導電パターン５０により適宜接続されており、図３に示すスイッチング電源回路が形成されている。
【００３２】
詳述すると、入力側に配置されたコンデンサＣ１，Ｃ２及びコイルＬ１は、入力フィルタ回路１０を形成しており、外部から入力された高周波のノイズ成分を除去する。スイッチング素子１６は、スイッチング素子１６をオン／オフ動作させるためのプリドライブ回路１２（図１，図２中では図示なし）に接続されており、オン／オフ制御されて所定の電力を平滑回路１４に供給する。また、出力側に配置されたコンデンサＣ３、コイルＬ２、及び、整流ダイオードＤは、平滑回路１４を形成しており、スイッチング素子１６からの出力を平滑化する。
【００３３】
コイルＬは、例えばメタルコンポジット材等の磁性を有する金属（以下、金属磁性材ともいう）をコアとして用いた金属粉体コイル（例えば、松下電器産業社製パワーチョークコイル：ＰＣＣ−Ｍ０７５４Ｍ（ＭＣ）、ＰＣＣ−Ｍ０８５４Ｍ（ＭＣ）シリーズ等）であり、第１実施形態の金属粉体コイルは、粉末状の金属磁性材と樹脂とが混練されたコア材に、金属の巻線（図示なし）が内包された状態で、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、コア材が直方体のブロック状に押し固められて成型されたものである。
【００３４】
ここで、巻線の両端部は、板状の金属板からなるコイル端子２２に夫々接続されており、各コイル端子２２は、図４（ａ）に示すように、直方体に成型されたコイルＬの一対の平行な側面２０ａの上面２０ｂ側から外部に露出し、図４（ｂ）に示すように、各側面２０ａに沿って各側面２０ａを覆うようにコイルＬの下面２０ｃまで達している。
【００３５】
なお、第１実施形態のコイルＬは、粉末状の金属磁性材と樹脂が混練されたコア材が巻線を内包した状態で押し固められたものであることから、巻線の外部（つまり、周囲）がコア材に覆われており、熱伝導性、熱吸収性、及び、機械的強度において優れている。また、巻線の内部に充填されたコア材がコアとして作用するため、コイルＬのコアは金属の特性を有し、コイルＬは、例えば、フェライトをコアとして用いたコイルと比較して、耐熱性、及び、熱安定性において優れている。
【００３６】
例えば、１２５℃の条件下において、インダクタンスが低下するＤＣバイアス電流値を比較した場合、コア材としてフェライトを用いたフェライトコアにおいては、電流値が１．０アンペアで３０％低下するのに対し、コイルＬにおいては２．０アンペアで３０％低下することが確認されている。つまり、コイルＬは、１２５℃においても優れたインダクタンス重畳特性を有しており、熱安定性が良いことが確認されている。
【００３７】
また、粉末状のメタルコンポジット材と混練されるバインダー樹脂としては高耐熱樹脂が用いられており、コイルの耐熱温度は１８０℃以上が確保されている。このようにコイルＬは、優れた熱安定性、耐熱性を有し、１５５℃の条件下での使用が保証されるものである。なお、図４（ａ）は、第１実施形態のコイルを上方から見た斜視図、図４（ｂ）は、第１実施形態のコイルを下方から見た斜視図である。
【００３８】
次に、第１実施形態の基板２おける各電子部品の配置について説明する。第１実施形態の基板２においては、図１及び図２に示すように、ケース４の側壁４ａ側から発熱素子としてのスイッチング素子１６、コイルＬ１，Ｌ２、コンデンサＣ１〜Ｃ３の順に配置されている。そして、スイッチング素子１６内部の半導体チップ２４と接続された端子２６、コイルＬ１，Ｌ２のコイル端子２２は、基板２の表面に形成された導電パターン５０（以下、配線パターン５０ともいう）と夫々はんだにて接続されており、スイッチング素子１６とコイルＬ１，Ｌ２とは配線パターン５０にて電気的に接続されている。
【００３９】
一方、基板２のグランド層として形成された導電パターン５２（以下、グランドパターン５２ともいう）には、図１及び図２に示すように、コイルＬ１，Ｌ２と、コンデンサＣ１〜Ｃ３との間にスリット５２ａが形成されている。このため、スリット５２ａにより、コイルＬ１，Ｌ２側とコンデンサＣ１〜Ｃ３側との間のグランドパターン５２による熱の伝導が遮断され、グランドパターン５２を介してコイルＬ１，Ｌ２側からコンデンサＣ１〜Ｃ３側へ熱が伝わらないようにされている。
【００４０】
また、ケース４は、基板２が取り付けられた際に、コイルＬ１，Ｌ２の上面２０ｂ（基板２への実装面と反対側の面）とケース４の底壁４ｂが近接するように形成されている、そして、ケース４に基板２が取り付けられた状態で、コイルＬ１，Ｌ２とケース４との間に、半固形のゲル状の伝熱部材２８が挿入されている。
【００４１】
なお、伝熱部材２８は、半固形のゲル状の熱伝導材料からなり、その厚さは、コイルＬ１，Ｌ２と、ケース４との空隙よりもわずかに厚く形成されている。このため、基板２がケース４に取り付けられた際には、ケース４、伝熱部材２８及びコイルＬ１，Ｌ２が隙間なく密着する。
【００４２】
以上説明したように、第１実施形態の電源装置１は、スイッチング素子１６、コイルＬ、コンデンサＣ等の各種電子部品が実装された基板２を備えている。そして、各コイルＬは、スイッチング素子１６からコンデンサＣへ伝わる熱の伝熱経路上に実装されており、各コイルＬとスイッチング素子１６とは、基板２に形成された導電パターン５０にて接続されている。また、コイルＬは、巻線がコア材に内包された状態で、このコア材がブロック状に押し固められることにより構成されており、巻線はコア材に覆われている。
【００４３】
このように第１実施形態の電源装置１においては、スイッチング素子１６とコイルＬとが導電パターン５０にて接続されているので、スイッチング素子１６にて発生した熱がコイルＬに対して積極的に伝熱される。一方、コイルＬが、巻線の周囲を、熱伝導性、熱吸収性の良好なコア材により覆われたものであるので、スイッチング素子１６から伝熱された熱は、巻線を覆うコア材により吸収され、コア材を介して放熱される。また、コイルＬがスイッチング素子１６からコンデンサＣへの伝熱経路上に配置されており、スイッチング素子１６にて発生した熱はコンデンサＣよりもスイッチング素子１６側に配置されたコイルＬにて吸収されることから、スイッチング素子１６にて発生した熱のコンデンサＣへの伝熱が抑制される。
【００４４】
従って、第１実施形態の電源装置１によれば、スイッチング素子１６にて発生した熱をコイルＬにて吸収し、スイッチング素子１６にて発生した熱がコンデンサＣへ伝熱されることを抑制できるので、基板２に放熱専用の部品を実装することなく、各電子部品を近接して配置することが可能となる。このため、電源装置１の電気的特性を良好に保ちつつ、コンデンサＣの寿命が短くなることを防止できる。また、電子部品のレイアウトスペースを小さく保つことができるので、基板２の小型化を図ることも可能となる。また、放熱専用の部品を設けなくてもよいことから、放熱専用の部品のコストや組立にかかるコストを低減できる。
【００４５】
一方、コイルＬとスイッチング素子１６とは、基板２の同じ面（おもて面）に実装されていることから、コイルＬとスイッチング素子１６との間隔を小さくすることができる。つまり、コイルＬとスイッチング素子１６とを近接して配置することができるので、電源装置１の電気的な性能が劣化することを抑制できると共に、コイルＬとスイッチング素子１６間に発生する電界ノイズをより小さくすることができる。
【００４６】
なお、このように基板２のおもて面のみに各電子部品を実装し、放熱経路をおもて面側のみに形成することにより、基板２の裏面にスイッチング素子１６にて発生した熱が流れないようにすることができ、この面に、熱に弱い部品を実装することが可能となる。また、基板２の裏面側を覆うカバーを、熱伝導性の良いものとする必要がないので、本実施形態のようにカバー６を樹脂材料にて形成することができ、電源装置１の軽量化を図ることができる。
【００４７】
また、第１実施形態の電源装置１は、箱状のケース４を備え、基板２がケース４に取り付けられた際にコイルＬからの放射熱がケース４の底壁４ｂに伝わる程度に、コイルＬの基板２への実装面（つまり、下面２０ｃ）とは反対側の面（つまり、上面２０ｂ）がケース４に近接されており、さらに、コイルＬの上面２０ｂと、ケース４との間には、伝熱部材２８が設けられている。そして、基板２のおもて面において、スイッチング素子１６は基板２の端部に実装されており、コイルＬは、スイッチング素子１６からコンデンサＣへ熱が伝わる伝熱経路上に実装されている。
【００４８】
従って、第１実施形態の電源装置１においては、スイッチング素子１６内の半導体チップ２４にて発生した熱は、図１中の矢印にて示すように、スイッチング素子１６の端子２６を介して導電パターン５０に伝導され、導電パターン５０に伝導された熱は、コイルＬのコイル端子２２伝導される。また半導体チップ２４にて発生した熱は、基板２の基材５８や、基板２の内部に形成されたグランドパターン５２を介しても、コイル端子２２に伝導される。
【００４９】
コイル端子２２に伝導された熱は、コイル端子２２及び巻線を介してコイルＬのコア材に伝導される。そして、コア材に伝導された熱は、コイルＬの上面２０ｂから、伝熱部材２８に伝導され、さらに、伝熱部材２８からケース４に伝導されるので、スイッチング素子１６にて発生した熱を、コイルＬを介して効率よくケース４に伝え、放熱することができる。
【００５０】
また、スイッチング素子１６は基板２の端部に実装されており、スイッチング素子１６から基板２への伝導熱が、図１中の矢印に示すように、基板２からケース４の側壁４ａに伝導されるようにケース４の側壁４ａに近接されているので、スイッチング素子１６にて発生する熱を、コイルＬを介してケース４の底壁４ｂに伝えることに加え、基板２の基材５８を介してケース４の側壁４ａにも伝えることができ、スイッチング素子１６にて発生した熱が基板２の中央部に溜まることも防止できる。
【００５１】
このため、スイッチング素子１６から発生した熱がコンデンサＣに伝導されることを防止でき、コンデンサＣは熱に弱い部品であるけれども、スイッチング素子１６の近傍に実装することができる。さらに、コイルＬの上面２０ｂがケース４と近接し、伝熱部材２８を介してケース４と密着するので、コイルＬは基板２の中央部側に配置されていても、ケース４との間に放熱経路を確保することができる。
【００５２】
また、伝熱部材２８としてゲル状の熱伝導材料からなるものを用いているので、伝熱部材２８の弾力性により、伝熱部材２８は確実にケース４とコイルＬとの両方に密着し、コイルＬからケース４への導電経路を確実に確保することができる。さらに、ケース４は金属材料にて形成されているので、コイルＬから伝導された熱がケース４全体に伝導され、スイッチング素子１６にて発生した熱をケース４全体からより効率良く放熱することができる。よって、第１実施形態の電源装置１は、例えば、車両等の熱的に使用環境の厳しい場所においても利用することができる。
【００５３】
また、第１実施形態の電源装置１では、巻線がコア材に内包されており、巻線がコア材に内包された状態でブロック状に押し固められたコイルＬを使用しているので、コイル端子２２から巻線に伝導される熱が、巻線からもコア材に伝導される。よって、スイッチング素子１６にて発生した熱を、より効率よくコア材に伝導することができる。
【００５４】
また、コイルＬに内包された巻線の両端部に接続されるコイル端子２２が板状に形成されており、板状に形成されたコイル端子２２の板面が、コア材によりブロック状に成型されたコイルＬの外表面と、広い面で接触しているので、コイル端子２２とコア材との間の熱伝導性が向上し、コイル端子２２に伝導される熱をより効率よくコア材に伝導することができる。
【００５５】
一方、コア材として、粉末状の金属磁性材と樹脂とが混練されたものを用いていることから、コイルＬのコアが金属の特性を有し、例えば、フェライトをコアとして用いたコイルと比較して、良好な耐熱性、及び、熱安定性を確保できる。このため、コイルＬを介して放熱をさせても、熱によりコイルＬの電気的な特性が劣化することを抑制でき、電源装置１の性能に影響を与えることを防止できる。
【００５６】
また、コイルＬは、コア材をブロック状に押し固めたものであることから機械的強度を有し、基板２とケース４との間隔を保持する支持部材として用いることができる。このため、例えば、ケース４に応力が発生した場合には、コイルＬにてケース４の変形が抑制される。
【００５７】
なお、図１及び図２、また、後に説明する図５〜図７中の矢印は、スイッチング素子１６またはＩＣ７４からの放熱経路を示す。また、第１実施形態において、電源装置１は本発明の電子機器に相当し、コア材は本発明の金属磁性体に相当し、スイッチング素子１６は本発明の発熱素子に相当し、ケース４は本発明の筐体に相当し、伝熱部材２８は本発明の熱伝導材に相当し、導電パターン５０は本発明の伝熱部に相当する。
【００５８】
次に、第１実施形態の変形例１として、第１実施形態の電源装置１のケース４とは底壁の形状が異なるケース３０を適用した例について図５を用いて説明する。なお、変形例１の電源装置１は、ケースの形状及びコンデンサＣの部品高さのみが第１実施形態の電源装置１と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。図５は、変形例１の電源装置１の構成を模式的に示す断面図である。
【００５９】
変形例１の基板２のおもて面には、図５に示すように、コイルＬよりも部品高さが高いコンデンサＣが実装されている。
一方、変形例１のケース３０は、上記のようなコンデンサＣが実装された基板２が、そのおもて面がケース３０の底壁３０ａと対向するようにケース３０に取り付けられた際に、コンデンサＣが底壁３０ａに接触しない形状に形成されている。
【００６０】
そして、ケース３０の底壁３０ａにおいて、コイルＬの上面２０ｂと近接する部分には、断面が台形状の凸部３０ｂが形成されている。ここで、この凸部３０ｂは、下方側の端面がコイルＬの上面２０ｂと接触しない程度に近接する高さに形成されている。このため、基板２がケース３０に取り付けられ、ケース３０とコイルＬとの間に伝熱部材２８が挿入された際には、上記実施形態と同様に、ケース３０、伝熱部材２８及びコイルＬが隙間なく密着する。
【００６１】
このように構成された変形例１の電源装置１においては、ケース３０の底壁３０ａにおいて、コイルＬの上面２０ｂと対向する部分に凸部３０ｂが設けられているので、コイルＬよりも高さの高いコンデンサＣを基板２に実装することができ、しかも、図５中の矢印にて示される放熱経路のように、コイルＬを介して、スイッチング素子１６から発生した熱を効率よくケース３０に伝えることができる。なお、本変形例１において、ケース３０は本発明の筐体に相当する。
【００６２】
次に、第１実施形態の変形例２として、第１実施形態及び変形例１とは底壁の形状が異なるケース３２を適用した例について、図６を用いて説明する。なお、変形例２の電源装置１は、ケースの形状のみが第１実施形態の電源装置１と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。図６は、変形例２の電源装置１の構成を模式的に示す断面図である。
【００６３】
変形例２のケース３２は、図６に示すように、基板２が、そのおもて面がケース３２の底壁３２ａと対向するようにケース３２に取り付けられた際に、基板２のおもて面に実装された各電子部品の上面２０ｂとの隙間が小さくなるように、底壁３２ａの高さが調整されている。ここで、特に、底壁３２ａのコイルＬの上面２０ｂと対向する部分には、断面が台形状の凹部３２ｂが形成されており、基板２がケース３２に取り付けられた際に、凹部３２ｂの側壁にてコイルＬの略上半分が囲まれる。そして、凹部３２ｂとコイルＬとの隙間には、半固形のゲル状の熱伝導材料からなる充填剤３４が充填され、充填剤３４を介してケース３２とコイルＬとが隙間なく密着する。
【００６４】
このように構成された変形例２の電源装置１においては、ケース３２の底壁３２ａにおいて、コイルＬの上面２０ｂと対向する部分に凹部３２ｂが設けられ、コイルＬの周囲が凹部３２ｂに覆われているので、コイルＬにて発生する電磁ノイズが凹部３２ｂにて遮断され、他の電子部品に影響を与えることを防止できる。
【００６５】
また、凹部３２ｂにより、ケース３２は、コイルＬの上面２０ｂとだけでなく、コイルＬの側面の一部とも充填剤３４を介して接触するので、コイルＬとケース３２との接触面積が大きくなり、コイルＬとケース３２との間の熱伝導性を向上できる。よって、スイッチング素子１６から発生した熱を、図６中の矢印にて示される放熱経路のように、コイルＬを介して効率よくケース３２に伝えることができる。
【００６６】
なお、本変形例２において、ケース３２は本発明の筐体に相当し、充填剤３４は本発明の熱伝導材に相当する。
［第２実施形態］
上記第１実施形態及び変形例１，２においては、本発明の電子機器をスイッチング電源回路が形成された基板２を有する電源装置１としたが、電子機器はこのような電源装置に限るものではない。つまり、トランジスタ等の発熱素子、コイル、及び、コンデンサを備えた様々な電子回路（例えば、オン／オフを繰り返す負荷駆動回路等）が形成された基板を有する種々の電子機器とすることができる。
【００６７】
以下、本発明の他の実施形態として、第２実施形態の電子機器７０について図７を用いて説明する。なお、図７に示す電子機器は、基板のみが上記実施形態の電源装置１と異なるため、同じ部品については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図７は、第２実施形態の電子機器７０の構成を模式的に示す断面図である。
【００６８】
第２実施形態の電子機器７０は、各種電子部品が実装され、特定の機能を有する電子回路が形成された基板７２と、コイルＬが実装された面（以下、おもて面ともいう）と底壁４ｂが対向するように基板７２を取り付け可能な金属製の箱状のケース４と、基板２のおもて面とは反対側の面（以下、裏面ともいう）を覆う樹脂製のカバー６と、基板７２及びカバー６をケース４に固定し、電子機器７０を密閉するためのねじ８と、から構成されている。
【００６９】
基板７２は、グランド層が内部に形成された多層のプリント基板であり、おもて面に、コンデンサＣ及びコイルＬが実装されており、裏面のコイルＬと対称な位置には、トランジスタが内蔵されたＩＣ７４が実装されている。
【００７０】
そして、基板７２において、コイルＬ及びＩＣ７４が実装される部分にはスルーホール７６が形成されており、基板７２のおもて面及び裏面に形成された導電パターン５４（以下、配線パターン５４ともいう）はスルーホール７６にて電気的に接続されている。
【００７１】
一方、ＩＣ７４の端子７４ａ及びコイルＬのコイル端子２２は、配線パターン５４とそれぞれはんだにて接続されており、コイルＬとＩＣ７４とは配線パターン５４及びスルーホール７６を介して電気的に接続されている。なお、電子機器７０においては、コンデンサＣは、コイルＬと電気的に接続されていない。
【００７２】
さらに、基板７２のグランド層として形成された導電パターン５６（以下、グランドパターン５６ともいう）には、図７に示すように、コイルＬ及びＩＣ７４の周囲にスリット５６ａが形成されている。このため、スリット５６ａにより、コイルＬとコンデンサＣとの間の熱の伝導が遮断され、グランドパターン５２を介してコイルＬ側からコンデンサＣ側へ熱が伝わらないようにされている。
【００７３】
このように構成された電子機器７０においては、コイルＬが、ＩＣ７４からコンデンサＣへ熱が伝わる伝熱経路上に実装されており、ＩＣ７４にて発生した熱が、図７中の矢印に示すように、基板７２の基材６０やスルーホール７６を介して反対側の面に実装されたコイルＬに伝導されるので、第１実施形態の電源装置１と同様に、コイルＬに伝導された熱を、伝熱部材２８を介してケース４に放熱することができる。
【００７４】
つまり、回路を形成する部品としてのコイルＬにてＩＣ７４にて発生した熱を吸収し、このコイルＬを用いてケース４に放熱することができるので、ＩＣ７４にて発生した熱がコンデンサＣへ伝熱されることを抑制でき、基板７２に放熱専用の部品を実装することなく、各電子部品を近接して配置することが可能となる。
【００７５】
なお、第２実施形態の電子機器７０においては、コンデンサＣがコイルＬと電気的に接続されていないものとしたが、このような場合には、配線パターン５４を介してコイルＬからコンデンサＣに熱が伝導しないので、コンデンサＣがＩＣ７４にて発生した熱の影響を受けることをより確実に防止できる。
【００７６】
なお、第２実施形態において、ＩＣ７４は本発明の発熱素子に相当し、ケース４は本発明の筐体に相当し、伝熱部材２８は本発明の熱伝導材に相当し、スルーホール７６は本発明の伝熱部に相当する。
【００７７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
上記各実施形態においては、本発明のコイルとして、金属磁性材の粉末と樹脂とが混練されたコア材をコアとする金属粉体コイルを用いたが、このようなコイルに限定するものではなく、巻線が上記コア材等の金属磁性体に覆われているコイルであればよい。例えば、上記コア材により、ボビン状のコアと、このコアを内部に収納可能な筒を成型し、コアに導線を巻いた状態（本発明の巻線に相当）で、上記コア材からなる筒（本発明の金属磁性体に相当）でコアを覆うようにしてもよい。また、樹脂と混練する粉末は熱伝導性が良好な金属磁性材であれば何でもよく、金属ガラス等の粉末でもよい。
【００７８】
さらに、金属磁性体は、金属磁性材の粉末と樹脂を混練して成型したものである必要はなく、例えば、ボビン状の鉄心からなるコアに銅線を巻いたもの（本発明の巻線に相当）を、コイルの特性に影響を与えない筒状の金属管（本発明の金属磁性体）で覆うように構成してもよく、例えば、複数の金属部材（本発明の金属磁性体）を組み合わせて覆うように構成してもよい。また、巻線は周囲を金属磁性体に覆われていればよく、金属磁性体により周囲を密閉される必要はない。
【００７９】
また、上記各実施形態においては、熱伝導材として半固形のゲル状の熱伝導材料を用いたが、熱伝導性の高いものであれば何でもよく、例えば、熱伝導シートとしてもよい。また、上記各実施形態においては、コイルＬとケースとの間に熱伝導材として伝熱部材２８を設けたり、充填剤３４を充填したが、コイルとケースとがコイルからの放射熱がケースに伝わる程度に近接されていれば、必ずしも熱伝導材を間に設ける必要はない。
【００８０】
そして、上記各実施形態においては、発熱素子を、スイッチング素子１６やトランジスタが内蔵されたＩＣ７４としたが、発熱する電子部品であれば上記に限るものではない。なお、本発明の電子機器によれば、発熱素子から発生した熱がコイルにて吸収され、コイルＬを介して放熱されるように構成されているので、コンデンサＣの代わりに、水晶発振器のような熱に弱い電子部品を実装したとしても、この電子部品が熱により影響を受けることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１実施形態の電源装置１の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態の電源装置１の内部構成を模式的に示す上面図である。
【図３】第１実施形態の電源装置１のスイッチング電源回路を示すブロック図である。
【図４】コイルの外観を示す斜視図である。
【図５】変形例１の電源装置１の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】変形例２の電源装置１の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】第２実施形態の電子機器７０の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１…電源装置、２…基板、４…ケース、４ａ…側壁、４ｂ…底壁、６…カバー、８…ねじ、１０…入力フィルタ回路、１２…プリドライブ回路、１４…平滑回路、１６…スイッチング素子、２０ａ…側面、２０ｂ…上面、２０ｃ…下面、２２…コイル端子、２４…半導体チップ、２６…端子、２８…伝熱部材、３０…ケース、３０ａ…底壁、３０ｂ…凸部、３２…ケース、３２ａ…底壁、３２ｂ…凹部、３４…充填剤、５０…配線パターン（導電パターン）、５２…グランドパターン（導電パターン）、５２ａ…スリット、５４…配線パターン（導電パターン）、５６…グランドパターン（導電パターン）、５６ａ…スリット、５８，６０…基材、７０…電子機器、７２…基板、７４…ＩＣ、７４ａ…端子、７６…スルーホール、Ｃ（Ｃ１〜Ｃ３）…コンデンサ、Ｄ…整流ダイオード、Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）…コイル
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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