(57)【要約】【課題】低電圧でかつ大電流の直流を出力するスイッチング電源装置に適した、出力平滑用チョークコイルを備えた熱伝導性回路基板を提供する。【解決手段】無機フィラー及び電気絶縁性樹脂を含有する電気絶縁性材料層１０２と、前記電気絶縁性材料層の表面に設けられた回路パターン１０６と、前記回路パターンの所定部分を包囲し、かつ少なくとも一部が前記電気絶縁性材料層中に位置する磁性体１０７，１０９と、前記電気絶縁性材料層の裏面に設けられた金属板１０１とを備え、前記所定部分と前記磁性体とがチョークコイル１１８を構成している、熱伝導性回路基板１１０。【選択図】    図１
2004349400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機フィラー及び電気絶縁性樹脂を含有する電気絶縁性材料層と、
前記電気絶縁性材料層の表面に設けられた回路パターンと、
前記回路パターンの所定部分を包囲し、かつ少なくとも一部が前記電気絶縁性材料層中に位置する磁性体と、
前記電気絶縁性材料層の裏面に設けられた金属板とを備え、
前記所定部分と前記磁性体とがチョークコイルを構成している、熱伝導性回路基板。
【請求項２】
前記回路パターンがリードフレームで構成されている、請求項１記載の熱伝導性回路基板。
【請求項３】
前記リードフレームの厚みが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項２記載の熱伝導性回路基板。
【請求項４】
前記磁性体が前記電気絶縁性材料層から露出する島状の第一の部分と、前記電気絶縁性材料層の内部において前記第一の部分の下方に位置する板状の第二の部分とを有している、請求項１乃至３の何れかに記載の熱伝導性回路基板。
【請求項５】
前記電気絶縁性材料層が前記無機フィラーとして磁性粉末を含有する磁性材料層である、請求項１乃至３の何れかに記載の熱伝導性回路基板。
【請求項６】
前記磁性体がフェライト焼結体、圧粉鉄心、又は、熱硬化性樹脂及び磁性粉末を含有する混合物の内の少なくとも何れか一つで構成されている、請求項１乃至５の何れかに記載の熱伝導性回路基板。
【請求項７】
前記金属板の、前記磁性体と対向する領域に凹部が形成されている、請求項１乃至６の何れかに記載の熱伝導性回路基板。
【請求項８】
前記金属板の、前記電気絶縁性材料層が位置する側と反対側の主面に凹凸状のフィンが形成されている、請求項１乃至７の何れかに記載の熱伝導性回路基板。
【請求項９】
前記所定部分が互いに独立した二つの前記回路パターンの一部からなり、前記チョークコイルがコモンモードチョークコイルである、請求項１乃至８の何れかに記載の熱伝導性回路基板。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかに記載の熱伝導性回路基板と、電源回路を構築するための能動素子及び受動素子とを備え、前記熱伝導性回路基板の前記回路パターン上に前記能動素子及び受動素子を、前記電源回路の機能を発現するように実装してなるパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱性を有するパワーエレクトロニクス素子の実装に適する熱伝導性回路基板と、それを用いたパワーモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子装置の軽薄短小化が急速に進んでいる現在、その電子装置を構成するための電子部品についても同様に、小型化、軽量化及び薄型化等が要求されている。特に、スイッチング電源装置を構成するための電子部品については、より一層の小型化が要求されている。一方、ＣＰＵやマイクロプロセッサ等の大規模集積回路では、従来から信号処理の高速化、高集積化が進められている。そのため、それらの大規模集積回路に直流電力を供給するためのスイッチング電源装置（通称、ＣＰＵコア電源装置）には、その直流出力の低電圧化・大電流化が必要不可欠な条件として要求されている。
【０００３】
スイッチング電源装置の内部には、直流出力を平滑するための出力平滑用チョークコイルが配設されている。この出力平滑用チョークコイルは、前記電源装置の電気的性能を左右する電子部品であると共に、その電源装置の小型化において非常に効果的な電子部品である。そのため、出力平滑用チョークコイルに対する注目は非常に高く、これまでに様々な開発が行われている。特に、現在では、前記電源装置を小型化するための、出力平滑用チョークコイルの小型化に係る開発が顕著に進められている。この開発は、主に、スイッチング周波数の高周波数化と、直流出力の低電圧化とにより行われている。具体的には、前記電源装置のスイッチング周波数が４００ＫＨｚで、出力電圧が１．８Ｖである場合の出力平滑用チョークコイル（Ｌ＝１〜２μＨ）は比較的大型であるが、スイッチング周波数を更に高周波数化し、かつ直流出力を更に低電圧化することによって、出力平滑用チョークコイルを一層小型化することが可能であるというものである。一方、ＣＰＵやマイクロプロセッサ等の信号処理の高速化及び高集積化に伴い、出力電流は大電流化する。例えば、３０〜５０Ａ相当の大電流が流れる。このような大電流が流れると、出力平滑用チョークコイルが自己発熱を起こす場合がある。これは、出力平滑用チョークコイルの巻線部が直流抵抗成分を有するためである。そこで、出力平滑用チョークコイルの巻線部の巻数を減らすことにより直流抵抗成分を低減させ、つまり、巻線部における電力損失を低減させることによって、自己発熱を抑制する技術（以下、第一の従来技術という）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、低背化に関して、多層基板と磁性部品とを一体化した技術（以下、第二の従来技術という）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この第二の従来技術では、多層基板の一部がチョークコイルを構成するため、その低背化が実現される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２３３３６号公報
【特許文献２】
特開昭６１−１５６８０２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ＣＰＵやマイクロプロセッサ等の半導体素子には、より一層の信号処理の高速化、高集積化が要求されている。そのため、これらの半導体素子に直流電源を供給するためのＣＰＵコア電源装置には、より一層の低電圧化及び大電流化が求められている。
【０００７】
しかしながら、ＣＰＵコア電源装置の直流出力がより一層低電圧化かつ大電流化された場合には、前記第一の従来技術では出力平滑用チョークコイルの自己発熱の抑制は可能であるが、出力平滑用チョークコイルと回路基板との半田接続部が発熱する場合がある。これは、出力平滑用チョークコイルの接続リード及び回路基板の配線と、半田との間に、接触抵抗成分等が存在し、それが無視できなくなるからである。この場合、前記半田接続部に発生する局部発熱によって、出力平滑用チョークコイルの回路基板に対する実装信頼性が悪化する可能性がある。また、出力電流が大電流化すると出力平滑用チョークコイルに要求される電流重畳値が上昇するため、その出力平滑用チョークコイルの体積は増加する。
【０００８】
ここで、前記第二の従来技術では半田接続部が無く、それに起因する局部発熱の恐れが無いため、この第二の従来技術を用いることも考えられる。しかし、この第二の従来技術では、スルーホールを形成するためのスルーホールめっきの厚みには限界があり、また、前記複数の配線を形成するための銅箔の厚みにも限界がある。即ち、出力平滑用チョークコイルには許容電流値に限界がある。そのため、ＣＰＵコア電源装置の直流出力がより一層低電圧化かつ大電流化された場合には、出力平滑用チョークコイルが自己発熱する場合がある。この場合、多数の配線及びスルーホールを用いて出力平滑用チョークコイルの巻線部を構成し、それにより巻線部における直流抵抗成分を低減させることによって前記自己発熱を抑制することが可能である。しかし、前記多層基板の層数を増加する必要があるため、その製造プロセスが複雑になる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を共に解決するためになされたものであり、低電圧でかつ大電流の直流を出力するスイッチング電源装置に適した、出力平滑用チョークコイルを備えた熱伝導性回路基板を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱伝導性回路基板は、無機フィラー及び電気絶縁性樹脂を含有する電気絶縁性材料層と、前記電気絶縁性材料層の表面に設けられた回路パターンと、前記回路パターンの所定部分を包囲し、かつ少なくとも一部が前記電気絶縁性材料層中に位置する磁性体と、前記電気絶縁性材料層の裏面に設けられた金属板とを備え、前記所定部分と前記磁性体とがチョークコイルを構成している。
【００１１】
このような構成とすることにより、チョークコイルの小型化及び低背化が可能になる。また、チョークコイルが発熱した場合でも、そのチョークコイルが熱伝導性回路基板に一体化されているため、その熱を、熱伝導性回路基板と金属板とを介して外部へ放出することができる。また、リードフレームの周囲を磁性体コアで包み込むことによってチョークコイルを構成した場合には、磁気回路全体としての実質上の透磁率が向上するため、チョークコイルの電気的な性能を向上させることができる。また、リードフレームの周囲をコンポジット磁性材料で包み込むことによってチョークコイルを構成した場合には、磁性体コアの装着工程を省くことができるため、熱伝導性回路基板を容易に製造することができる。その結果、低電圧でかつ大電流の直流を出力するスイッチング電源装置に適した、出力平滑用チョークコイルを備えた熱伝導性回路基板を提供することが可能になる。
【００１２】
前記回路パターンは、リードフレームで構成されていても良い。
【００１３】
このような構成とすることにより、リードフレームには従来から用いられている銅箔からなる配線の場合よりも大電流の直流を流すことができるため、チョークコイルの発熱が抑制される。つまり、熱伝導性回路基板を多層化することなく、そのチョークコイルにおける電力損失や発熱を効果的に抑えることができるようになる。そのため、チョークコイルの実装信頼性に係る問題の発生を抑えることが可能になる。
【００１４】
前記リードフレームの厚みは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
このような構成とすることにより、上記範囲のリードフレームの入手は容易であるため、スイッチング電源装置の直流出力の電流値に応じて熱伝導性回路基板を容易に構成することができる。また、今後スイッチング電源装置に対して更なる大電流化が要求された場合においても、その大電流化されたスイッチング電源装置を、特別な手段を講ずることなくリードフレームの厚み調整のみによって容易に構成することが可能になる。
【００１６】
前記磁性体は、前記電気絶縁性材料層から露出する島状の第一の部分と、前記電気絶縁性材料層の内部において前記第一の部分の下方に位置する板状の第二の部分とを有していても良い。
【００１７】
このような構成とすることにより、磁性体の成型方法及び埋設方法が簡略化される。また、一方の磁性体が板状とされているため、熱伝導性回路基板を薄型化することができる。その結果、薄型の熱伝導性回路基板を比較的容易に製造することが可能になる。
【００１８】
前記電気絶縁性材料層は、前記無機フィラーとして磁性粉末を含有する磁性材料層であっても良い。
【００１９】
このような構成とすることによって、電気絶縁性材料層が磁性体としての機能をも有することになるため、より薄型のインダクタ機能を有する熱伝導性回路基板を構成することができる。また、前記電気絶縁性材料層には磁性粉末が含まれることになるため、その電気絶縁性材料層の熱伝導性はより一層向上する。その結果、より放熱性の良い薄型の熱伝導性回路基板を構成することが可能になる。
【００２０】
前記磁性体は、フェライト焼結体、圧粉鉄心、又は、熱硬化性樹脂及び磁性粉末を含有する混合物の内の少なくとも何れか一つで構成されていても良い。
【００２１】
このような構成とすることにより、これらの磁性体の入手は容易であり、また磁性体としての特性が優れているため、電気的性能の良いチョークコイルを形成することが可能になる。
【００２２】
前記金属板の、前記磁性体と対向する領域に凹部が形成されていても良い。
【００２３】
このような構成とすることにより、電気絶縁性材料層の積層方向における厚みを低減することができる。その結果、薄型の熱伝導性回路基板を形成することが可能になる。
【００２４】
前記金属板の、前記電気絶縁性材料層が位置する側と反対側の主面に凹凸状のフィンが形成されていても良い。
【００２５】
このような構成とすることにより、金属板の他方の主面の表面積が増大する。つまり、金属板の放熱性がその表面積の増大に応じて改善される。その結果、熱伝導性回路基板を効率良く冷却することが可能になる。
【００２６】
前記所定部分が互いに独立した二つの前記回路パターンの一部からなり、前記チョークコイルがコモンモードチョークコイルであっても良い。
【００２７】
このような構成とすることにより、交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータにおいて、ノイズ除去を目的とするノイズフィルタがコモンモードチョークコイル及びコンデンサによって構成される場合、コモンモードチョークコイルを回路基板に一体化することによって、コモンモードチョークコイルの低背化が可能になる。これは、前記ノイズフィルタの小型化を実現する。
【００２８】
また、本発明に係るパワーモジュールは、請求項１乃至９の何れかに記載の熱伝導性回路基板と、電源回路を構築するための能動素子及び受動素子とを備え、前記熱伝導性回路基板の前記回路パターン上に前記能動素子及び受動素子を、前記電源回路の機能を発現するように実装してなるパワーモジュールである。
【００２９】
このような構成とすることにより、小型でかつ薄型のチョークコイルが一体化された熱伝導性回路基板を用いることで、小型でかつ高効率なパワーモジュールを提供することが可能になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱伝導性回路基板の構成を模式的に示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００３１】
図１（ａ）及び（ｂ）において、熱伝導性回路基板１１０は、略平板状に形成された矩形の金属板１０１と、熱伝導性を有する電気絶縁性材料層１０２と、電気信号を伝送するためのリードフレーム（回路パターン）１０６と、閉磁路を構成するための磁性体コア（磁性体）１０７及びコンポジット磁性材料（磁性体）１０９と、磁性体コア１０７を熱伝導性回路基板１１０に固着するための接着樹脂１０８とを有して構成されている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、熱伝導性回路基板１１０は、基本的に、リードフレーム１０６と金属板１０１とが電気絶縁性材料層１０２を介して積層されてなる構造を有している。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、リードフレーム１０６は、複数の接続端子部１０３及び素子搭載部１０４と、チョークコイル用配線部１０５とを有している。
【００３３】
リードフレーム１０６は、複数設けられている接続端子部１０３を除いて、その上面以外の部分が電気絶縁性材料層１０２の内部に埋設されるようにして配設されていて、表面は面一になっている。つまり、リードフレーム１０６の複数の素子搭載部１０４、及びチョークコイル用配線部１０５のそれぞれの上面は、電気絶縁性材料層１０２から露出している。このリードフレーム１０６の複数の素子搭載部１０４は、それぞれ所定の形状を有しており、その上面に半導体素子等を実装するために設けられている。また、リードフレーム１０６のチョークコイル用配線部１０５は、所定の長さに形成された線状の配線であり、熱伝導性回路基板１１０において形成される後述するチョークコイル１１８を構成するために設けられている。また、リードフレーム１０６の接続端子部１０３は、折り曲げ加工によって複数の素子搭載部１０４の所定の位置からその表面に垂直な方向に延出しており、それぞれ、略均しい所定の長さに形成されている。これにより、リードフレーム１０６は回路パターンを構成している。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、熱伝導性回路基板１１０は、所定の形状に成形されたコンポジット磁性材料１０９を有している。このコンポジット磁性材料１０９は、チョークコイル用配線部１０５の、熱伝導性回路基板１１０の積層方向における下面、及び側面に接するように、電気絶縁性材料層１０２に埋設される部分を有して配設されている。つまり、コンポジット磁性材料１０９は、Ｕ字状断面を有しており、ここでは、その上端面が電気絶縁性材料層１０２から露出するようにして配設されている。そして、このコンポジット磁性材料１０９に対向するように、逆Ｕ字の形状に成形された磁性体コア１０７が配設されている。この磁性体コア１０７は、その下端面がコンポジット磁性材料１０９の上端面に接合するようにして、接着樹脂１０８によって熱伝導性回路基板１１０に固着されている。そして、チョークコイル用配線部１０５が磁性体コア１０７とコンポジット磁性材料１０９とによって包囲されており、これによって、巻数が１未満のチョークコイル１１８が構成されている。
【００３５】
熱伝導性回路基板１１０において、金属板１０１の材質としては、アルミニウム又は銅であることが望ましい。その理由は、これらの金属は熱伝導性が優れているからである。特に銅は、熱伝導性が非常に優れているため、熱伝導性回路基板１１０は良好な放熱特性を得ることができる。また、アルミニウムは軽量であり、また安価であるため容易に入手できる。
【００３６】
電気絶縁性材料層１０２は、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂と無機フィラーとを主成分とする混合物によって構成されている。電気絶縁性材料層１０２がこのような混合物によって構成されることにより、熱伝導性及び放熱特性に優れた材料となる。この電気絶縁性材料層１０２を構成するための熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂若しくはシアネート系樹脂の少なくとも一種類によって構成されることが好ましい。その理由は、これらの熱硬化性樹脂を用いて電気絶縁性材料層１０２を構成すれば、高温時において優れた耐熱性及び電気絶縁性を得ることができるからである。
【００３７】
特に、エポキシ系樹脂は、従来から半導体封止樹脂やプリント配線板等で好適に用いられており、電気的特性のみならず耐薬品性、機械的性能（強度等）においても優れた特性を有している。
【００３８】
一方、無機フィラーとしては、アルミナ、シリカ、マグネシア、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素から選ばれた少なくとも一種類の粉末で構成されることが好ましい。その理由は、アルミナ、窒化アルミニウムを無機フィラーとして用いた場合には、熱伝導性回路基板１１０が熱伝導性に優れた回路基板となるためである。
【００３９】
また、マグネシアを用いる場合では、熱伝導性が良好になると共に、電気絶縁性材料層１０２の熱膨張係数を大きくすることが可能である。
【００４０】
また、シリカ（特に、非晶質シリカ）を用いる場合では、熱膨張係数が小さく、かつ軽量で、さらには、比誘電率の小さい熱伝導性回路基板１１０を得ることができる。なお、電気絶縁性材料層１０２における無機フィラーの添加量は、熱伝導性回路基板１１０の重量の７０〜９５重量％程度が好ましい。なお、より良好な熱伝導性が要求される場合には、無機フィラーの添加量を８８重量％以上とすることが望ましい。
【００４１】
リードフレーム１０６は、銅、鉄、アルミニウム、ニッケルから選ばれる少なくとも一種類を主成分とする板材を打ち抜き加工して、所定の形状にパターンニングすることによって構成されている。通常、回路基板において電気信号を伝送するための配線は、銅箔（一般に９〜１０５μｍの厚みを有する）をケミカルエッチングして所定の形状にパターンニングすることによって得ている。しかし、本発明の実施の形態では前記配線としてリードフレーム１０６を用いており、それによって導体抵抗による電力損失を低減させ、従来以上の大電流化に対応し得るようにしている。また、前記配線としてリードフレーム１０６を用いることによって、熱伝導性回路基板１１０の素子搭載部１０４等と接続端子部１０３とを一体化することが可能になる。これによって、素子搭載部１０４等と接続端子部１０３との電気的接続信頼性が高められている。なお、リードフレーム１０６の厚みは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４２】
磁性体コア１０７は、通常、フェライトからなる焼結体、あるいはダストコア（圧粉鉄心）等で構成されている。しかし、その材質は、チョークコイル１１８の用途及び目的等に応じて使い分ける場合がある。この磁性体コア１０７におけるチョークコイル用配線部１０５と対向する領域には、チョークコイル用配線部１０５の形状に合わせた溝１０７ａが形成されていることが好ましい。そして、本実施の形態では、前記溝の内部に接着樹脂１０８を充填し、これによって磁性体コア１０７を熱伝導性回路基板１１０に固着している。このような構成とすることによって、チョークコイル用配線部１０５と磁性体コアとの絶縁距離が確保され、かつ、十分な磁性特性を確保することができるようになる。なお、接着樹脂１０８の種類としては、電気絶縁性の熱硬化型樹脂であれば特に限定されるものではなく、任意の材料を用いても良い。
【００４３】
コンポジット磁性材料１０９は、金属磁性体粉末と熱硬化性樹脂とを少なくとも含有する混合物によって構成されている。コンポジット磁性材料１０９に用いられる金属磁性体粉末は、高透磁率及び高飽和磁束密度を備えていることが望ましい。より具体的には、ＦｅまたはＦｅ−Ｎｉ、あるいはＦｅ−Ｃｏを主成分とする金属粉末であることが望ましい。通常、これらの金属磁性体粉末は導電性を有しているが、その金属磁性体粉末の表面に前記熱硬化性樹脂の皮膜を形成することによって、十分な絶縁性を確保することが可能である。つまり、前記コンポジット磁性材料１０９は、金属磁性体粉末と熱硬化性樹脂とが均一に分散されることによって電気絶縁性を有するよう構成されている。熱硬化性樹脂の種類としては、特に限定はしないが、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂若しくはシアネート系樹脂の少なくとも一種類から構成されていることが望ましい。なお、コンポジット磁性材料１０９を形成する場合には、金属磁性体粉末と熱硬化性樹脂との分散性を改善するための分散剤を微少量添加しても良く、適宜、可塑剤や溶剤を添加しても良い。
【００４４】
コンポジット磁性材料１０９を形成する際の金属磁性体粉末と熱硬化性樹脂との混合比率は、金属磁性体粉末が４０〜７０体積％であり、熱硬化性樹脂が３０〜６０体積％であることが望ましい。その理由は、金属磁性体粉末の比率が高すぎる場合には、透磁率が高くなるためチョークコイルの電気的特性を改善することが可能であるが、相対的に熱硬化性樹脂の比率が低すぎるようになるため、コンポジット磁性材料１０９の成形性が悪化し、その強度が低下するという問題が生じるからである。反対に、熱硬化性樹脂の比率が高すぎる場合には、磁性材料としての十分な透磁率が得られないために、チョークコイルとしての機能が十分に果たせないという問題が生じるからである。なお、コンポジット磁性材料１０９と磁性体コア１０７とは、それぞれ略等しい透磁率を有していることが望ましい。また、両者の飽和磁束密度が共に高く、かつ略等しい値であることが望ましい。その理由は、片方の磁性体の飽和磁束密度が低い場合には、その磁性体のみが先に飽和するため、チョークコイル１１８の直流重畳特性が劣化するためである。
【００４５】
このようにして構成される熱伝導性回路基板１１０では、チョークコイル１１８のチョークコイル用配線１０５にリードフレーム１０６が用いられており、そのため、チョークコイル１１８と熱伝導性回路基板１１０との間の半田接続部が無い。また、チョークコイル１１８は、熱伝導性回路基板１１０に一体化されている。そのため、従来以上の大電流の直流を流す場合においても、チョークコイル１１８の実装信頼性に係る問題は発生しない。また、半田接続部のための領域が不要となるため、熱伝導性回路基板１１０の小型化にも効果的である。また、リードフレーム１０６を用いることによって、従来から用いられている銅箔からなる配線の場合よりも大電流の直流を流すことができる。つまり、熱伝導性回路基板１１０を多層化することなく、そのチョークコイル１１８における電力損失や発熱を効果的に抑えることができるようになる。また、チョークコイル１１８が発熱した場合でも、その熱を、熱伝導性回路基板１１０を介して外部へ放出することができる。その結果、低電圧でかつ大電流の直流を出力するスイッチング電源装置に適した熱伝導性回路基板を提供することができ、故に、小型でかつ高効率動作が可能なパワーモジュールの実現が可能となる。
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る熱伝導性回路基板の、図１（ａ）に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【００４６】
図２において、熱伝導性回路基板１１０は、略平板状に形成された矩形の金属板１０１と、熱伝導性及び電気絶縁性を有するコンポジット磁性材料１０９と、電気信号を伝送するためのリードフレーム１０６と、閉磁路を構成するための磁性体コア１０７と、磁性体コア１０７を熱伝導性回路基板１１０に固着するための接着樹脂１０８とを有して構成されている。本実施の形態における熱伝導性回路基板１１０は、基本的に、金属板１０１とリードフレーム１０６とがコンポジット磁性材料１０９を介して積層されている点で、実施の形態１で示した熱伝導性回路基板１１０とは異なっている。換言すれば、熱硬化性樹脂中に無機フィラーとして金属磁性体粉末が分散された電気絶縁性材料の一種であるコンポジット磁性材料１０９が実施の形態１の電気絶縁性材料１０２を兼ねている。なお、その他の点については、実施の形態１と同様である。そのため、実施の形態１と重複する解説については、その説明を省略する。
【００４７】
このような構成としても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。また、コンポジット磁性材料１０９が熱伝導性回路基板１１０の全面に渡って配設されているため、より薄型のインダクタ機能を有する熱伝導性回路基板１１０を構成することができる。また、前記コンポジット磁性部材１０９には金属磁性体粉末が含まれているため、熱伝導性回路基板１１０の熱伝導性はより一層向上する。その結果、より放熱性の良い薄型の熱伝導性回路基板１１０を構成することが可能になる。
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係る熱伝導性回路基板の、図１（ａ）に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【００４８】
図３において、熱伝導性回路基板１１０は、略平板状に形成された矩形の金属板１０１と、熱伝導性を有する電気絶縁性材料層１０２と、電気信号を伝送するためのリードフレーム１０６と、閉磁路を構成するための磁性体コア１０７及びコンポジット磁性材料１０９と、磁性体コア１０７を熱伝導性回路基板１１０に固着するための接着樹脂１０８とを有して構成されている。本実施の形態における熱伝導性回路基板１１０では、コンポジット磁性材料１０９が略二次元状の薄板状に形成されており、かつ電気絶縁性材料層１０２の内部に、金属板１０１と略平行に埋設されている点で、実施の形態１で示した熱伝導性回路基板１１０とは異なっている。なお、その他の点については、実施の形態１と同様である。
【００４９】
このような構成としても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。また、コンポジット磁性材料１０９の成型方法及び埋設方法が簡略化されると共に、薄板状に形成されているため、熱伝導性回路基板１１０を薄型化することができる。その結果、薄型の熱伝導性回路基板を比較的容易に製造することが可能になる。また、磁性体コア１０７とコンポジット磁性材料１０９との間にギャップＧが形成されており、このギャップＧを調整することによって、チョークコイル１１８のインダクタンス値を調整することが可能になる。例えば、前記ギャップＧの間隔が狭い場合には、チョークコイル１１８のインダクタンスは高くなる。逆に、前記ギャップＧの間隔が広い場合には、チョークコイル１１８のインダクタンスは小さくなる。
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４に係る熱伝導性回路基板の、図１（ａ）に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【００５０】
図４において、熱伝導性回路基板１１０は、略平板状に形成された矩形の金属板１０１と、熱伝導性を有する電気絶縁性材料層１０２と、電気信号を伝送するためのリードフレーム１０６と、閉磁路を構成するための二つの磁性体コア１０７と、一方の磁性体コア１０７を熱伝導性回路基板１１０に固着するための接着樹脂１０８とを有して構成されている。本実施の形態における熱伝導性回路基板１１０では、図１（ｂ）で示したコンポジット磁性材料１０９が磁性体コア１０７によって置替されており、かつ電気絶縁性を確保するためにチョークコイル用配線１０５と磁性体コア１０７との間に所定のギャップが形成されている点で、実施の形態１で示した熱伝導性回路基板１１０とは異なっている。なお、その他の点については、実施の形態１と同様である。
【００５１】
このような構成としても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。また、チョークコイル用配線１０５を二つの磁性体コア１０７で包囲することによって磁気回路全体としての実質上の透磁率が向上するため、より大きなインダクタンス値を有するチョークコイルを形成することが可能になる。更には、チョークコイルの他の電気的性能を向上させることも可能になる。
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５に係る熱伝導性回路基板の、図１（ａ）に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【００５２】
本実施の形態における熱伝導性回路基板１１０は、金属板１０１の形状を除いて、実施の形態４において図４で示した熱伝導性回路基板１１０と同様の構成を有している。本実施の形態においては、金属板１０１の上面の少なくともチョークコイル１１８と対向する領域に、チョークコイル１１８の形状に応じた凹部１１１が形成されている。なお、その他の点については、実施の形態１と同様である。
【００５３】
このような構成としても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。また、電気絶縁性材料層１０２の積層方向における厚みを低減することができるので、熱伝導性回路基板１１０を薄型化することが可能になる。
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６に係る熱伝導性回路基板の、図１（ａ）に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【００５４】
本実施の形態における熱伝導性回路基板１１０は、実施の形態４において図４で示した熱伝導性回路基板１１０における金属板１０１がヒートシンク１１２によって置替されていることを除いて、実施の形態４における熱伝導性回路基板１１０と同様の構成を有している。ヒートシンク１１２は、板状であり、その一方の主面に所定の凹凸形状（フィン）が形成されており、他方の主面が電気絶縁性材料層１０２に固着されている。なお、その他の点については、実施の形態１と同様である。
【００５５】
このような構成としても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。また、ヒートシンク１１２には所定の凹凸形状が形成されているため、その表面積が増大している。つまり、金属板１０１を用いる場合よりも放熱性が改善されているため、熱伝導性回路基板１１０を効率良く冷却することが可能になる。
【００５６】
また、これは実施の形態１から４で示した各熱伝導性回路基板に対しても適用できる。
（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７に係る熱伝導性回路基板の、図１（ａ）に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【００５７】
図７において、熱伝導性回路基板１１０は、略平板状に形成された矩形の金属板１０１と、熱伝導性を有する電気絶縁性材料層１０２と、電気信号を伝送するためのリードフレーム１０６と、閉磁路を構成するためのコンポジット磁性材料１０９とを有して構成されている。本実施の形態における熱伝導性回路基板１１０は、チョークコイル用配線１０５がコンポジット磁性材料１０９によって完全に包囲されている点で、実施の形態１で示した熱伝導性回路基板１１０とは異なっている。なお、その他の点については、実施の形態１と同様である。
【００５８】
このような構成としても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。また、本実施の形態では、これまで必要とされていた磁性体コア１０７や、その磁性体コア１０７を熱伝導性回路基板１１０に固着するための接着樹脂１０８が不要となるため、熱伝導性回路基板１１０の製造を容易にすることが可能になる。また、磁性体コア１０７を有していないため、磁性体コア１０７のコア割れを危惧する必要が無くなる。
（実施の形態８）
図８は、本発明の実施の形態８に係る熱伝導性回路基板の、図１（ａ）に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【００５９】
図８において、熱伝導性回路基板１１０は、略平板状に形成された矩形の金属板１０１と、熱伝導性を有する電気絶縁性材料層１０２と、電気信号を伝送するためのリードフレーム１０６と、閉磁路を構成するための磁性体コア１０７及びコンポジット磁性材料１０９と、磁性体コア１０７を熱伝導性回路基板１１０に固着するための接着樹脂１０８とを有して構成されている。本実施の形態における熱伝導性回路基板１１０は、熱伝導性回路基板１１０においてコモンモードチョークコイル１１９が形成されている点で、実施の形態１で示した熱伝導性回路基板１１０とは異なっている。図８に示すように、コモンモードチョークコイル１１９は、相互に独立した二つのチョークコイル用配線部１０５をコンポジット磁性材料１０９が接するようにして包囲し、かつ磁性体コア１０７がコンポジット磁性材料１０９に合わさるように接着樹脂１０８によって熱伝導性回路基板１１０に固着されて構成されている。なお、その他の点については、実施の形態１と同様である。
【００６０】
このような構成としても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることが可能である。また、交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータにおいて、ノイズ除去を目的とするノイズフィルタがコモンモードチョークコイル１１９及びコンデンサによって構成される場合、コモンモードチョークコイル１１９が熱伝導性回路基板１１０に一体化されているため、前記ノイズフィルタの小型化が可能になる。
（実施の形態９）
図９は、本発明の実施の形態９に係る熱伝導性回路基板を用いたパワーモジュールの構成を模式的に示した断面図である。
【００６１】
図９において、パワーモジュール１１７は、図１で示した熱伝導性回路基板１１０を有している。この熱伝導性回路基板１１０には、ここでは、半導体素子１１３及び受動素子１１４が実装されている。そして、その熱伝導性回路基板１１０の上部には、予め所定の電子部品が実装された制御基板１１５が、熱伝導性回路基板１１０の接続端子部１０３に電気的に接続されるように配設されている。制御基板１１５には、ここでは、受動素子１１４及び回路部品１１６等の電子部品が実装されている。熱伝導性回路基板１１０及び制御基板１１５において、各電子部品の実装は、半田付け等の公知技術が利用されることによって行われる。また、制御基板１１５には一般的なプリント配線板が使用でき、そのプリント配線板の種類としては、例えば、ガラスエポキシ基板やフェノール基板等が使用できる。制御基板１１５を熱伝導性回路基板１１０上に配設する方法としては、熱伝導性回路基板１１０の接続端子部１０３を、制御基板１１５の前記接続端子部１０３に対応する位置に予め形成されているスルーホールに差し込み、そのスルーホールと前記接続端子部１０３とを半田付け等によって電気的に接続する方法が望ましい。なお、本実施の形態においては、熱伝導性回路基板１１０は、実施の形態１の図１で示した熱伝導性回路基板１１０とされているが、必ずしもこれに限定されず、図２〜図８に示した各熱伝導性回路基板１１０が使用できる。
【００６２】
このように構成されたパワーモジュールでは、小型でかつ薄型のチョークコイル又はコモンモードチョークコイルが一体化された熱伝導性回路基板１１０が用いられている。そのため、小型でかつ高効率なパワーモジュール１１７を提供することが可能になる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれらに限定されることなく、特許請求の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者においては自明である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、低電圧でかつ大電流の直流を出力するスイッチング電源装置に適した、出力平滑用チョークコイルを備えた熱伝導性回路基板を提供することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱伝導性回路基板の構成を模式的に示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る熱伝導性回路基板の、図１に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る熱伝導性回路基板の、図１に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る熱伝導性回路基板の、図１に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る熱伝導性回路基板の、図１に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係る熱伝導性回路基板の、図１に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態７に係る熱伝導性回路基板の、図１に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態８に係る熱伝導性回路基板の、図１に示したＩ−Ｉ線に相当する位置における断面の構成を模式的に示した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態９に係る熱伝導性回路基板を用いたパワーモジュールの構成を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１０１  金属板
１０２  電気絶縁性材料層
１０３  接続端子部
１０４  素子搭載部
１０５  チョークコイル用配線部
１０６  リードフレーム（回路パターン）
１０７  磁性体コア（磁性体）
１０７ａ  溝
１０８  接着樹脂
１０９  コンポジット磁性材料（磁性体）
１１０  熱伝導性回路基板
１１１  凹部
１１２  ヒートシンク
１１３  半導体素子
１１４  受動素子
１１５  制御基板
１１６  回路部品
１１７  パワーモジュール
１１８  チョークコイル
１１９  コモンモードチョークコイル
Ｇ  ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004349400.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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