特許 6213979 磁気デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6213979

(24)【登録日】2017年9月29日

(45)【発行日】2017年10月18日

(54)【発明の名称】磁気デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/08 20060101AFI20171005BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20171005BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20171005BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20171005BHJP

   H01F 27/22 20060101ALI20171005BHJP

【ＦＩ】

   H01F15/06

   H01F17/00 D

   H01F17/04 A

   H01F17/04 F

   H01F27/28 G

   H01F27/28 K

   H01F27/22

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-51286(P2013-51286)

(22)【出願日】2013年3月14日

(65)【公開番号】特開2014-179401(P2014-179401A)

(43)【公開日】2014年9月25日

【審査請求日】2015年12月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101786

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 秀行

(72)【発明者】

【氏名】古井 崇介

(72)【発明者】

【氏名】竹内 俊之

(72)【発明者】

【氏名】山口 隆志

【審査官】 五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平３−１８３１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−８６７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−５９８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−５９８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３００７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０１０４９１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ２７／０８

Ｈ０１Ｆ １７／００

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／２２

Ｈ０１Ｆ ２７／２８

(57)【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、ならびに表面にある一の層および複数の他の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通電用接続部と、を備え、
前記コイルパターンが設けられた複数の前記他の層に、前記各コイルパターンの一部を拡張することにより当該コイルパターンより幅の広い放熱部を設け、
前記各放熱部のうち所定の放熱部同士は、前記基板の板厚方向から板面に投影した場合に、投影領域の一部または全域で重ならないように配置されており、
前記基板に設けられ、前記各放熱部を前記一の層に接続する放熱用接続部をさらに備えた磁気デバイスにおいて、
前記基板の前記一の層に、前記他の層にある前記放熱部に対応させて、平面的な広がりを持った放熱パターンを設け、かつ該放熱パターン同士を別体にし、
対応する前記放熱部と前記放熱パターンとを、前記放熱用接続部によりそれぞれ接続した、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、
前記基板の前記一の層側に、放熱器を設けた、ことを特徴とする磁気デバイス。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の磁気デバイスにおいて、
前記コアは、前記基板の板面方向と平行な一直線上に並ぶ複数の凸部を有し、
前記基板の板面方向と平行でかつ前記一直線に対して垂直な方向にある、前記基板の一方側に前記通電用接続部を設け、他方側に前記放熱部を設けた、ことを特徴とする磁気デバイス。

【請求項4】

請求項３に記載の磁気デバイスにおいて、
前記コイルパターンに対して電力を入出力する端子部をさらに備え、
前記端子部は、前記基板の前記一方側に設けられている、ことを特徴とする磁気デバイス。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の磁気デバイスにおいて、
前記コアは、３つの凸部を有し、
前記基板の前記開口部は、前記３つの凸部のうち少なくとも中央にある凸部が挿入される貫通孔を含み、
前記コイルパターンは、前記基板の各層で前記中央の凸部の周囲に複数回巻回されている、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、コアの凸部が、基板に設けられた開口部に挿入されている。基板は、複数の層を有し、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。

【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。コイルパターンは、基板の板面や厚み方向に複数回巻回されている。

【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、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】再公表特許ＷＯ２０１０／０２６６９０号

【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、３層以上の多層基板の複数の層にコイルパターンを形成すると、コイルの巻き数を増やすことができる。しかし、コイルパターンの数が多いほど発熱量が多く、基板の層数が多いほど熱が基板にこもり易く、基板の温度が上昇する。

【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、ならびに表面にある一の層および複数の他の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通電用接続部とを備える。コイルパターンが設けられた複数の他の層に、各コイルパターンの一部を拡張することにより当該コイルパターンより幅の広い放熱部が設けられ、各放熱部のうち所定の放熱部同士は、基板の板厚方向から板面に投影した場合に、投影領域の一部または全域で重ならないように配置されている。また、基板に設けられ、各放熱部を一の層に接続する放熱用接続部をさらに備える。基板の一の層には、他の層にある放熱部に対応させて、平面的な広がりを持った放熱パターンが設けられ、放熱パターン同士は別体となっている。そして、対応する放熱部と放熱パターンとが、放熱用接続部によりそれぞれ接続される。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。

【0014】

これにより、基板の複数の他の層において、コイルパターンで発生した熱を、基板の板面上で重ならないように配置された各放熱部に拡散させて、基板に広く分散させることができる。そして、その熱を各放熱部から各放熱用接続部により表面にある一の層に伝えて、放熱させることができる。よって、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可能となる。

【0017】

また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、基板の一の層側に、放熱器を設けてもよい。

【0018】

また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、コアは、基板の板面方向と平行な一直線上に並ぶ複数の凸部を有し、基板の板面方向と平行でかつ前記一直線に対して垂直な方向にある、基板の一方側に通電用接続部が設けられ、他方側に放熱部が設けられていてもよい。

【0019】

また、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、コイルパターンに対して電力を入出力する端子部をさらに備え、この端子部は、基板の上記一方側（通電用接続部側）に設けられていてもよい。

【0020】

さらに、本発明では、上記磁気デバイスにおいて、コアは、３つの凸部を有し、基板の開口部は、３つの凸部のうち少なくとも中央にある凸部が挿入される貫通孔を含み、コイルパターンは、基板の各層で中央の凸部の周囲に複数回巻回されていてもよい。

【発明の効果】

【0021】

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】

【0022】

【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Ｙ−Ｙ断面図である。

【図5】図３のＺ−Ｚ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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、電力入出力用の端子６ｉ、６ｏが設けられている。

【0031】

次に、磁気デバイス１の構造を、図２〜図５を参照しながら説明する。

【0032】

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および図５は、磁気デバイス１の断面図であって、図４は図３のＹ−Ｙ断面を示し、図５は図３のＺ−Ｚ断面を示している。

【0033】

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。

【0034】

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、一直線Ｑ上に並んでいる。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。

【0035】

図４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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

基板３の上側の表面（図２、図４、および図５で上面）には、図３（ａ）に示すような第１層Ｌ１が設けられている。基板３の下側の表面（図２、図４、および図５で下面）には、図３（ｃ）に示すような第３層Ｌ３が設けられている。図４および図５に示すように、第１層Ｌ１と第３層Ｌ３の間には、図３（ｂ）に示すような第２層Ｌ２が設けられている。

【0039】

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。第３層Ｌ３は、本発明の「一の層」の一例であり、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２は、本発明の「他の層」の一例である。

【0040】

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４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。

【0041】

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の第３層Ｌ３側をヒートシンク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の第１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に示すように、基板３の第３層Ｌ３側にヒートシンク１０が近接状態で固定される。

【0042】

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。

【0043】

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、４ｔ_０〜４ｔ_６、５ｓ_０〜５ｓ_９、およびピン７ａ〜７ｄといった導体が設けられている。

【0044】

一対の大径のスルーホール８ａのうち、一方のスルーホール８ａには、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。第１層Ｌ１と第３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、絶縁シート１２と接触している（図示省略）。端子６ｉ、６ｏは、本発明の「端子部」の一例である。

【0045】

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５ｓ_０〜５ｓ_９が設けられている。各パターン４ａ〜４ｄ、５ｓ_０〜５ｓ_９は、銅箔から成る。第１層Ｌ１の各パターン４ａ、５ｓ_０〜５ｓ_２の表面には、絶縁加工が施されている。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。

【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。第１層Ｌ１のコイルパターン４ａの一端と、第２層Ｌ２のコイルパターン４ｂの一端とは、スルーホール９ａにより接続されている。第２層Ｌ２のコイルパターン４ｂの他端と、第３層Ｌ３のコイルパターン４ｃの一端とは、スルーホール９ｂにより接続されている。

【0047】

つまり、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。スルーホール９ａ、９ｂは、本発明の「通電用接続部」の一例である。

【0048】

第１層Ｌ１のスルーホール９ｂの周辺と、第３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。第１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、第１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、第３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。

【0050】

端子６ｉ、６ｏ、スルーホール８ａ、９ａ、９ｂ、および小パターン４ｄは、基板３の板面方向と平行でかつ、コア２ａの凸部２Ｌ、２ｍ、２ｒが並ぶ一直線Ｑに対して垂直な方向にある、基板３の一方側（図３で直線Ｑより上側）に設けられている。

【0051】

上記により、基板３のコイルパターン４ａ〜４ｃは、第３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、第２層Ｌ２に接続される。次に、コイルパターン４ａ〜４ｃは、第２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、第１層Ｌ１に接続される。そして、コイルパターン４ａ〜４ｃは、第１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。

【0052】

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４ｃ、スルーホール９ｂ、コイルパターン４ｂ、スルーホール９ａ、コイルパターン４ａ、および端子６ｏの順番で流れる。

【0053】

図３に示すように、基板３の各層Ｌ１〜Ｌ３の空き領域には、各コイルパターン４ａ〜４ｃの一部を巻回周の外側へ拡張することにより、コイルパターン４ａ〜４ｃより幅の広い放熱部４ｔ_０〜４ｔ_６がそれぞれ設けられている。各放熱部４ｔ_０〜４ｔ_６は、コイルパターン４ａ〜４ｃと同様に銅箔から成る。また、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_０〜４ｔ_２の表面には、絶縁加工が施されている。

【0054】

図３（ａ）に示すように、第１層Ｌ１において、放熱部４ｔ_０〜４ｔ_２は、それぞれ基板３の板面内に配置されている。図３（ｂ）に示すように、第２層Ｌ２において、放熱部４ｔ_３、４ｔ_４は、それぞれ基板３の板面内に配置されている。図３（ｃ）に示すように、第３層Ｌ３において、放熱部４ｔ_５、４ｔ_６は、それぞれ基板３の板面内に配置されている。

【0055】

また、図３でコア２ａより上側にある、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_０と第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_３とは、基板３の板厚方向から板面に投影した場合に、投影領域の全域で重ならないように配置されている。

【0056】

また、図３でコア２ａより上側にある、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_２と第３層Ｌ３の放熱部４ｔ_６とは、基板３の板厚方向から板面に投影した場合に、投影領域の一部で重ならないように配置されている。第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_３と第３層Ｌ３の放熱部４ｔ_５とは、基板３の板厚方向から板面に投影した場合に、投影領域の全域で重ならないように配置されている。

【0057】

また、図３でコア２ａより下側にある、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_１と第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_４とは、基板３の板厚方向から板面に投影した場合に、投影領域の全域で重ならないように配置されている。

【0058】

放熱部４ｔ_１、４ｔ_４は、一直線Ｑに対して、端子６ｉ、６ｏやスルーホール８ａ、９ａ、９ｂなどと反対側に設けられている。すなわち、放熱部４ｔ_１、４ｔ_４は、一直線Ｑに対して垂直な方向にある、基板３の他方側（図３で直線Ｑより下側）に設けられている。

【0059】

また、基板３の各層Ｌ１〜Ｌ３において、コイルパターン４ａ〜４ｄおよび放熱部４ｔ_０〜４ｔ_６の周辺にある空き領域には、これらと別体で平面的な広がりを持った放熱パターン５ｓ_０〜５ｓ_９が設けられている。放熱パターン５ｓ_０〜５ｓ_９同士も、別体になっている。

【0060】

第３層Ｌ３にある放熱パターン５ｓ_５〜５ｓ_９は、他の層Ｌ１、Ｌ２にある放熱部４ｔ_０〜４ｔ_４に対応させて設けられている。詳しくは、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_５は、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_０に対応し、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_６は、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_１に対応し、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_９は、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_２に対応している。また、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_７は、第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_３に対応し、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_８は、第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_４に対応している。

【0061】

また、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２にある放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_４は、異なる層Ｌ１〜Ｌ３にある放熱部４ｔ_０、４ｔ_１、４ｔ_３、４ｔ_４に対応させて設けられている。詳しくは、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ_１は、第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_３に対応し、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ_２は、第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_４に対応している。また、第２層Ｌ２の放熱パターン５ｓ_３は、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_０に対応し、第２層Ｌ２の放熱パターン５ｓ_４は、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_１に対応している。

【0062】

複数の大径のスルーホール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。第１層Ｌ１と第３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５参照）。放熱ピン７ａ〜７ｄとスルーホール８ｄは、本発明の「放熱用接続部」の一例である。

【0063】

放熱ピン７ａとこの周囲のスルーホール８ｄは、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_０、第２層Ｌ２の放熱パターン５ｓ_３、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_５を貫通している。放熱部４ｔ_０と放熱パターン５ｓ_３、５ｓ_５は、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により接続されている。

【0064】

放熱ピン７ｂとこの周囲のスルーホール８ｄは、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ_１、第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_３、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_７を貫通している。放熱部４ｔ_３と放熱パターン５ｓ_１、５ｓ_７は、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により接続されている。

【0065】

放熱ピン７ｃとこの周囲のスルーホール８ｄは、第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_１、第２層Ｌ２の放熱パターン５ｓ_４、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_６を貫通している。放熱部４ｔ_１と放熱パターン５ｓ_４、５ｓ_６は、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により接続されている。

【0066】

放熱ピン７ｄとこの周囲のスルーホール８ｄは、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ_２、第２層Ｌ２の放熱部４ｔ_４、および第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_８を貫通している。放熱部４ｔ_４と放熱パターン５ｓ_２、５ｓ_８は、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により接続されている。

【0067】

第１層Ｌ１の放熱部４ｔ_２と、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_９とは、端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂにより接続されている。端子６ｏとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、その他の放熱部４ｔ_０、４ｔ_１、４ｔ_３〜４ｔ_６や放熱パターン５ｓ_０〜５ｓ_８に対して絶縁されている。端子６ｉとこの周囲のスルーホール８ａおよびパッド８ｂは、第３層Ｌ３の放熱部４ｔ_５に接続され、その他の放熱部４ｔ_０〜４ｔ_４、４ｔ_６や放熱パターン５ｓ_０〜５ｓ_９に対して絶縁されている。

【0068】

ねじ１１は、パターン４ａ〜４ｄ、５ｓ_０〜５ｓ_９や放熱部４ｔ_０〜４ｔ_６に対して絶縁されている。図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、第２層Ｌ２や第３層Ｌ３の貫通孔３ａの周囲の最短絶縁領域より、第１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の第１層Ｌ１側に配置されるので、第１層Ｌ１で頭部１１ａとこの近傍のパターン４ａ、４ｄ、５ｓ_２や放熱部４ｔ_０〜４ｔ_２を絶縁するためである。

【0069】

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。

【0070】

第１層Ｌ１では、基板３の熱は、たとえば、放熱部４ｔ_０〜４ｔ_２や放熱パターン５ｓ_０〜５ｓ_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３の熱は、たとえば、放熱ピン７ａ〜７ｄ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。

【0071】

また、第１層Ｌ１のコイルパターン４ａの発熱は、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５ｓ_３〜５ｓ_６、５ｓ_９に拡散される。そして、この拡散された熱は、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_５、５ｓ_６、５ｓ_９の表面や放熱ピン７ａ、７ｃ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。

【0072】

第２層Ｌ２では、基板３の熱は、たとえば、放熱部４ｔ_３、４ｔ_４や放熱パターン５ｓ_３、５ｓ_４などの導体に拡散され、放熱ピン７ａ〜７ｄやスルーホール８ｄ、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。

【0073】

また、第２層Ｌ２のコイルパターン４ｂの発熱は、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５ｓ_１、５ｓ_２、５ｓ_７、５ｓ_８に拡散される。そして、この拡散された熱は、第１層Ｌ１の放熱パターン５ｓ_１、５ｓ_２の表面から放熱されたり、第３層Ｌ３の放熱パターン５ｓ_７、５ｓ_８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。

【0074】

第３層Ｌ３では、基板３の熱は、たとえば、放熱部４ｔ_５、４ｔ_６や放熱パターン５ｓ_５〜５ｓ_９や放熱ピン７ａ〜７ｄなどの導体に拡散され、該導体から絶縁シート１２を伝って、ヒートシンク１０で放熱される。また、基板３の熱は、コイルパターン４ｃの発熱は、コイルパターン４ｃの表面や放熱部４ｔ_５、４ｔ_６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。

【0075】

上記実施形態によると、基板３の第１層Ｌ１と第２層Ｌ２において、コイルパターン４ａ、４ｂで発生した熱を、基板３の板面上で重ならないように配置された各放熱部４ｔ_０〜４ｔ_４に拡散させて、基板３に広く分散させることができる。そして、その熱を各放熱部４ｔ_０〜４ｔ_４から放熱ピン７ａ〜７ｄやスルーホール８ｄにより第３層Ｌ３に伝えて、該層Ｌ３に近接するヒートシンク１０を介して放熱させることができる。また、第３層Ｌ３のコイルパターン４ｃで発生した熱も、ヒートシンク１０を介して放熱させることができる。

【0076】

よって、複数の層Ｌ１〜Ｌ３にコイルパターン４ａ〜４ｃが設けられた多層の基板３の放熱性能を高めることが可能となる。本例では、３層にコイルパターンを６巻した基板３の放熱性能を高めることが可能となる。

【0077】

また、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２にある放熱部４ｔ_１、４ｔ_４を、基板３の板厚方向から板面に投影した場合に投影領域の全域で重ならないように配置している。このため、コイルパターン４ａ、４ｂで発生した熱を、放熱部４ｔ_１、４ｔ_４に拡散させて、基板３に熱をより広く分散させることができる。そして、その熱を放熱部４ｔ_１、４ｔ_４から放熱ピン７ｃ、７ｄにより第３層Ｌ３にそれぞれ伝えて、放熱させることができる。つまり、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２のコイルパターン４ａ、４ｂの放熱経路を分けて、効率良く放熱させることができる。

【0078】

また、基板３の板面方向と平行でかつコア２ａの凸部２Ｌ、２ｍ、２ｒが並ぶ一直線Ｑに対して垂直な方向にある、基板３の一方側にスルーホール９ａ、９ｂや端子６ｉ、６ｏが設けられ、他方側に放熱部４ｔ_１、４ｔ_４が設けられている。このため、基板３の他方側に、放熱部４ｔ_１、４ｔ_４を板面上で重ならないようにしつつ広くなるように、容易に設けることができる。

【0079】

また、スルーホール９ａ、９ｂや端子６ｉ、６ｏは、電力とともに熱も、異なる層Ｌ１〜Ｌ３に伝えるので、これらと反対側の基板３の領域では、熱がこもり易くなる。然るに、そこに放熱部４ｔ_１、４ｔ_４と放熱ピン７ｃ、７ｄを設けることで、熱を放熱部４ｔ_１、４ｔ_４に拡散させて、放熱ピン７ｃ、７ｄなどにより第３層Ｌ３に伝えて、ヒートシンク１０を介して放熱させることができる。

【0080】

さらに、第３層Ｌ３に、他の層Ｌ１、Ｌ２にある放熱部４ｔ_１〜４ｔ_４に対応させて放熱パターン５ｓ_５〜５ｓ_９を別体で設けて、対応する放熱部４ｔ_１〜４ｔ_４と放熱パターン５ｓ_５〜５ｓ_９とを、各放熱ピン７ａ〜７ｄやスルーホール８ｄによりそれぞれ接続している。このため、第１層Ｌ１と第２層Ｌ２の各コイルパターン４ａ、４ｂで発生した熱を、放熱部４ｔ_１〜４ｔ_４と放熱パターン５ｓ_５〜５ｓ_９で拡散させて、放熱パターン５ｓ_５〜５ｓ_９からヒートシンク１０などを介して効率よく放熱させることができる。

【0081】

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、放熱部４ｔ_０〜４ｔ_６、および放熱パターン５ｓ_０〜５ｓ_９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。複数の層を有する多層の基板において、少なくとも表面にある一の層に放熱パターンを設け、少なくとも２つの他の層にコイルパターンや放熱部を設ければよい。また、コイルパターンは、コア２ａの中央の凸部２ｍのみ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。

【0082】

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。

【0083】

また、以上の実施形態では、異なる層Ｌ１〜Ｌ３のコイルパターン４ａ〜４ｃ同士をスルーホール９ａ、９ｂ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などの他の通電用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。

【0084】

また、以上の実施形態では、異なる層Ｌ１〜Ｌ３の放熱部４ｔ_０〜４ｔ_６と放熱パターン５ｓ_１〜５ｓ_９を、放熱ピン７ａ〜７ｄとスルーホール８ｄまたは端子６ｉ、６ｏとスルーホール８ａ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のうち、少なくとも１つを基板に設けて、異なる層の放熱部を表層に接続したり、異なる層の放熱部と放熱パターンを接続したりしてもよい。

【0085】

また、以上の実施形態では、端子部として端子６ｉ、６ｏを基板３に設けた例を示したが、端子６ｉ、６ｏを省略して、スルーホール８ａおよびパッド８ｂを端子部としてもよい。そして、これらの端子部８ａ、８ｂ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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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】

【0090】

１ 磁気デバイス
２ａ 上コア
２ｂ 下コア
２ｍ、２Ｌ、２ｒ 凸部
３ 基板
３ｍ、３Ｌ、３ｒ 開口部
４ａ〜４ｃ コイルパターン
４ｔ_０〜４ｔ_６ 放熱部
５ｓ_０〜５ｓ_９ 放熱パターン
６ｉ、６ｏ 端子
７ａ〜７ｄ 放熱ピン
８ｄ スルーホール
９ａ、９ｂ スルーホール
１０ ヒートシンク
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層
Ｌ３ 第３層
Ｑ 凸部が並ぶ一直線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】