特開 2024-168035 コイルデバイス及び電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168035

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】コイルデバイス及び電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/00 20060101AFI20241128BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20241128BHJP

   H01F 27/00 20060101ALI20241128BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

H01F17/00 D

H02M3/155 Y

H01F27/00 R

H01F37/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084419

(22)【出願日】2023-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】嶋本 椋太

【テーマコード（参考）】

5E070

5H730

【Ｆターム（参考）】

5E070AA01

5E070AB01

5E070CB13

5E070DA18

5H730AS04

5H730BB14

5H730ZZ11

5H730ZZ12

5H730ZZ17

(57)【要約】

【課題】内層に配置されたコイルパターンの温度上昇を抑制可能なコイルデバイス及び電力変換装置の提供。
【解決手段】コアと、前記コアを周回する第一コイルパターンが配置された表層と、前記コアを周回し前記第一コイルパターンに電気的に直列に接続された第二コイルパターンが配置された内層とを有する多層配線基板と、を備え、前記第二コイルパターンは、同一のパターン長で比較すると、前記第一コイルパターンよりも低い電気抵抗を有する、コイルデバイス。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアと、
前記コアを周回する第一コイルパターンが配置された表層と、前記コアを周回し前記第一コイルパターンに電気的に直列に接続された第二コイルパターンが配置された内層とを有する多層配線基板と、を備え、
前記第二コイルパターンは、同一のパターン長で比較すると、前記第一コイルパターンよりも低い電気抵抗を有する、コイルデバイス。

【請求項2】

前記第二コイルパターンは、前記第一コイルパターンよりも厚いパターン厚を有する、請求項１に記載のコイルデバイス。

【請求項3】

前記第二コイルパターンは、前記第一コイルパターンよりも広いパターン幅を有する、請求項１に記載のコイルデバイス。

【請求項4】

前記第二コイルパターンは、前記第一コイルパターンよりも短いパターン長を有する、請求項１に記載のコイルデバイス。

【請求項5】

前記第二コイルパターンは、前記第一コイルパターンよりも少ないターン数を有する、請求項４に記載のコイルデバイス。

【請求項6】

前記多層配線基板は、前記表層と前記内層とを接続し、かつ、前記第一コイルパターンに導電的に接続されないビアを有し、
前記第二コイルパターンは、前記ビアに熱的に接続された、請求項１に記載のコイルデバイス。

【請求項7】

前記ビアは、前記第二コイルパターンに導電的に接続された、請求項６に記載のコイルデバイス。

【請求項8】

前記ビアは、前記多層配線基板を貫通するスルーホールビアであり、
前記内層は、第一内層と第二内層を含み、
前記第二コイルパターンは、前記第一内層に配置された第一内層パターンと、前記第二内層に配置された第二内層パターンとを含み、
前記第一内層パターンは、前記スルーホールビアに導電的に接続されず、前記第二内層パターンは、前記スルーホールビアに導電的に接続されず又は導電的に接続された、請求項６に記載のコイルデバイス。

【請求項9】

前記ビアは、前記多層配線基板の平面視で、前記第一コイルパターンと前記第二コイルパターンとの間の隙間に配置された、請求項６に記載のコイルデバイス。

【請求項10】

前記表層は、第一表層と、前記第一表層とは反対側の第二表層とを含み、
前記内層は、第一内層と第二内層を含み、
前記第一コイルパターンは、前記第一表層に配置された第一表層パターンと、前記第二表層に配置された第二表層パターンとを含み、
前記第二コイルパターンは、前記第一内層に配置された第一内層パターンと、前記第二内層に配置された第二内層パターンとを含み、
前記第一表層パターンは、同一のパターン長で比較すると、前記第一内層パターンよりも低い電気抵抗を有し、または、前記第二表層パターンは、同一のパターン長で比較すると、前記第二内層パターンよりも低い電気抵抗を有する、請求項１に記載のコイルデバイス。

【請求項11】

前記第一内層パターンは、前記第一表層パターンに電気的に直列に接続され、前記第二表層パターン及び前記第二内層パターンに導電的に接続されず、
前記第二内層パターンは、前記第二表層パターンに電気的に直列に接続され、前記第一表層パターン及び前記第一内層パターンに導電的に接続されない、請求項１０に記載のコイルデバイス。

【請求項12】

前記第一表層パターン及び前記第一内層パターンは、一次側巻線を構成し、
前記第二表層パターン及び前記第二内層パターンは、二次側巻線を構成する、請求項１１に記載のコイルデバイス。

【請求項13】

前記第二コイルパターンは、前記多層配線基板の平面視で、前記第一コイルパターンと重ならずに沿って延伸する部分を有する、請求項１に記載のコイルデバイス。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載のコイルデバイスと、前記コイルデバイスに流れる電流を制御するスイッチング素子と、を備える、電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コイルデバイス及び電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、積層された複数の絶縁層と、各層間に配置されるコイルパターンとを備える積層インダクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－１３０１１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コイルパターンは、電流が流れることで発熱する。しかし、内層に配置されたコイルパターンは、その発熱がコイルパターン内部にこもりやすく、温度上昇しやすい。

【0005】

本開示は、内層に配置されたコイルパターンの温度上昇を抑制可能なコイルデバイス及び電力変換装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様では、
コアと、
前記コアを周回する第一コイルパターンが配置された表層と、前記コアを周回し前記第一コイルパターンに電気的に直列に接続された第二コイルパターンが配置された内層とを有する多層配線基板と、を備え、
前記第二コイルパターンは、同一のパターン長で比較すると、前記第一コイルパターンよりも低い電気抵抗を有する、コイルデバイスが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様によれば、内層に配置されたコイルパターンの温度上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態の電力変換装置の一例を示す回路図である。

【図2】一実施形態の電力変換装置に使用されるコイルデバイスの一例を示す俯瞰図である。

【図3】第１実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板の第一層と第二層の上面図（平面図）である。

【図4】第１実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板の第三層と第四層の上面図（平面図）である。

【図5】多層配線基板の第１断面構成例を示す断面図である。

【図6】多層配線基板の第２断面構成例を示す断面図である。

【図7】多層配線基板の第３断面構成例を示す断面図である。

【図8】多層配線基板の第４断面構成例を示す断面図である。

【図9】第２実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板の第一層と第二層の上面図（平面図）である。

【図10】第２実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板の第三層と第四層の上面図（平面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。

【0010】

図１は、一実施形態の電力変換装置の一例を示す回路図である。図１に例示する電力変換装置１は、インダクタ２、半導体スイッチ素子３、ダイオード４及びコンデンサ５を備える昇圧チョッパ回路である。

【0011】

半導体スイッチ素子３は、不図示の制御回路からの制御信号に従ってオンとオフを繰り返すことで、インダクタ２に流れる電流を制御する。半導体スイッチ素子３の具体例として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＢＪＴ（Bipolar Junction Transistor）などの半導体スイッチング素子が挙げられる。図１は、半導体スイッチ素子３がＭＯＳＦＥＴの場合を例示する。

【0012】

電力変換装置１の各電流経路には、配線インダクタンス２０が発生し得る。インダクタ２には、寄生容量２ａが発生し得る。

【0013】

電力変換装置１は、直流電圧源７から供給される電力を昇圧して負荷６に供給する。回路動作は、以下の通りである。

【0014】

半導体スイッチ素子３をオンすると、インダクタ２の両端には、直流電圧源７の電圧Ｖｉｎにほぼ等しい電圧が印加され、直流電圧源７→インダクタ２→半導体スイッチ素子３→直流電圧源７の経路で電流が流れる。このインダクタ２に流れる電流ＩＬは、次第に増加する。

【0015】

次に、半導体スイッチ素子３をオフすると、直流電圧源７→インダクタ２→ダイオード４→コンデンサ５→直流電圧源７の経路で電流が流れ、インダクタ２の両端には、コンデンサ５の電圧Ｅと直流電圧源７の電圧Ｖｉｎとの差分が印加される。後述の原理により、通常動作時は、Ｖｉｎ＜Ｅの状態にあるので、電流ＩＬは減少する。半導体スイッチ素子３のオン・オフの時比率を制御することにより、電流ＩＬを任意の値にできる。負荷６の消費する電力よりも入力電力を大きくすれば、差電力はコンデンサ５に蓄積され、電圧Ｅは上昇する。負荷６の消費する電力よりも入力電力を小さくすれば、差電力はコンデンサ５の放電により供給されるので、電圧Ｅは低下する。この方法により、電圧Ｅを電圧Ｖｉｎより高い任意の値とできる。

【0016】

一方、半導体スイッチ素子３をスイッチングさせずにオフを継続しても、直流電圧源７→インダクタ２→ダイオード４→コンデンサ５→直流電圧源７の電流経路は存在するので、電圧Ｅは電圧Ｖｉｎを定常的に下回らない。

【0017】

電力変換装置１において、インダクタ２の寄生容量２ａは、図１に示すようにインダクタ２と並列接続されるキャパシタンスとして表される。半導体スイッチ素子３のオン・オフ切り替え時に、寄生容量２ａに印加される電圧は変化するので、寄生容量２ａにおいて電荷は充放電される。充放電された電荷は、オン状態の半導体スイッチ素子３を経由するため、半導体スイッチ素子３の損失が増大する。また、寄生容量２ａは配線インダクタンス２０と共振回路を形成しているため、印加電圧の急峻な変化に伴い共振現象が発生し、電磁ノイズが増加する要因となる。

【0018】

図２は、一実施形態の電力変換装置に使用されるコイルデバイスの一例を示す俯瞰図である。コイルデバイス８は、電力変換装置１のうち、インダクタ２に適用される。なお、本開示の技術は、他の回路構成を持つ電力変換装置におけるインダクタやトランスにも適用できる。

【0019】

コイルデバイス８は、磁性体により形成された磁性コア１０と、磁性コア１０を周回するプレーナコイルが形成された多層配線基板９と、を備える。

【0020】

磁性コア１０は、多層配線基板９に形成された一又は複数の孔１３（図２の場合、孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）を貫通し、閉ループを形成する。磁性コア１０は、中脚１０ａと、第１外脚１０ｂと、第２外脚１０ｃとを有する。中脚１０ａは、第１外脚１０ｂと第２外脚１０ｃとの間に位置し、孔１３ａを貫通する。第１外脚１０ｂは、中脚１０ａに対して一方の側方に位置し、孔１３ｂを貫通する。第２外脚１０ｃは、中脚１０ａに対して他方の側方に位置し、孔１３ｃを貫通する。図示の磁性コア１０は、ＥＥコア又はＥＩコアである。しかし、コアの種類は、これらに限られず、例えば、ＥＥＲコア、ＰＱコア、ＵＵコア、ＵＩコアなどでもよい。

【0021】

多層配線基板９は、複数枚の基板が積み重なる積層体である。各基板は、セラミックなどの絶縁体により形成されている。

【0022】

図３、図４及び図５は、多層配線基板９を示す図であり、四層基板の場合を例示する。図３は、第１実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板９の第一層と第二層の上面図（平面図）であり、説明の便宜上、第二層を透過的に示している。図４は、第１実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板９の第三層と第四層の上面図（平面図）であり、説明の便宜上、第三層及び第四層を透過的に示している。図５は、多層配線基板の第１断面構成例を示す断面図であり、図３及び図４におけるＡ－Ａ'断面図である。

【0023】

多層配線基板９は、磁性コア１０を貫通させるための孔１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と、孔１３ａの周囲に形成されるコイルパターン１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と、多層配線基板９の厚さ方向に延伸するビア１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）とを備える。

【0024】

図５において、多層配線基板９は、コイルパターン１１ａが配置された第一層３１と、コイルパターン１１ｂが配置された第二層３２と、コイルパターン１１ｃが配置された第三層３３と、コイルパターン１１ｄが配置された第四層３４とを有する。第一層３１は、多層配線基板の第一表層の一例である。第二層３２は、多層配線基板の第一内層の一例である。第三層３３は、多層配線基板の第二内層の一例である。第四層３４は、多層配線基板の第二表層の一例である。第四層３４は、第一層３１とは反対側に面する外層である。

【0025】

図３において、コイルパターン１１ａは、第一表層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ａは、多層配線基板９の平面視において、端子４１に接続される一端からビア１２ａに接続される他端まで時計回りに外側から内側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。端子４１は、インダクタ２の一端２ｃ（図１）に相当する。ビア１２ａは、第一層３１と第二層３２とを少なくとも導電的に接続するビアである。

【0026】

図３において、コイルパターン１１ｂは、第一内層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ｂは、多層配線基板９の平面視において、ビア１２ａに接続される一端からビア１２ｂに接続される他端まで時計回りに内側から外側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。ビア１２ｂは、第二層３２と第三層３３とを少なくとも導電的に接続するビアである。コイルパターン１１ｂは、コイルパターン１１ａに電気的に直列に接続されている。

【0027】

図４において、コイルパターン１１ｃは、第二内層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ｃは、多層配線基板９の平面視において、ビア１２ｂに接続される一端からビア１２ｄに接続される他端まで時計回りに外側から内側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。ビア１２ｄは、第三層３３と第四層３４とを少なくとも導電的に接続するビアである。コイルパターン１１ｃは、コイルパターン１１ｂに電気的に直列に接続されている。

【0028】

図４において、コイルパターン１１ｄは、第二表層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ｄは、多層配線基板９の平面視において、ビア１２ｄに接続される一端から端子４２に接続される他端まで時計回りに内側から外側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。端子４２は、インダクタ２の他端２ｂ（図１）に相当する。コイルパターン１１ｄは、コイルパターン１１ｃに電気的に直列に接続されている。

【0029】

図３において、最上層である第一層３１に形成されたコイルパターン１１ａと、第一層３１と隣り合う第二層３２に形成されたコイルパターン１１ｂとは、互いに交差する箇所を除いて、上面視で重なり合わないように配置される。コイルパターン１１ｂは、多層配線基板９の平面視で、コイルパターン１１ａと重ならずに沿って延伸する部分を有する。同様に、図４において、最下層である第四層３４に形成されたコイルパターン１１ｄと、第四層３４と隣り合う第三層３３に形成されたコイルパターン１１ｃとは、互いに交差する箇所を除いて、上面視で重なり合わないように配置される。コイルパターン１１ｃは、多層配線基板９の平面視で、コイルパターン１１ｄと重ならずに沿って延伸する部分を有する。

【0030】

多層配線基板９に配置された隣り合う層のコイルパターン間には、寄生容量２ａ（図１）に相当する寄生容量Ｃが発生する。

【0031】

寄生容量Ｃは、
Ｃ＝ε×（Ｓ／ｄ ・・・式（１）
と表される。ここで、εはコイルパターン間の誘電率（絶縁材により変わる）、Ｓはコイルパターンが平面視で重なり合う面積、ｄはコイルパターン間の距離を表す。

【0032】

したがって、隣り合う層のコイルパターン間の重なり合う面積Ｓができるだけ小さくなるように、隣り合う層のコイルパターンを対向配置することで、寄生容量Ｃを低減できる。これにより、寄生容量Ｃにおける電荷の充放電に伴う電力損失と、共振現象による電磁ノイズを抑制できる。

【0033】

図３において、多層配線基板９は、第一層３１と第二層３２とを接続し、かつ、コイルパターン１１ａに導電的に接続されない複数のビア１２ｃを有する。ビア１２ｃは、多層配線基板９の平面視で、第一層３１のコイルパターン１１ａと第二層３２のコイルパターン１１ｂとの間の隙間５１に配置されている。ビア１２ｃは、第二層のコイルパターン１１ｂと多層配線基板９の第一層３１の表面とを接続する。ビア１２ｃは、コイルパターン１１ｂに熱的に接続され、図５の場合、コイルパターン１１ｂに導電的に接続されている。ビア１２ｃにより、内層部のコイルパターン１１ｂの発熱が多層配線基板９の表面に伝熱しやすくなり、内層部のコイルパターン１１ｂの温度上昇を抑制できる。

【0034】

図４において、多層配線基板９は、第三層３３と第四層３４とを接続し、かつ、コイルパターン１１ｄに導電的に接続されない複数のビア１２ｅを有する。ビア１２ｅは、第三層３３のコイルパターン１１ｃと第四層３４のコイルパターン１１ｄとの間の隙間５２に配置されている。ビア１２ｅは、第三層３３のコイルパターン１１ｃと多層配線基板９の第四層３４の表面とを接続する。ビア１２ｅは、コイルパターン１１ｃに熱的に接続され、図５の場合、コイルパターン１１ｃに導電的に接続されている。ビア１２ｅにより、内層部のコイルパターン１１ｃの発熱が多層配線基板９の表面に伝熱しやすくなり、内層部のコイルパターン１１ｃの温度上昇を抑制できる。

【0035】

図６は、多層配線基板の第２断面構成例を示す断面図であり、図３及び図４におけるＡ－Ａ'の断面図である。多層配線基板９は、図６に示す断面を有してもよい。内層部のコイルパターン１１ｂ，１１ｃの箔厚が、表層のコイルパターン１１ａ，１１ｄの箔厚よりも厚い点が、図５の断面構成と異なる。

【0036】

コイルパターンの電気抵抗Ｒと発熱量Ｐは、
Ｒ＝ρ×（ｌ／（ｄ×ｗ）） ・・・式（２）
Ｐ＝Ｒ×Ｉ^２ ・・・式（３）
と表される。ここで、ρは電気抵抗率（パターンの材質により変わる）、ｌはコイルパターンの長さ、ｄはパターン箔厚、ｗはパターン幅、Ｉはパターンに流れる電流である。

【0037】

式（２）及び式（３）によれば、内層部のコイルパターン１１ｂは、表層のコイルパターン１１ａよりも厚いパターン厚を有することで、同じパターン厚の場合に比べて、電気抵抗Ｒ及び発熱量Ｐを低減できる。これにより、表層と比較して放熱性能が低い内層部のコイルパターン１１ｂの温度上昇を抑制できる。同様に、内層部のコイルパターン１１ｃは、表層のコイルパターン１１ｄよりも厚いパターン厚を有することで、同じパターン厚の場合に比べて、電気抵抗Ｒ及び発熱量Ｐを低減できる。これにより、表層と比較して放熱性能が低い内層部のコイルパターン１１ｃの温度上昇を抑制できる。

【0038】

図７は、多層配線基板の第３断面構成例を示す断面図であり、図３及び図４におけるＡ－Ａ'の断面図である。多層配線基板９は、図７に示す断面を有してもよい。内層部のコイルパターン１１ｂ，１１ｃのパターン幅が、表層のコイルパターン１１ａ，１１ｄのパターン幅よりも広い点が、図５の断面構成と異なる。

【0039】

式（２）及び式（３）によれば、内層部のコイルパターン１１ｂは、表層のコイルパターン１１ａよりも広いパターン幅を有することで、同じパターン幅の場合に比べて、電気抵抗Ｒ及び発熱量Ｐを低減できる。これにより、表層と比較して放熱性能が低い内層部のコイルパターン１１ｂの温度上昇を抑制できる。同様に、内層部のコイルパターン１１ｃは、表層のコイルパターン１１ｄよりも広いパターン幅を有することで、同じパターン幅の場合に比べて、電気抵抗Ｒ及び発熱量Ｐを低減できる。これにより、表層と比較して放熱性能が低い内層部のコイルパターン１１ｃの温度上昇を抑制できる。

【0040】

なお、内層部のコイルパターンは、表層のコイルパターンに比べて、厚いパターン厚を有し且つ広いパターン幅を有することで、内層部のコイルパターンの温度上昇を抑制する効果が高まる。

【0041】

このように、図６又は図７に示す断面構成を有することで、内層に配置された第二コイルパターンは、同一のパターン長（換言すれば、同一の単位長さ）で比較すると、表層に配置された第一コイルパターンよりも低い電気抵抗を有する。したがって、内層に配置された第二コイルパターンの温度上昇を抑制できる。

【0042】

なお、図３において、内層に配置されたコイルパターン１１ｂは、表層に配置されたコイルパターン１１ａよりも短いパターン長を有する。図３の場合、コイルパターン１１ｂのターン数は、約２ターンであり、コイルパターン１１ａのターン数は、約３ターンである。よって、式（２）及び式（３）によれば、図６又は図７に示す断面構成を有する図３において、内層部のコイルパターン１１ｂは、表層のコイルパターン１１ａよりも短いパターン長を有することで、同じパターン長の場合に比べて、電気抵抗Ｒ及び発熱量Ｐを低減できる。

【0043】

図８は、多層配線基板の第３断面構成例を示す断面図であり、図３及び図４におけるＡ－Ａ'の断面図である。多層配線基板９は、図８に示す断面を有してもよい。なお、図８では明示されていないが、内層部のコイルパターンは、表層のコイルパターンに比べて、厚いパターン厚を有し、又は、広いパターン幅を有してもよい。

【0044】

多層配線基板９の表層と内層とを接続し、かつ、表層のコイルパターンに導電的に接続されないビアは、多層配線基板９を貫通するスルーホールビア１２ｆでもよい。スルーホールビア１２ｆは、第一層３１、第二層３２、第三層３３及び第四層３４を貫通するサーマルビアである。図８に示す形態では、内層部のコイルパターン１１ｂ，１１ｃは、スルーホールビア１２ｆと絶縁ギャップを介して熱的に接続される（導電的には接続されていない）。これにより、全層を貫通するスルーホールビア１２ｆにより、内層部のコイルパターン１１ｂ，１１ｃの放熱性能を維持する。

【0045】

なお、内層部のコイルパターン１１ｂ，１１ｃのうち、一方は、スルーホールビア１２ｆに導電的に接続されないが、他方は、スルーホールビア１２ｆに導電的に接続されてもよい。

【0046】

図９は、第２実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板の第一層と第二層の上面図（平面図）であり、説明の便宜上、第二層を透過的に示している。図１０は、第２実施形態のコイルデバイスに使用される多層配線基板の第三層と第四層の上面図（平面図）であり、説明の便宜上、第三層及び第四層を透過的に示している。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。

【0047】

上記の第１実施形態は、コイルデバイスがインダクタ２に適用可能な構造である。これに対し、第２実施形態は、コイルデバイスがトランスに適用可能な構造である。

【0048】

図９において、コイルパターン１１ａは、第一表層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ａは、多層配線基板９の平面視において、端子４３に接続される一端からビア１２ａに接続される他端まで時計回りに外側から内側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。端子４３は、トランスの一次側巻線の一端に相当する。ビア１２ａは、第一層３１と第二層３２とを少なくとも導電的に接続するビアである。

【0049】

図９において、コイルパターン１１ｂは、第一内層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ｂは、多層配線基板９の平面視において、ビア１２ａに接続される一端から端子４４に接続される他端まで時計回りに内側から外側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。端子４４は、トランスの一次側巻線の他端に相当する。コイルパターン１１ｂは、コイルパターン１１ａに電気的に直列に接続されるが、コイルパターン１１ｃ及びコイルパターン１１ｄに導電的に接続されない。コイルパターン１１ａ及びコイルパターン１１ｂは、トランスの一次側巻線を構成する。

【0050】

図１０において、コイルパターン１１ｃは、第二内層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ｃは、多層配線基板９の平面視において、端子４５に接続される一端からビア１２ｄに接続される他端まで反時計回りに外側から内側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。端子４５は、トランスの二次側巻線の一端に相当する。ビア１２ｄは、第三層３３と第四層３４とを少なくとも導電的に接続するビアである。コイルパターン１１ｃは、コイルパターン１１ａ及びコイルパターン１１ｂに導電的に接続されない。

【0051】

図１０において、コイルパターン１１ｄは、第二表層パターンの一例であり、磁性コア１０の中脚１０ａが挿入される孔１３ａを１ターン以上で周回する。コイルパターン１１ｄは、多層配線基板９の平面視において、ビア１２ｄに接続される一端から端子４６に接続される他端まで反時計回りに内側から外側に延伸する渦巻き状の導体パターンである。端子４６は、トランスの二次側巻線の他端に相当する。コイルパターン１１ｄは、コイルパターン１１ｃに電気的に直列に接続されているが、コイルパターン１１ａ及びコイルパターン１１ｂに導電的に接続されない。コイルパターン１１ｃ及びコイルパターン１１ｄは、トランスの二次側巻線を構成する。

【0052】

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、内層に配置された第二コイルパターンは、同一のパターン長（換言すれば、同一の単位長さ）で比較すると、表層に配置された第一コイルパターンよりも低い電気抵抗を有する。これにより、内層に配置された第二コイルパターンの温度上昇を抑制できる。

【0053】

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0054】

例えば、コイルデバイスは、コモンモードフィルタなどのフィルタに適用されてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１ 電力変換装置
２ インダクタ
２ａ 寄生容量
３ 半導体スイッチ素子
４ ダイオード
５ コンデンサ
６ 負荷
７ 直流電圧源
８ コイルデバイス
９ 多層配線基板
１０ 磁性コア
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ コイルパターン
１２ ビア
１３ 孔
１４ 絶縁ギャップ
２０ 配線インダクタンス
３１ 第一層
３２ 第二層
３３ 第三層
３４ 第四層
４１，４２ 端子
５１，５２ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】