专利名称：开关电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及设置于电子设备内部的开关电源装置。
背景技术：
目前，在个人计算机等电子设备内载置的电源装置使用开关电源装置。该开关电源装置是直流稳定电源的一种，其构成是这样的，利用晶体管等半导体器件的高速开关作用将从商用电源或蓄电池等电源得到的直流变换成可听频率以上(数百kHz左右)的脉冲电压，控制其脉冲电压的脉宽及脉冲间隔，由此，输出恒定电压的直流。由于这样构成的开关电源装置的特征是与负荷的耗电变动无关，输出电压常保持恒定的同时，是较小型且轻量，而且高效率，所以尤其是在载置中央运算处理器(以下称为CPU)的各种信息设备或通信设备中，目前来说正在使用着。
图19是表示现有的开关电源装置一例构成的示意图。图19A是现有的开关电源装置的侧视图，图19B是现有的开关电源装置的俯视图。如图19所示，在现有的开关电源装置1000中，在包含构成规定电子电路那样地构成的多条布线的印刷电路基板P的中央部上配设变压器T。在上述印刷电路基板P的规定位置上分别配设开关控制电路U1、开关元件Q1及Q2、二极管D1及D2、电容器C1。而且，通过与在印刷电路基板P上设置的上述布线电连接地配设这些变压器T、开关控制电路U1、开关元件Q1及Q2、二极管D1及D2、电容器C1，构成开关电源装置1000。在这样构成的开关电源装置1000中，通过开关元件Q1及Q2的高速开关作用生成的脉冲电压施加在变压器T的初级绕组上。此时，在变压器的次级绕组上，根据初级绕组上所施加的脉冲电压的电压变化感应起相应的交流。而且，该感应的交流通过二极管D1及D2的整流作用整流，还通过由电容器C1抑制波动而得到的直流从开关电源装置1000的输出端子输出。此时，开关控制电路U1根据输出电压的变动，通过控制开关元件Q1及Q2的ON时间及OFF时间，进行动作以便使输出电压保持一定。因此，通过使用这样动作的开关电源装置1000，使对变动的负荷供给常保持恒定电压的直流成为可能。在这里，在图19例示的现有的开关电源装置1000中，采用在一块印刷电路基板P上全部配设变压器T、开关控制电路U1、开关元件Q1及Q2、二极管D1及D2、电容器C1等用于构成开关电源装置1000的全部电子部件等的构成(例如，日本国专利第3196187号公报)。
可是，近年来，对在个人计算机等信息设备或便携电话等的通信设备等电子设备上载置的CPU供电的电源供给条件，倾向于低电压大电流化。因此，即使对在上述信息设备或通信设备等载置的开关电源装置来说，也特别强烈要求得到大电流的直流输出。为了满足这样的要求，需要使配设于开关电源装置中的变压器的初级绕组内流过的电流大电流化。而且，为了高效率地传输该大电流的高频开关电流或在变压器次级绕组内感应起大电流的交流，需要使印刷电路基板的布线形成得较宽。更具体地说，在印刷线路基板上形成的尤其是与开关元件、变压器、整流元件及平滑元件等电连接的布线，需要用比现有的布线宽且短的布线形成。其理由是，使布线的寄生电感或表皮效应等的影响达到最低限，使开关电源装置内的电力损耗达到最低限。
另一方面，在从开关电源装置向CPU供电为大电流的情况下，需要考虑电连接开关电源装置和CPU的布线的电压降等的影响。而且，为了抑制电连接开关电源装置和CPU的布线的电压降等影响到最低限，需要配设得开关电源装置和CPU相互接近。更具体地说，需要尽量缩短电连线开关电源装置和CPU的布线的布线长度。而且，为了满足这样的要求，需要使开关电源装置尽可能小型化。
然而，在现有的开关电源装置1000中，采用在一块印刷电路基板P上二维状地配设用于构成开关电源装置1000的变压器T、开关元件Q1及Q2、整流元件D1及D2、电容器C1及开关控制电路U1等的构成。因此，为了高效率地传送如上述所示的大电流高频开关电流等而在印刷电路基板P上形成必要的充分线宽的布线的情况下，尤其是因为配设开关元件Q1及Q2、变压器T、二极管D1及D2及电容器C1等区域的电子部件等二维的安装密度低下，根据其安装密度的低下，需要使印刷电路基板大型化。并且，在现有的开关电源装置1000中，由于大小各异的电子部件等混合存在地来配设，所以在印刷电路基板P的上部产生未使用的空间区域。即，在现有的开关电源装置1000的构成中，产生所谓可输出低电压大电流的直流的高效开关电源装置小型化极其困难的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种与负荷的耗电无关、能以恒定电压供给低电压大电流的直流的高效且小型的开关电源装置。
而且，为了达到这些目的，本发明的开关电源装置，具有使直流断续而生成脉冲电压的开关电路、用磁芯使初级绕组和次级绕组进行磁耦合而成的变压器、具备构成上述初级绕组和上述次级绕组的布线的多层布线基板、对交流进行整流的整流电路、抑制波动的平滑电路和控制上述平滑电路的输出电压的控制电路，将上述脉冲电压施加在上述初级绕组的第一连接部，利用上述整流电路对在上述次级绕组的第二连接部感应的交流进行整流，并且用上述平滑电路进行平滑，将所得到的直流输出，其特征在于上述多层布线基板至少具备上述开关电路和上述整流电路并且配设在主布线基板上，并且在上述主布线基板上配设上述控制电路。在此，在本说明书中，直流或交流指的是直流或交流的电压或电流。
通过作成这样的结构，不考虑与用于构成控制电路等的其它布线之间的相互关系，可以任意地设计流过有在变压器初级绕组内流过的大电流的高频开关电流及在次级绕组内感应的大电流交流等的布线。即，由于可以根据需要用宽线且短布线形成用于构成开关电路、变压器、整流电路及平滑电路的布线，所以可把布线的导体电阻、表皮效应及寄生电感等坏影响抑制到最小限。此外，由于构成开关电源装置的有源元件及无源元件等在开关电源装置内部进行三维配设，所以可使不使用的空间区域飞跃地减少。其结果是，得到可容易地构成与负荷的耗电无关、能以恒定电压供给低电压大电流的直流的高效率且小型的开关电源装置这样的效果。
上述磁芯具备中柱部，在上述中柱部的短轴方向，在该中柱部两侧配置上述变压器的上述第一连接部和上述第二连接部也可以。
通过作成这样的结构，不降低在多层布线基板上配设的有源元件及无源元件等的安装密度，可能确保变压器的第一连接部和第二连接部之间电绝缘距离。其结果是，得到可容易地构成电可靠性及安全性优异的小型开关电源装置这样的效果。
分别在上述第一连接部侧配设上述开关电路、在上述第二连接部侧配设上述整流电路，上述第一连接部和上述开关电路、以及、上述第二连接部和上述整流电路分别具有并配设直接电连接的部分也可以。
通过作成这样的结构，由于可使得用于连接开关电路、整流电路及平滑电路等和变压器第一连接部或第二连接部的布线极短地形成，所以可进一步有效地抑制起因于这些布线的导体电阻、表皮效应及寄生电感等造成的坏影响。其结果是，得到可容易地构成电可靠性及安全性更加优异的小型开关电源装置这样的效果。另外，由于可部分地省略用于连接开关电路、整流电路及平滑电路等和变压器的第一连接部或第二连接部的布线，所以可更加有效地抑制起因于印刷电路基板布线的导体电阻、表皮效应及寄生电感等造成的坏影响。其结果是，得到可容易地构成电可靠性及安全性更加优异的小型开关电源装置这样的效果。
上述多层布线基板配设在上述主布线基板的第一主面上，上述控制电路配设在上述主布线基板的第二主面上也可以。
通过作成这样的结构，即使是构成电路结构复杂的控制电路的情况或者使用较多大小各异的多个有源元件及无源元件构成控制电路的情况，也可得到不降低这些元件等的安装密度、在小区域可构成控制电路这样的效果。
在上述主布线基板的第二主面上也可以只配设上述控制电路。
通过作成这样的结构，即使在构成电路结构复杂的控制电路的情况或者使用较多大小各异的多个有源元件及无源元件构成控制电路的情况，也能够不降低这些元件等的安装密度，在小区域更加容易地构成控制电路。此外，由于控制电路完全地与开关元件等高频噪声源屏蔽开，所以控制电路动作的可靠性提高。其结果是，得到可容易地构成电可靠性及安全性更加优异、且不产生误动作的小型开关电源装置这样的效果。
上述控制电路具备为了从上述开关电路生成上述脉冲电压而进行驱动的驱动部，上述驱动部，在上述主布线基板上，配设在相对于上述开关电路实质上成为最短距离的位置上，并且实质上用最短距离的布线与上述开关电路连接也可以。
上述控制电路具备为了对上述整流电路进行上述整流而进行驱动的驱动部，上述驱动部，在上述主布线基板上，配设在相对于上述整流电路实质上成为最短距离的位置上，并且实质上用最短距离的布线与上述整流电路连接也可以。
通过作成这样的结构，使布线中存在的寄生电感成为最小，据此使降低布线的电流限制作用成为可能。因此，可得到高速开关，得到可降低开关损耗这样的效果。
另外，本发明的开关电源装置，具有使直流断续而生成脉冲电压的开关电路、用磁芯使初级绕组和次级绕组进行磁耦合而成的变压器、具备构成上述初级绕组和上述次级绕组的布线的多层布线基板、对交流进行整流的整流电路、抑制波动的平滑电路和控制上述平滑电路的输出电压的控制电路，将上述脉冲电压施加在上述初级绕组的第一连接部，利用上述整流电路对在上述次级绕组的第二连接部感应的交流进行整流，并且用上述平滑电路进行平滑，将所得到的直流输出，其特征在于上述开关电源装置具有隔着由至少包含电绝缘性树脂和填料的混合物形成的电绝缘性构件将大体呈二维状地形成的布线层和放热板叠层而成的引线框基板，在上述引线框基板的上述布线层上配设至少具备上述开关电路和上述整流电路的上述多层布线基板。
通过作成这样的结构，在开关电源装置的工作中，可通过引线框基板将尤其是从开关元件、变压器、整流元件等产生的热向开关电源装置的外部放出。即，即使在使开关电源装置长时间工作的情况下，也可使开关元件、变压器，整流元件等的温度成为较低的温度且稳定。其结果是，开关电源装置可以长时间稳定地工作。此外，也得到降低开关元件、整流元件等半导体元件的经时热破坏这样的效果。
上述磁芯具备中柱部，在上述中柱部的短轴方向，在该中柱部两侧配置上述变压器的上述第一连接部和上述第二连接部也可以。
通过作成这样的结构，可不降低在多层布线基板上配设的有源元件及无源元件的安装密度，而确保变压器的第一连接部和第二连接部的电绝缘距离。其结果是，得到可容易地构成电可靠性及安全性优异的小型开关电源装置这样的效果。
分别在上述第一连接部侧配设上述开关电路、在上述第二连接部侧配设上述整流电路，上述第一连接部和上述开关电路、以及、上述第二连接部和上述整流电路分别具有并配设直接电连接的部分也可以。
通过作成这样的结构，由于可使得用于连接开关电路、整流电路及平滑电路等和变压器第一连接部或第二连接部的布线极短地形成，所以可进一步有效地抑制起因于这些布线的导体电阻、表皮效应及寄生电感等造成的坏影响。其结果是，得到可容易地构成电可靠性及安全性更加优异的小型开关电源装置这样的效果。另外，由于可部分地省略用于连接开关电路、整流电路及平滑电路等和变压器的第一连接部或第二连接部的布线，所以可更加有效地抑制起因于印刷电路基板布线的导体电阻、表皮效应及寄生电感等造成的坏影响。其结果是，得到可容易地构成电可靠性及安全性更加优异的小型开关电源装置这样的效果。
也可以利用大体按垂直方向延伸的上述布线层的一部分连接上述多层布线基板的布线和上述引线框基板的上述布线层。
通过作成这样的结构，得到可降低多层布线基板的布线和引线框基板的布线层之间的电连接电阻这样的效果。此外，得到可有效地将从多层布线基板及配设于多层布线基板上的电子部件等产生的热放热于引线框基板这样的效果。
上述电绝缘性树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、氟树脂、聚酯、聚苯醚或聚酰亚胺中的任一种。
通过作成这样的结构，可使引线框基板的耐热性及电特性等提高。此外，这些电绝缘性树脂容易购得。其结果是，得到可容易地构成电特性及可靠性优异的引线框基板这样的效果。
上述填料也可以是氧化铝、氧化镁、氮化硼、氮化铝、二氧化硅、碳化硅或铁氧体中的任一种。
通过作成这样的结构，可显著提高引线框基板的热传导率。此外，这些无机填料可容易购得。其结果是，得到可容易地构成热传导率高、将从开关元件、变压器、整流元件等产生的热可高效地散热到开关电源装置外部的引线框基板这样的效果。
就本发明的上述目的、其它目的、特征及优点来说，可参照附图，从以下优选的实施方式的详细说明中了解清楚。
图1是示意性地表示了本发明第一实施方式的开关电源装置结构的立体图。
图2是示意性地表示了本发明第一实施方式的开关电源装置结构的侧视图。
图3是示意性地表示了图1及图2所示的开关电源装置的变压器内部结构的剖面图，图3A是示意性地表示了构成变压器的磁芯的X方向的垂直剖面的剖面图，图3B是示意性地表示了构成变压器的磁芯的Y方向的水平剖面的剖面图。
图4是本发明第一实施方式的采用了正向型变换电路的开关电源装置的电路图。
图5是示意性地表示本发明第一实施方式的其它开关电源装置构造的立体图。
图6是本发明第一实施方式的采用了正向型变换电路的其它开关电源装置的电路图。
图7是本发明第一实施方式的采用了半桥型变换电路的开关电源装置的电路图。
图8是示意性地表示本发明第一实施方式的具备二组功率模块及平滑电路的开关电源装置构造的立体图。
图9是示意性地表示本发明第一实施方式的在开关电路附近配置了驱动部的开关电源装置结构的构成图，图9A是俯视图，图9B是侧视图，图9C是仰视图。
图10是示意性地表示了图9所示的开关电源装置的控制电路结构的方框图。
图11是示意性地表示本发明第二实施方式的开关电源装置构造的立体图。
图12是示意性地表示图11所示的开关电源装置构造的侧视图。
图13是本发明第三实施方式的采用了正向型变换电路的开关电源装置的电路图。
图14是本发明第三实施方式的采用了半桥型变换电路的开关电源装置的电路图。
图15是示意性地表示了本发明第三实施方式的在开关电路及整流电路附近配置各驱动部的开关电源装置结构的构成图，图15A是俯视图，图15B是侧视图，图15C是仰视图。
图16是示意性地表示本发明第四实施方式的开关电源装置构造的侧视图。
图17是示意性地表示本发明第四实施方式的其它开关电源装置构造的侧视图。
图18是示意性地表示本发明第五实施方式的开关电源装置构造的侧视图。
图19是示意性地表示了现有的开关电源装置构造的构成图，图19A是侧视图，图19B是俯视图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式加以说明。
(第一实施方式)图4是本发明第一实施方式的开关电源装置100的电路图。如图4所示，本实施方式所示的开关电源装置100具有输入平滑电容器6a及6b、n沟道型MOS形场效应晶体管(以下，称为“MOSFET”)8a及8b、具有变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b(绕组比N∶1)和变压器用磁芯9c而成的变压器9、第一二极管10a及第二二极管10b、电感器13、输出平滑电容器7、控制电路17所构成。而且，电连接各自的有源元件及无源元件等，以便形成规定的电路，由此构成开关电源装置100。
利用图4对本实施方式所示的开关电源装置100的电路图详细地加以说明。从外部施加的电压VIN的直流，分别施加到输入平滑电容器6a及6b的两端子上。然后，输入平滑电容器6a及6b各自一个端子与变压器9的变压器用初级绕组9a的一个端子连接，而且，输入平滑电容器6a及6b的另一个端子各自与MOSFET8a及8b的源极端子连接。而变压器9的变压器用初级绕组9a另一端子与MOSFET8a及8b的漏极端子连接。MOSFET8a及8b的栅极端子通过布线101与控制电路17连接。
变压器9的变压器用次级绕组9b通过变压器用磁芯9c与变压器用初级绕组9a磁耦合。因此，在变压器用次级绕组9b上根据变压器用初级绕组9a上施加的电压变化产生交流。该变压器9的变压器用次级绕组9b一个端子与第一二极管10a的阳极端子连接。变压器9的变压器用次级绕组9b的另一端子与第二二极管10b的阳极端子连接。而且，第一二极管10a的阴极端子和第二二极管10b的阴极端子相互连接，而且还与电感器13的一个端子(输入侧)连接。该电感器13另一端子(输出侧)与输出平滑电容器7的一个端子连接，该输出平滑电容器7另一端子与第二二极管10b的阳极端子连接。从输出平滑电容器7的两端输出电压VOUT的直流。
图1是示意性地表示本实施方式的开关电源装置100构造的立体图。图2是示意性地表示图1所示的开关电源装置100构造的侧视图。而且，图3是示意性地表示了用图1及图2所示的开关电源装置100的变压器9的内部构造的剖面图，图3A是示意性地表示了构成变压器9的变压器用磁芯9c的X方向的垂直剖面的剖面图，图3B是示意性地表示了构成变压器9的变压器用磁芯9c的Y方向的水平剖面的剖面图。如图1所示那样地定义X轴方向及Y轴方向。
如图1及图2所示，在本实施方式的开关电源装置100上，在具有连接端子5a～5d的主印刷电路基板1上的规定位置上配置并构成具有连接端子4a～4d的多层印刷电路基板2、电感器13、输出平滑电容器7和控制电路17。
多层印刷电路基板2由环氧树脂或聚酰亚胺树脂等热固性树脂和玻璃布和布线构成。而且，作为该多层印刷电路基板2构成要素的未图示的布线，由用于以形成规定电路的方式电连接配设在多层印刷电路基板2上的多个半导体元件等的多个布线、和用于构成后述的变压器9的变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b来构成。以下，对用于构成变压器9的上述变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b加以说明。
如图1及图2所示，多层印刷电路基板2区分为初级侧逆变器区域a、变压器绕组区域b和次级侧整流区域c的三个区域。而且，在多层印刷电路基板2的变压器绕组区域b的内部形成上述变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b，在多层印刷电路基板2的各层上形成的螺旋状的布线隔着电绝缘构件14相互叠层，而且，通过由通孔11或12立体且电连接来构成。在此，利用图3更加详细地说明变压器9的内部构造。如图3A及图3B所示，在多层印刷电路基板2的变压器绕组区域b的规定位置上形成规定形状的贯通孔16。用铁氧体等材料构成的变压器用磁芯9c如下这样配设，即，在上述贯通孔16的内部嵌入上述变压器用磁芯9c的中柱部9d，包围多层印刷电路基板2。中柱部9d的矩形短边在这里具有以圆弧状构成的剖面形状。中柱部9d的剖面形状不限于上述剖面形状，例如也可以具有圆形、矩形或椭圆形等形状。另一方面，在多层印刷电路基板2的上述贯通孔16的外周部上配设如所述地形成的变压器用初级绕组9a及变压器用次级绕组9b。该变压器用初级绕组9a及变压器用次级绕组9b在贯通孔16的周围分别以螺旋状来配设。变压器用初级绕组9a及变压器用次级绕组9b各自的末端部，即，变压器用初级绕组9a和有源元件或无源元件等在这里未图示的连接部(以下称为“第一连接部”)、和、变压器用次级绕组9b和有源元件或无源元件等在这里未图示的连接部(以下称为“第二连接部”)位于成为按照以中柱部9d介于中间地隔离那样的配置关系。而且，这些变压器用初级绕组9a及变压器用次级绕组9b通过变压器用磁芯9c的中柱部9d进行磁耦合。即，在变压器9的变压器用次级绕组9b的第二连接部，按照在变压器9的变压器用初级绕组9a的第一连接部施加的电压来产生交流。以上，在多层印刷电路基板2上构成的变压器9的结构具有如下的重要特征点，即，如上那样配设有变压器用磁芯9c、变压器用初级绕组9a及变压器用次级绕组9b、和通孔11及12等，使第一连接部和第连接部形成上述的配置关系。
另一方面，如图1及图2所示，在多层印刷电路基板2的第一主面2a及第二主面2b的初级侧逆变器区域a上安装着MOSFET8a及8b、以及输入平滑电容器6a及6b。这些MOSFET8a及8b以及输入平滑电容器6a及6b，在初级侧逆变器区域a，配设在从变压器用初级绕组9a引出的未特别图示的连接端子附近。在多层印刷电路基板2的第一主面2a及第二主面2b的次级侧整流区域c上安装第一二极管10a和第二二极管10b。这些二极管10a及10b在次级侧整流区域c配设在从变压器用次级绕组9b引出的未特别图示的连接端子附近。而且，输入平滑电容器6a及6b、MOSFET8a及8b、和变压器9的变压器用初级绕组9a通过由多层印刷电路基板2上形成的未特别图示的多个布线按照构成规定电路那样电连接，形成逆变电路。此外，第一二极管10a、第二二极管10b和变压器9的变压器用次级绕组9b通过由多层印刷电路基板2上形成的未特别图示的多个布线按照构成规定电路那样电连接，构成整流电路。连接端子4a及4b是用于在输入平滑电容器6a及6b两端上施加直流的主印刷电路基板1和多层印刷电路基板2的连接端子。连接端子4c及4d是用于在后述的平滑电路上施加直流的主印刷电路基板1和多层印刷电路基板2的连接端子。然后，在多层印刷电路基板2上形成变压器9，而且通过如上述所示地配设有源元件及无源元件以及连接端子4a～4d，构成功率模块18。
如图2所示，在主印刷电路基板1的第一主面1a上，在各自规定的位置上配设功率模块18、电感器13和输出平滑电容器7。在主印刷电路基板1的第二主面1b上形成由多个有源元件及无源元件构成的控制电路17。而且，电感器13和输出平滑电路7通过在主印刷电路基板1上形成的未特别图示的多个布线，按照构成规定电路那样进行电连接，形成平滑电路。连接端子5a及5b是用于在连接端子4a及4b上施加直流并且与外部设备连接的连接端子。连接端子5c及5d是用于在CPU等外部元件等上施加直流的连接端子。
在本实施方式中，表示用于输出使用正向型变换电路的较小电流直流的开关电源装置，然而，为了输出更大电流的直流，通过多个并联连接开关元件及整流元件的结构，使本发明的效果更进一步提高。以下，对各自并联连接开关元件及整流元件结构的本发明的实施方式的其它开关电源装置加以说明。
图6是本发明的第一实施方式的其它开关电源装置200的电路图。如图6所示，本实施方式的其它开关电源装置200具有输入平滑电容器6a、并联连接的n沟道型MOS FET 8a～8d、具有变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b(绕组比N∶1)和变压器用磁芯9c而成的变压器9、并联连接的第一二极管10a及10b、并联连接的第二二极管10c及10d、电感器13、输出平滑电容器7和控制电路17所构成。而且，通过电连接各自的有源元件及无源元件等而形成规定的电路，构成开关电源装置200。
使用图6对本实施方式的其它开关电源装置200的电路图加以详细说明。从外部所施加的电压VIN的直流分别施加到输入平滑电容器6a的两端子上。而且，输入平滑电容器6a的一个端子与变压器9的变压器初级绕组9a的一个端子连接，而且，输入平滑电容器6a的另一端子与MOSFET8a～8d各自的源极端子连接。而变压器9的变压器初级绕组9a的另一端子与MOSFET8a～8d各自的漏极端子连接。MOSFET8a～8d各自的栅极端子通过布线101与控制电路17连接。
变压器9的变压器用次级绕组9b通过变压器用磁芯9c与变压器用初级绕组9a进行磁耦合。因此，在变压器用次级绕组9b上，根据施加在变压器用初级绕组9a上的电压变化而产生交流。该变压器9的变压器用次级绕组9b的一个端子与第一二极管10a及10b的阳极端子连接。变压器9的变压器用次级绕组9b的另一端子与第二二极管10c及10d的阳极端子连接。而且，第一二极管10a及10b的阴极端子和第二极管10c及10d的阳极端子相互连接，而且还与电感器13的一个端子(输入侧)连接。该电感器13的另一端子(输出侧)与输出平滑电容器7的一个端子连接，该输出平滑电容器7的另一端子与第二二极管10c及10d的阳极端子连接。从输出平滑电容器7的两端输出电流VOUT的直流。
图5是示意性地表示本实施方式的其它开关电源装置200构造的立体图。
如图5所示，本实施方式的其它开关电源装置200，在具有连接端子5a～5d的主印刷电路基板1的规定位置上设置具有连接端子4a～4d的多层印刷电路基板2、电感器13、输出平滑电容器7和在图5中未图示的控制电路17。而且，在这样构成的这一点上，具有与本实施方式所示的开关电源装置100相同结构。然而，如图6所示，在本实施方式的其它开关电源装置200中，这样来构成，即，分别并联地连接MOSFET8a～8d、第一二极管10a及10b和第二二极管10c及10d。因此，图5所示的开关电源装置200，在多层印刷电路基板2上安装四个MOSFET8a～8d和四个二极管10a～10d，这一点与本实施方式所示的开关电源装置100不同。由于其它部分都与本实施方式的开关电源装置100的情况相同，在这里省略其详细说明。
其次，对这样构成的开关电源装置100及开关电路装置200的动作加以说明。在本实施方式所示的开关电源装置100和其它开关电源装置200中，只在开关元件和整流元件是否各自并联连接这一点上不同，开关电源装置100及开关电源装置200的基本动作是相同的。因此，以下对本实施方式的开关电源装置100的动作加以说明。
如果在设置于主印刷电路基板1上的连接端子5a及5b上施加直流，则该直流通过在主印刷电路基板1上形成的未特别图示的布线和连接端子4a和4b，施加到输入平滑电容器6a及6b两端。然后，MOSFET8a及8b通过由控制电路17输出的通信号进行动作，在变压器9的变压器用初级绕组9a上施加脉冲状电压。此时，在变压器9的变压器用次级绕组9b上根据施加在变压器用初级绕组9a上的脉冲状电压的变化感应出交流。变压器9的变压器用次级绕组9b两端产生的交流通过由第一及第二二极管10a～10b进行整流，变换为直流。然后，该直流通过在多层印刷电路基板2上设置的连接端子4c及4d和在主印刷电路基板1上形成的未特别图示的布线施加到由电感器13和输出平滑电容器7构成的平滑电路上。其理由是，通过第一及第二二极管10a～10b进行整流得到的直流中包含波动(交流成分)，是为了抑制该波动用的。这样一来，通过平滑电路抑制了波动的直流从在主印刷电路基板1上设置的连接端子5c及5d输出到开关电源装置100的外部。
上述输出平滑电容器7两端的输出电压由控制电路17常时监视，该控制电路17使接通信号改变以便稳定输出电压，控制MOSFET8a及8b的开关动作的通断比。通过控制电路17这样进行动作，使从开关电源装置100输出的直流的输出电压稳定化。
在这里，在本实施方式中，多层印刷电路基板2具备上述逆变电路和上述整流电路，而且配设在主印刷电路基板1的第一主面1a上。控制电路17配设在主印刷电路基板1的第二主面1b上。因此，通过可灵活运用在控制电路17中为必要的微细布线和在功率部中为必要的非微细布线，得到使电路元件等的安装密度飞跃上升、使开关电源装置100小型化成为可能这样的效果。具体地讲，使体积比约为30％的小型化成为可能。此外，使流过大电流的高频开关电流的布线进行短布线化成为可能，例如使变压器9的变压器用次级绕组9b和二极管10a及10b之间的布线内几乎完全不存在寄生电感成为可能。此外，即使在开关电源装置100的开关频率上升到现有方式以上的情况下，也可抑制表皮效应等的影响。此外，可抑制变压器用初级绕组9a及变压器用次级绕组9b断开时的浪涌电压。由于物理地隔离了大电流高频开关电流流过的电流线路和流过控制电路的小电流的电流线路，所以得到控制电路17难以受到噪声影响这样的效果。更具体地讲，例如在使开关电源装置100的输出电压低电压化的情况下，通过上述的降低噪声效应，可得到更进一步稳定的输出电压的直流。在使开关电源装置100的输出电流大电流化的情况下，通过各元件间的布线图案的短布线化，可降低功率损耗。在把开关电源装置100的输出电压变更为其它电压的情况下，可以只更换功率模块18，因此使开关电源装置100的制造性变得容易，而且得到低成本化这样有利的效果。由于在功率模块18和主印刷电路基板1之间的电流传输大体成为直流，所以得到可以避免由电源模块18和主印刷电路基板1之间的连接产生的寄生电感问题这样的效果。
在本实施方式的开关电源装置100及200中，表示作为开关元件使用MOSFET8a～8d的形态，但也可以使用双极型晶体管或绝缘栅极双极型晶体管(以下，称为“IGBT”)等取代MOSFET8a～8d。就多层印刷电路基板2及主印刷电路基板1来说，表示了使用热固性树脂或玻璃布的结构，然而也可以是使用热固性树脂和无机填料的结构。
在本实施方式中，表示了用正向型变换电路作为主电路的形态，但也可以是使用图7所示那样的半桥型变换电路的构成。由于通过作成这样的结构，可以减小变压器9的变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b之间的漏电感，所以在变压器用初级绕组9a内流过大电流的情况下也可以得到几乎不发生浪涌电压这样的优点。在这种情况下，也得到可减小变压器用初级绕组9a的绕组数这样的优点。不限于正向型变换电路及半桥型变换电路，也可以作成用其它变换电路的结构。
在本实施方式中，作成在一块主印刷电路基板1上配设一组功率模块18及平滑电路的结构，但也可以如图8所示那样作成在一块主印刷电路基板1上具有二组功率模块18及平滑电路的开关电源装置300那样的结构。虽未特别图示，但也可以使二组功率模块18一体化，作为一组电源模块配设在主印刷电路基板1上的结构。即，本发明的效果与在主印刷电路基板1上载置的功率模块18的数量或所形成的电路无关，在各种实施方式中同样地可以得到。
另一方面，在本实施方式中，通过使MOSFET8a及8b的开关速度实现高速化，可使开关时所产生的耗电降低。在这种情况下，为了使MOSFET8a及8b的开关速度实现高速化，需要降低电连接MOSFET8a及8b和用于使这些MOSFET8a及8b进行开关动作的驱动部的布线中存在的寄生电感。即，因为通过降低寄生电感，可降低布线中的电流抑制作用，所以使高速的开关成为可能，可降低开关损耗。
以下，对于为了使开关损耗降低而具备较佳结构的开关电源装置的实施方式加以说明。
图9是示意性地表示了本实施方式的在开关电路附近配置了驱动部的开关电源装置的结构图，图9A是俯视图，图9B是侧视图，图9C是仰视图。
如图9A及图9B所示，本实施方式的开关电源装置400的结构是，在具有连接端子5a～5d的主印刷电路基板1的规定位置上具备具有输入平滑电容器6a及6b和MOSFET8a及8b和变压器9和二极管10a及10b的多层印刷电路基板2、电感器13、输出平滑电容器7和在图9B中未图示的控制电路。即，本实施方式的开关电源装置400具有与图4所示的电路结构同样的电路结构，而且具有在多层印刷电路基板2的第一主面2a上配设图2所示的MOSFET8b及二极管10b的结构。而且，如图9B及图9C所示，在本实施方式的开关电源装置400中，在主印刷电路基板1的第二主面1b上的与多层印刷电路基板2厚度方向上的MOSFET8a及8b相对向的位置上配设用于使MOSFET8a及8b进行开关动作的驱动部21a及21b。即，驱动部21a及21b配设在主印刷电路基板1的第二主面1b上在相对于MOSFET8a及8b实质上成为最短距离的位置上。在如图9A～图9C所示的实施方式中，MOSFET8a及8b和驱动部21a及21b，通过在这里未图示的主印刷电路基板1内的通孔和导线等的布线25a和在这里未图示的多层印刷电路基板2内的通孔，相互电连接。即，利用实质上是最短距离的布线，MOSFET8a及8b和驱动部21a和21b相互连接。从这一点上来看，本实施方式所示的开关电源装置100的结构与开关电源装置400的结构不同。而其它方面，由于与本实施方式的开关电源装置100的情况相同，所以在这里省略详细的说明。
在本实施方式中，驱动部21a及21b在图2所示的控制电路17内构成。
图10是示意性地表示了图9所示的开关电源装置的控制电路内部结构的方框图。
如图10所示，本实施方式的开关电源装置400所具备的控制电路17包括将基准电压Vstd.和输出电压VOUT之间的电压差进行放大的误差放大器22；根据从该误差放大器22输出的输出信号，输出PWM信号的PWM信号发生部23；根据从该PWM信号发生部23输出的输出信号输出用于使MOSFET8a及8b进行开关动作的栅极信号的驱动部24(相当于图9中的驱动部21a及21b)。在这里，驱动部24具有推挽连接NPN型晶体管及PNP型晶体管的结构。而且，与图4所示的输出平滑电容器7的两端子连接的布线104，与误差放大器22的输入端子连接。在这种情况下，在误差放大器22的一个端子上还施加着基准电压Vstd.。此外，误差放大器22和PWM信号发生部23连接，PWM信号发生部23和驱动部24(驱动部24的各晶体管的基极端子)连接。利用布线101来连接驱动部24(驱动部24的各晶体管的发射极端子)和MOSFET8a及8b的栅极端子。
如果在如图10所示那样构成的控制电路17中将通过布线104所施加的开关电源装置400的输出电压施加到误差放大器22上，则对其所施加的电压和基准电压Vstd.的电压差进行放大，作为误差信号输出。于是，从PWM信号发生部23根据所输入的误差信号而输出控制了占空系数的PWM信号。驱动部24以规定放大率对该PWM信号发生部23输出的PWM信号进行放大。该放大了的PWM信号经布线101施加到MOSFET8a及8b的栅极端子上。由此，MOSFET8a及8b进行开关动作，以便使开关电源装置400的输出电压稳定化。
在具有这样结构的开关电源装置400中，因为MOSFET8a及8b和驱动部21a及21b成为最短距离地配置，而且利用最短距离的布线连接，所以可使电连接MOSFET8a及8b和驱动部21a及21b的布线中存在的寄生电感降低。而且，因为由此可使布线中的电流抑制作用降低，所以使MOSFET8a及8b的高速开关动作成为可能，与图19所示的现有的二维状地配置电子部件的开关电源装置1000的情况相比，可降低开关元件中的开关损耗。
(第二实施方式)图11是示意性地表示本发明第二实施方式的开关电源装置500构造的立体图。图12是示意性地表示了图11所示的开关电源装置500构造的侧视图。
本实施方式所示的开关电源装置500的电路图与第一实施方式所示的开关电源装置100的电路图是相同的。因此，在这里省略本实施方式的开关电源装置500的电路图及动作的说明。可是，本实施方式的开关电源装置500的结构与第一实施方式的开关电源装置100相比，电感器13的形态及配设位置和输出平滑电容器7的配设位置分别不同。因此，关于本实施方式所示的开关电源装置500的构造，一边与第一实施方式所示的开关电源装置100进行比较，一边作以下说明。
如图11及图12所示，本实施方式的开关电源装置500的结构是，在具有连接端子5a～5d的主印刷电路基板1上的规定位置上具备具有连接端子4a～4d的多层印刷电路基板2、和控制电路17。而且，在多层印刷电路基板2上形成有电感器13。输出平滑电容器7配设在多层印刷电路基板2上的规定位置上。
多层印刷电路基板2划分为初级逆变器区域a、变压器绕组区域b、次级侧整流区域c和次级侧平滑区域d四个区域。而且，用于构成电感器13的电感器用绕组13a在多层印刷电路基板2的次级侧平滑区域d的内部形成。该电感器用绕组13a，例如，在多层印刷电路基板2的各层上形成的螺旋状的布线隔着电绝缘构件14相互叠层，而且，通过由未特别图示的通孔立体且电连接地构成。而且，与第一实施方式所示的变压器9的情况同样，由铁氧体等材料构成的电感器用磁芯13b配设在多层印刷电路基板2上，由此形成电感器13。
另一方面，在多层印刷电路基板2的第一主面2a及第二主面2b的初级侧逆变器区域a，安装MOSFET8a及8b、以及输入平滑电容器6a及6b。这些MOSFET8a及8b、以及输入平滑电容器6a及6b，在初级侧逆变器区域a，配设在从变压器用初级绕组9a引出的未特别图示的连接端子附近。在多层印刷电路基板2的第一主面2a及第二主面2b的次级侧整流区域c，安装第一二极管10a和第二二极管10b。这些二极管10a～10b，在次级侧整流区域c，配设在从变压器用次级绕组9b引出的未特别图示的连接端子附近。在多层印刷电路基板2的第一主面2a的次级侧平滑区域d，配设电感器13和输出平滑电容器7。而且，输入平滑电容器6a及6b和MOSFET8a及8b和变压器9的变压器用初级绕组9a，通过由在多层印刷电路基板2上形成的未特别图示的多个布线，构成规定电路那样地电连接，形成逆变电路。第一二极管10a、第二二极管10b和变压器9的变压器用次级绕组9b，通过由在多层印刷电路基板2形成的未特别图示的多个布线，构成规定电路那样地电连接，构成整流电路。而且，电感器13和输出平滑电容器7，通过由在多层印刷电路基板2上形成的未特别图示的多个布线，构成规定电路那样地电连接，构成平滑电路。连接端子4a及4b是用于在输入平滑电容器6a及6b两端上施加直流的主印刷电路基板1和多层印刷电路基板2的连接端子。连接端子4c及4d是用于在主印刷电路基板1的连接端子5c及5d上施加输出平滑电容器7的输出的主印刷电路基板1和多层印刷电路基板2的连接端子。在多层印刷电路基板2上形成有变压器9及电感器13，而且通过如上述所示那样配设有源元件及无源元件及连接端子4a～4d，构成功率模块18。
如图12所示，在主印刷电路基板1的第一主面1a上配设功率模块18。在主印刷电路基板1的第二主面1b上形成由多个有源元件及无源元件构成的控制电路17。连接端子5a及5b是用于在连接端子4a及4b上施加直流而与外部设备连接的连接端子。连接端子5c及5d是用于在CPU等外部元件上施加直流的连接端子。
即使在这样构成的开关电源装置500中，也与第一实施方式所示的开关电源装置100同样地进行动作的同时，可以得到同样的效果。而且，其它方面与第一实施方式是同样的。
(第三实施方式)图13是本发明第三实施方式的开关电源装置的电路图。如图13所示，本实施方式所示的开关电源装置包含如下部件，即输入平滑电容器6a及6b、n沟道型MOSFET8a及MOSFET8b、具有变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b(绕组比N∶1)和变压器用磁芯9c而成的变压器9、作为第一整流元件发挥功能的MOSFET8c、作为第二整流元件发挥功能的MOSFET8d、电感器13、输出平滑电容器7和控制电路17。而且，通过电连接各自的有源元件及无源元件等来形成规定的电路，构成开关电源装置。
使用图13对本实施方式所示的开关电源装置的电路图详细地加以说明。从外部所施加的电压VIN的直流分别施加到输入平滑电容器6a及6b的两端子上。而且，输入平滑电容器6a及6b各自的一个端子与变压器9的变压器用初级绕组9a的一个端子连接，此外，输入平滑电容器6a及6b各自的另一端子与MOSFET8a及8b的源极端子连接。变压器9的初级绕组13a的另一端子与MOSFET8a及MOSFET8b的漏极端子连接。MOSFET8a及MOSFET8b的栅极端子通过布线101与控制电路17连接。
变压器9的变压器用次级绕组9b通过变压器用磁芯9c与变压器用初级绕组9a磁耦合地连接。因此，在变压器用次级绕组9b中根据施加在变压器用初级绕组9a上的电压变化而产生交流。该变压器9的变压器用次级绕组9b的一个端子与MOSFET8c的源极端子连接。变压器9的变压器用次级绕组9b的另一端子与MOSFET8d的源极端子连接。而且，MOSFET8c的漏极端子和MOSFET8d的漏极端子相互连接，而且还与电感器13的一个端子(输入侧)连接。该电感器13的另一端子(输出侧)与输出平滑电容器7的一个端子连接，该输出平滑电容器7的另一端子与MOSFET8d的源极端子连接。从输出平滑电容器7的两端输出电压VOUT的直流。MOSFET8c及MOSFET8d的栅极端子通过布线102及布线103与控制电路17连接。
本实施方式的开关电源装置的结构，只在把第一实施方式所示的开关电源装置100的二极管10a及10b换成MOSFET8c及MOSFET8d这一点不同。然而，第一实施方式所示的开关电源装置100和本实施方式所示的开关电源装置，在外观上实质是相同的。因此，省略本实施方式的开关电源装置构造的说明。第一实施方式所示的开关电源装置100和本实施方式所示的开关电源装置，其动作有很大不同。因此，以下对本实施方式所示的开关电源装置的动作，一边与第一实施方式所示的开关电源装置100进行比较，一边加以说明。
在输入平滑电容器6a及6b两端上所施加的直流，通过由控制电路17输出的接通信号使MOSFET8a及MOSFET8b进行开关动作，产生断续。其结果是，在变压器9的变压器用初级绕组9a上施加脉冲状电压。此时，在变压器9的变压器用次级绕组9b中感应出根据在变压器用初级绕组9a上所施加的脉冲状电压而产生的交流。在变压器9的变压器用次级绕组9b两端产生的交流，通过作为整流元件发挥功能的MOSFET8c及MOSFET8d被整流为包含波动的直流。而且，通过用电感器13及输出平滑电容器7构成的平滑电路除去了波动的直流，从开关电源装置以电压VOUT输出。输出平滑电容器7两端的输出电压，被控制电路17常时地监视，该控制电路17使接通信号变化从而使输出电压稳定化，控制MOSFET8a及MOSFET8b的开关动作的通断比。该接通信号也以同一相位施加到上述MOSFET8c及MOSFET8d的栅极端子上。因此MOSFET8c及MOSFET8d根据该接通信号进行整流动作(通称同步整流)。控制电路17通过这样地进行动作使从开关电源装置输出的直流电压稳定化。
在本实施方式中，表示使用MOSFET8c及MOSFET8d作为整流元件的形态，但也可以用双极型晶体管或IGBT等代替MOSFET8c及MOSFET8d。在本实施方式所示的开关电源装置中，表示了用正向型变换电路作为主电路，但也可以作成用图14所示那样的半桥型变换电路的结构。通过作成这样的结构，由于变压器9的变压器用初级绕组9a和变压器用次级绕组9b之间泄漏电感变小，所以即使在变压器用初级绕组9a内流过大电流的情况下，也可以得到几乎不发生浪涌电压这样的优点。在这种情况下，也得到可以减少变压器用初级绕组9a的绕组数这样的优点。其它方面与第一实施方式的情况相同。
另一方面，在进行同步整流的开关电源装置中，与图9所示的开关电源装置400的情况同样，抑制用于产生脉冲电压的MOSFET8a及8b中的开关损耗的同时，也可降低整流用的MOSFET8c及8d中的开关损耗。
图15是示意性地表示了本发明第三实施方式的将各驱动部配置在开关电路及整流电路附近的开关电源装置结构的构成图，图15A是俯视图，图15B是侧视图，图15C是仰视图。
在图15所示的开关电源装置600和图9所示的开关电源装置400中，只在把用二极管10a及10b进行的整流换成使用MOSFET8c及8d的同步整流这一点上，其构成不同。即，如图15A所示，图9A所示的开关电源装置400中的二极管10a及10b，在开关电源装置600中换成了MOSFET8c及8d。而且，如图15B及图15C所示，在本实施方式的开关电源装置600中，在主印刷电路基板1的第二主面1b上的与多层印刷电路基板2的厚度方向的MOSFET8a及8b相对向的位置上配设用于使MOSFET8a及8b进行开关动作的驱动部21a及21b。即，驱动部21a及21b，在主印刷电路基板1的第二主面1b上，配设在相对于MOSFET8a及8b成为实质最短距离的位置上。MOSFET8a及8b和驱动部21a及21b，借助于在此未图示的主印刷电路基板1内的通孔、导线等布线25a、和在此未图示的多层印刷电路基板2内的通孔，相互电连接。即，MOSFET8a及8b和驱动部21a及21b，通过实质最短距离的布线相互地连接。
如图15B及图15C所示，在本实施方式的开关电源装置600中，在主印刷电路基板1的第二主面1b上的与多层印刷电路基板2的厚度方向的MOSFET8c及8d相对向的位置上配设用于使MOSFET8c及8d进行开关动作的驱动部21c及21d。即，驱动部21c及21d，在主印刷电路基板1的第二主面1b上，配设在相对于MOSFET8c及8d实质上成为最短距离的位置上。MOSFET8c及8d和驱动部21c及21d，借助于在此未图示的主印刷电路基板1内的通孔、导线等布线25b和在此未图示的多层印刷电路基板2内的通孔，相互电连接。即，MOSFET8c及8d和驱动部21c及21d通过实质上最短距离的布线相互地连接。在这一点上，本实施方式所示的开关电源装置600的结构与第一实施方式所示的开关电源装置400的结构不同。就其它方面来说，由于与本实施方式的开关电源装置100的情况相同，所以在这里省略详细的说明。
在本实施方式中，驱动部21a～21d都设置在控制电路17内。驱动部21a及21b的结构和驱动部21c及21d的结构基本上是同样的。驱动部21c及21d和MOSFET8c及8d，如图10、图13及图14所示，通过布线102及103连接。
在具有这样结构的开关电源装置600中，因为MOSFET8a～8d和驱动部21a～21d以最短距离的方式来配置，并且用最短距离的布线来连接，所以可降低电连接MOSFET8a～8d和驱动部21a～21d的布线中存在的寄生电感。而且，因为可由此降低布线的电流抑制作用，所以可实现MOSFET8a～8d的高速开关动作，可降低开关元件中的开关损耗。
(第四实施方式)图16是示意性地表示本发明第四实施方式的开关电源装置700构造的侧视图。本实施方式所示的开关电源装置700的电路图与在第一实施方式中图4所示的开关电源装置100的电路图是相同的。因此，省略本实施方式所示的开关电源装置700的电路图及动作的说明。多层印刷电路基板2及形成图16所示的控制电路17的控制电路用基板26具有与第一实施方式所示的开关电源装置100的多层印刷电路基板2及主印刷电路基板1实质上同样的结构。因此，在这里省略有关多层印刷电路基板2及控制电路用基板26的说明。
如图16所示，本实施方式的开关电源装置700包括如下部件，即放热板19和引线框基板用布线20隔着电绝缘性构件15叠层而成的引线框基板3(主布线基板)；从引线框基板3的四角按照大体垂直方向延伸的连接端子5a、5b、5c、5d(连接端子5a及5d存在于连接端子5b及5c的背后)；具有连接端子4a、4b、4c、4d(连接端子4a及4d存在于连接端子4b及4c的背后)的多层印刷电路基板2；电感器13；输出平滑电容器7；形成了控制电路17的控制电路用基板26。
引线框基板3通过成形为规定形状的引线框基板用布线20和放热板19隔着电绝缘性构件15叠层来构成。电绝缘性构件15至少使用由热固性树脂形成的电绝缘性树脂和无机填料的混合物来构成。
在这里，作为构成电绝缘性树脂的热固性树脂来说，优选为环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、氟树脂、聚酯、聚苯醚或聚酰亚胺中的至少任一种。其理由是，这些热固性树脂在高温时的耐热性及电绝缘性优异，因此，可能构成物理性及电特性优异的电绝缘性构件15。尤其是，环氧类树脂目前在IC或LSI等半导体集成电路的密封树脂或印刷电路基板等中适宜地使用着，不限于电特性，可构成耐药品性、机械性能(机械强度)等优异的电绝缘性构件15。
作为无机填料来说，优选为氧化铝、氧化镁、氮化硼、氮化铝、二氧化硅、碳化硅或铁氧体中的至少任一种。其理由是，通过把这样的无机填料与上述热固性树脂混合，可飞跃地提高电绝缘性构件15的热传导率。尤其是，在使用氧化镁作为无机填料的情况下，使电绝缘性构件15的热传导性非常良好的同时，可增大电绝缘性构件15的热膨胀系数。相反，通过使用二氧化硅(尤其是非晶体)作为无机填料，可降低电绝缘性构件15的热膨胀系数及介电系数。无机填料的添加量优选为，相对于电绝缘性构件15的重量，是70～95重量％左右。在要求更佳的热传导性时，优选将无机填料的添加量定为88重量％以上。
在引线框基板3的第一主面3a上配设的引线框基板用布线20，形成为规定形状，以便多层印刷电路基板2、电感器13、输出平滑电容器7及控制电路17分别形成规定的电路。作为引线框基板用布线20的材料来说，优选使用作为布线材料通常用的铜、铝等，但没有特别的限定。在引线框基板3的第二主面3b上配设的放热板19是形成为大体平面状的板状的金属板。作为该放热板19的材料来说，优选为铜、铝等热传导率较大的材料，但没有特别的限定。
在引线框基板3的第一主面3a的引线框基板用布线20上，在各自规定的位置上配设多层印刷电路基板2和电感器13和输出平滑电容器7。多层印刷电路基板2配设在引线框基板用布线20上，输入平滑电容器6a、MOSFET8a及二极管10a与形成在引线框基板3的第一主面3a上的引线框基板用布线20接触。而且，从引线框基板用布线20的四角的规定位置开始，各自大体相等长度的四根连接端子5a～5d沿着相对于引线框基板3大体垂直的方向延伸。这些连接端子5a～5d固定在引线框基板用布线20上的规定位置，以便与引线框基板3的引线框基板用布线20电连接。
另一方面，该连接端子5a～5d的前端部插入形成于控制电路用基板26的四角的规定位置上的相对应的通孔等孔中。而且，连接端子5a～5d的前端部和相对应的通孔等通过钎焊等规定的固定手段电连接。通过作成这样的结构，连接端子5a～5d从下方支持控制电路用基板26。
即使在这样构成的开关电源装置700中，也与第一实施方式所示的开关电源装置100同样地进行动作的同时，可得到同样的效果。在本实施方式所示的开关电源装置700中，由于在多层印刷电路基板2上配设的MOSFET8a及8b、变压器9、二极管10a及10b、以及电感器13等的流过特大电流的高频开关电流或交流的元件与热传导率大的引线框基板3相接触地配设，所以即使在这些有源元件及无源无件等发热的状况下，也可以使该热量向开关电源装置700的外部放出。即，即使在使开关电源装置700例如经长时间地进行动作的情况下，得到使开关电源装置700稳定地进行动作这样的效果。就其它方面来说，与第一实施方式的情况同样。
通过利用引线框基板3的引线框基板用布线20来电连接引线框基板3和多层印刷电路基板2，可降低引线框基板3和多层印刷电路基板2的电连接电阻，可以使从多层印刷电路基板2及安装在多层印刷电路基板2上的电子部件等产生的热有效地放热到引线框基板3中。
图17是示意性地表示本发明第四实施方式的其它开关电源装置的构造的侧视图。
如图17所示，本实施方式的开关电源装置800具有与图16所示的开关电源装置700实质上同样的结构。可是，在图16所示的开关电源装置700中，多层印刷电路基板2和引线框基板3通过连接端子4a～4d来连接，与此相反，在图17所示的开关电源装置800中，多层印刷电路基板2和引线框基板3通过以引线框基板用布线20的一部分沿着大体垂直方向延伸的方式变形的连接端子20a及20b来连接。在此，连接端子20a及20b和多层印刷电路基板2的未特别图示的布线，通过钎焊等连接手段进行电连接。在这一点上，开关电源装置700的结构和开关电源装置800的结构不同。
这样，使引线框基板3的引线框基板用布线20的一部分按照向大体垂直方向那样变形地形成连接端子20a及20b，通过使用该连接端子20a及20b将引线框基板3和多层印刷电路基板2进行连接，没有必要使用目前还正在使用的连接端子4a～4d的全部或一部分。而且，可降低引线框基板3和多层印刷电路基板2的电连接电阻，可使从多层印刷电路基板2及安装在多层印刷电路基板2上的电子部件等产生的热有效地放热到引线框基板3中。
(第五实施方式)图18是示意性地表示本发明第五实施方式的开关电源装置900的构造的侧视图。本实施方式所示的开关电源装置900是实质上与上述第四实施方式所示的开关电源装置700同样的结构。可是，在本实施方式的开关电源装置900中，与第四实施方式的开关电源装置700相比，电感器13的形态及配设位置不同。关于该电感器13的形态及配设位置，与第二实施方式所示的开关电源装置500的情况相同。因此在这里省略详细说明。
即使在这样构成的开关电源装置900中，也与第一实施方式所示的开关电源装置100同样地进行动作的同时，可得到同样效果。即使在本实施方式所示的开关电源装置900中，由于配设于多层印刷电路基板2上的MOSFET8a及8b、变压器9、二极管10a及10b、以及电感器13等的尤其是流过大电流的高频开关电流或交流的元件与热传导率大的引线框基板3相接触地来配置，所以即使在这些有源元件及无源元件发热的情况下，也可以使该热放出到开关电源装置900的外部。即，即使在使开关电源装置900例如长时间地进行动作的情况下，也可得到使开关电源装置900稳定地进行动作这样的效果。其它方面与第一实施方式是相同的。
在本实施方式中，也与第四实施方式的开关电源装置800的情况相同，通过利用引线框基板3的引线框基板用布线20来电连接引线框基板3和多层印刷电路基板2，可降低引线框基板3和多层印刷电路基板2的电连接电阻，可使从多层印刷电路基板2及安装在多层印刷电路基板2上的电子部件等产生的热有效地放热到引线框基板3中。
在以上的说明中，列举了开关电源装置的各种例子进行了说明，但即使只是电源装置或其它通常的电子设备也可应用本发明。
本发明通过以上说明的手段来实施，发挥所谓可提供与负荷的耗电无关地能以恒定电压供给低电压大电流的直流的高效且小型的开关电源装置这样的效果。
本发明的开关电源装置，设置在电子设备内部，作为与负荷耗电无关地能以恒定电压供给低电压大电流的直流的高效且小型的开关电源装置是实用的。
本领域技术人员根据上述说明，可以清楚本发明的许多改良或其它的实施方式。因此，上述说明只是作为例示来进行解释的，是为了启发本领域技术人员而提供实施本发明的最佳方式。在不脱离本发明的精神的情形下，实质上可以改变其构造和/或功能的细节。
权利要求
1.一种开关电源装置，具有使直流断续而生成脉冲电压的开关电路、用磁芯使初级绕组和次级绕组进行磁耦合而成的变压器、具备构成所述初级绕组和所述次级绕组的布线的多层布线基板、对交流进行整流的整流电路、抑制波动的平滑电路和控制所述平滑电路的输出电压的控制电路，将所述脉冲电压施加在所述初级绕组的第一连接部，利用所述整流电路对在所述次级绕组的第二连接部感应的交流进行整流，并且用所述平滑电路进行平滑，将所得到的直流输出，其特征在于所述多层布线基板至少具备所述开关电路和所述整流电路并且配设在主布线基板上，并且在所述主布线基板上配设所述控制电路。
2.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于所述磁芯具备中柱部，在所述中柱部的短轴方向，在该中柱部两侧配置所述变压器的所述第一连接部和所述第二连接部。
3.根据权利要求2所述的开关电源装置，其特征在于分别在所述第一连接部侧配设所述开关电路、在所述第二连接部侧配设所述整流电路，所述第一连接部和所述开关电路、以及、所述第二连接部和所述整流电路分别具有并配设直接电连接的部分。
4.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于所述多层布线基板配设在所述主布线基板的第一主面上，所述控制电路配设在所述主布线基板的第二主面上。
5.根据权利要求4所述的开关电源装置，其特征在于在所述主布线基板的第二主面上只配设所述控制电路。
6.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于所述控制电路具备为了从所述开关电路生成所述脉冲电压而进行驱动的驱动部，所述驱动部，在所述主布线基板上，配设在相对于所述开关电路实质上成为最短距离的位置上，并且实质上用最短距离的布线与所述开关电路连接。
7.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于所述控制电路具备为了对所述整流电路进行所述整流而进行驱动的驱动部，所述驱动部，在所述主布线基板上，配设在相对于所述整流电路实质上成为最短距离的位置上，并且实质上用最短距离的布线与所述整流电路连接。
8.一种开关电源装置，具有使直流断续而生成脉冲电压的开关电路、用磁芯使初级绕组和次级绕组进行磁耦合而成的变压器、具备构成所述初级绕组和所述次级绕组的布线的多层布线基板、对交流进行整流的整流电路、抑制波动的平滑电路和控制所述平滑电路的输出电压的控制电路，将所述脉冲电压施加在所述初级绕组的第一连接部，利用所述整流电路对在所述次级绕组的第二连接部感应的交流进行整流，并且用所述平滑电路进行平滑，将所得到的直流输出，其特征在于所述开关电源装置具有隔着由至少包含电绝缘性树脂和填料的混合物形成的电绝缘性构件将大体呈二维状地形成的布线层和放热板叠层而成的引线框基板，在所述引线框基板的所述布线层上配设至少具备所述开关电路和所述整流电路的所述多层布线基板。
9.根据权利要求8所述的开关电源装置，其特征在于所述磁芯具备中柱部，在所述中柱部的短轴方向，在该中柱部两侧配置所述变压器的所述第一连接部和所述第二连接部。
10.根据权利要求9所述的开关电源装置，其特征在于分别在所述第一连接部侧配设所述开关电路、在所述第二连接部侧配设所述整流电路，所述第一连接部和所述开关电路、以及、所述第二连接部和所述整流电路分别具有并配设直接电连接的部分。
11.根据权利要求8所述的开关电源装置，其特征在于利用大体按垂直方向延伸的所述布线层的一部分连接所述多层布线基板的布线和所述引线框基板的所述布线层。
12.根据权利要求8所述的开关电源装置，其特征在于所述电绝缘性树脂是环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、氟树脂、聚酯、聚苯醚或聚酰亚胺中的任一种。
13.根据权利要求8所述的开关电源装置，其特征在于所述填料是氧化铝、氧化镁、氮化硼、氮化铝、二氧化硅、碳化硅或铁氧体中的任一种。
全文摘要
本发明的开关电源装置，具有使直流断续而生成脉冲电压的开关电路、用磁芯使初级绕组和次级绕组进行磁耦合而成的变压器、具备构成上述初级绕组和上述次级绕组的布线的多层布线基板、对交流进行整流的整流电路、抑制波动的平滑电路和控制上述平滑电路的输出电压的控制电路，其中，上述多层布线基板至少具备上述开关电路和上述整流电路并且配设在主布线基板上，并且在上述主布线基板上配设上述控制电路。
文档编号H05K1/14GK1585248SQ200410058259
公开日2005年2月23日 申请日期2004年8月20日 优先权日2003年8月20日
发明者竹岛由浩, 吉田幸司, 池田敏, 松尾光洋 申请人:松下电器产业株式会社