电感器部件以及电源模块的制作方法

本发明涉及具备多个电感器的电感器部件以及使用了该电感器部件的电源模块。

背景技术：

当前，各种电感器部件被利用。例如，专利文献1的电感器部件具备芯基板和线圈。芯基板由印刷基板等形成。线圈由导体构成，并由上侧布线图案、下侧布线图案以及层间连接导体构成。上侧布线图案和下侧布线图案是印刷图案。

上侧布线图案形成在芯基板的上表面，下侧布线图案形成在芯基板的下表面。上侧布线图案和下侧布线图案通过层间连接导体连接。由此，形成螺旋状的线圈。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-40620号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，因为近年来的电子设备的高性能化，所以在上述的结构的电感器部件中，存在在特性上不能满足的情况。

此外，在上述的电感器部件的结构中，对于一个电感器部件仅具备一个电感器。因此，对于需要多个电感器的电子设备，必需准备与电子设备所需的个数相应的量的上述的电感器部件。在该情况下，由于每个电感器部件的特性的偏差，存在如下情况，即，在使用多个电感器部件的模块中得不到所需的特性。

因此，本发明的目的在于，在具备多个电感器的电感器部件中，各自实现优异的电感器特性，且抑制电感器各自的特性偏差。

用于解决课题的技术方案

本发明的一个方式涉及的电感器部件具备：芯构件，具有上表面和下表面；线圈，配置在该芯构件；以及第一端子电极、第二端子电极和第三端子电极。线圈具备：第一金属板，配置在芯构件的上表面；第二金属板，配置在芯构件的下表面；以及多个金属销，在厚度方向上贯通芯构件。线圈通过多个金属销对第一金属板和第二金属板进行连接而被形成为螺旋形。第一端子电极、第二端子电极、以及第三端子电极沿着线圈中的螺旋形延伸的方向空开间隔与线圈连接。

在该结构中，线圈具备一体形成的金属板和金属销而形成，因此可抑制各电感器部件的偏差，dcr等的特性提高。此外，在第一端子电极与第二端子电极之间形成有第一电感器，在第二端子电极与第三端子电极之间形成有第二电感器。此外，通过上述的构造，能够将多个电感器形成为一体，并且能够通过模具成型来实现上述的构造，因此还可抑制多个电感器间的特性偏差。

此外，在本发明的一个方式涉及的电感器部件中，能够设为以下的结构。芯构件被分断为多个，被分断的多个芯构件在与上表面和所述下表面平行的方向上空开间隔配置。

在该结构中，相互不进行磁场耦合的多个电感器形成为一体。

此外，在本发明的一个方式涉及的电感器部件中，能够设为以下的结构。芯构件未被分断。

在该结构中，相互进行磁场耦合的多个电感器一体形成。

此外，在本发明的一个方式涉及的电感器部件中，优选为以下的结构。第一端子电极、第二端子电极、以及第三端子电极是与第二金属板连接并在与芯构件的下表面正交的方向上延伸的柱状。

在该结构中，电感器部件的安装性提高。

此外，本发明的一个方式涉及的电源模块具备上述的电感器部件、形成有给定的电路图案的电路基板、电源控制用ic、以及开关元件。电感器部件、电源控制用ic、以及开关元件安装在电路基板。开关元件与电感器部件中的第一端子电极、第二端子电极、以及第三端子电极之中连接开关元件的端子电极靠近配置。

在该结构中，电感器部件与开关元件的连接距离变短。

此外，在本发明的一个方式涉及的电源模块中，开关元件和电感器部件优选配置为在俯视下至少部分地重叠。

在该结构中，电源模块的平面面积变小。

发明效果

根据本发明，可抑制各电感器部件的偏差，dcr等的特性提高，还能够抑制多个电感器间的特性偏差。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式涉及的电感器部件的分解立体图。

图2是本发明的第一实施方式涉及的电感器部件的外观立体图。

图3是本发明的第二实施方式涉及的电感器部件的分解立体图。

图4是本发明的第二实施方式涉及的电感器部件的外观立体图。

图5是本发明的第三实施方式涉及的电源模块的电路图。

图6是本发明的第四实施方式涉及的电源模块的电路图。

图7是本发明的第五实施方式涉及的电源模块的电路图。

图8是本发明的第六实施方式涉及的电源模块的电路图。

图9是示出本发明的实施方式涉及的电源模块的概略结构的外观立体图。

具体实施方式

参照图对本发明的第一实施方式涉及的电感器部件进行说明。图1是本发明的第一实施方式涉及的电感器部件的分解立体图。图2是本发明的第一实施方式涉及的电感器部件的外观立体图。

如图1、图2所示，电感器部件10具备第一金属板21、22、23、24、第二金属板31、32、33、34、35、芯构件41、42、金属销511、521、522、531、532、541、542、552、以及端子电极61、62、63。

芯构件41、42分别为大致长方体形状，具有上表面和下表面。芯构件41、42例如为树脂基板。另外，关于芯构件41、42，只要是具有给定的相对导磁率的材料，就不限于树脂基板，优选为容易形成贯通孔的材料。

芯构件41和芯构件42沿着图1、图2的x方向空开间隔配置。换言之，芯构件41和芯构件42是将一个芯构件在x方向上的中途位置进行了分断的形状。芯构件41配置在作为电感器部件10的第一端面ed1侧，芯构件42配置在作为电感器部件10的第二端面ed2侧。芯构件41的第一侧面sd1和芯构件42的第一侧面sd1大致平齐，芯构件41的第二侧面sd2和芯构件42的第二侧面sd2大致平齐。

在芯构件41形成有从上表面贯穿到下表面的贯通孔411、412、413。贯通孔411、412形成在芯构件41中的第一侧面sd1的附近，并在与第一侧面sd1平行的方向(图1、图2的x方向)上空开间隔形成。贯通孔413形成在芯构件41中的第二侧面sd2的附近。x方向上的贯通孔412的位置和贯通孔413的位置大致相同。在芯构件41的x方向上的第一端面ed1侧形成有贯通孔411。在芯构件41的x方向上的第二端面ed2侧形成有贯通孔412、413。

在芯构件42形成有从上表面贯穿到下表面的贯通孔421、422、423。贯通孔421形成在芯构件42中的第一侧面sd1的附近。贯通孔422、423形成在芯构件42中的第二侧面sd2的附近，并在与第一侧面sd1平行的方向(图1、图2的x方向)上空开间隔形成。x方向上的贯通孔421的位置和贯通孔422的位置大致相同。在芯构件42的x方向上的第一端面ed1侧形成有贯通孔421、422。在芯构件42的x方向上的第二端面ed2侧形成有贯通孔423。

第一金属板21、22、23、24配置在芯构件41、42的上表面，更准确地说，配置在形成芯构件41、42的长方体的区域的上表面。第一金属板21、第一金属板22、第一金属板23、以及第一金属板24从作为电感器部件10的第一端面ed1朝向第二端面ed2沿着x方向依次配置。第一金属板21、第一金属板22、第一金属板23、以及第一金属板24相互分离。第一金属板21的第一侧面sd1侧的部分的宽度比第二侧面sd2侧的部分的宽度窄。第一金属板24的第一侧面sd1侧的部分的宽度比第二侧面sd2侧的部分的宽度宽。第一金属板22、23中的延伸的方向上的宽度恒定，并在延伸的方向上的中途位置弯曲。

第二金属板31、32、33、34、35配置在芯构件41、42的下表面，更准确地说，配置在芯构件41、42占有的长方体的区域的下表面。第二金属板31、第二金属板32、第二金属板33、第二金属板34、以及第二金属板35从作为电感器部件10的第一端面ed1朝向第二端面ed2沿着x方向依次配置。第二金属板31、第二金属板32、第二金属板33、第二金属板34、以及第二金属板35相互分离。第二金属板31的第一侧面sd1侧的部分的宽度比第二侧面sd2侧的部分的宽度宽。第二金属板35的第一侧面sd1侧的部分的宽度比第二侧面sd2侧的部分的宽度窄。第二金属板32、33、34中的延伸的方向上的宽度恒定，并在延伸的方向上的中途位置弯曲。

金属销511插通到贯通孔411。金属销511对第二金属板31中的第一侧面sd1侧的给定位置和第一金属板21中的第一侧面sd1侧的给定位置进行连接。

金属销522插通到贯通孔413。金属销522对第一金属板21中的第二侧面sd2侧的给定位置和第二金属板32中的第二侧面sd2侧的给定位置进行连接。

金属销521插通到贯通孔412。金属销521对第二金属板32中的第一侧面sd1侧的给定位置和第一金属板22中的第一侧面sd1侧的给定位置进行连接。

金属销532插通芯构件41与芯构件42之间的空间。金属销532对第一金属板22中的第二侧面sd2侧的给定位置和第二金属板33中的第二侧面sd2侧的给定位置进行连接。

金属销531插通芯构件41与芯构件42之间的空间。金属销531对第二金属板33中的第一侧面sd1侧的给定位置和第一金属板23中的第一侧面sd1侧的给定位置进行连接。

金属销542插通到贯通孔422。金属销542对第一金属板23中的第二侧面sd2侧的给定位置和第二金属板34中的第二侧面sd2侧的给定位置进行连接。

金属销541插通到贯通孔421。金属销541对第二金属板34中的第一侧面sd1侧的给定位置和第一金属板24中的第一侧面sd1侧的给定位置进行连接。

金属销552插通到贯通孔423。金属销552对第一金属板24中的第二侧面sd2侧的给定位置和第二金属板35中的第二侧面sd2侧的给定位置进行连接。

通过该结构，形成由第一金属板21、22、23、24、第二金属板31、32、33、34、35、以及金属销511、521、522、531、532、541、542、552构成的螺旋形状的线圈。而且，芯构件41、42的大部分的部分配置在线圈的内侧。另外，芯构件41、42的一部分可以配置在线圈的外侧。

因此，电感器部件10能够实现一体形成了包含芯构件41的第一电感器和包含芯构件42的第二电感器的结构。由此，能够实现在第一电感器与第二电感器之间抑制了dcr等的特性偏差的电感器部件10。特别是，通过将第一金属板21、22、23、24、第二金属板31、32、33、34、35、以及金属销511、521、522、531、532、541、542、552各自用模具进行成型，或者进行一体成型，从而可进一步抑制第一电感器与第二电感器之间的特性偏差。

而且，通过设为这样的结构，从而能够降低第一金属板21、22、23、24、第二金属板31、32、33、34、35、以及金属销511、521、522、531、532、541、542、552的电阻率，能够降低作为电感器部件10的dcr。由此，能够对第一电感器和第二电感器各自实现优异的电感器特性。

端子电极61、62、63与上述的金属销同样地是柱状。端子电极61形成在第二金属板31中的与芯构件41侧相反侧的面。端子电极61形成在第二金属板31中的第二侧面sd2的附近。端子电极62形成在第二金属板35中的与芯构件42侧相反侧的面。端子电极62形成在第二金属板35中的第一侧面sd1的附近。端子电极63形成在第二金属板33中的与芯构件41、42侧相反侧的面。端子电极63形成在第二金属板33中的延伸的方向上的中途位置。

通过该结构，端子电极61、63成为包含芯构件41的第一电感器的端子，端子电极62、63成为包含芯构件42的第二电感器的端子。而且，通过设为该结构，从而在电感器部件10的背面配置有在与背面正交的方向(z方向)上延伸并从背面突出的形状的端子电极61、62、63，因此电感器部件10的安装性提高。

此外，通过与上述的金属销同样地形成端子电极61、62、63，从而能够降低端子电极61、62、63的电阻率。

另外，端子电极61、62、63只要沿着螺旋形状的线圈延伸的方向按端子电极61、端子电极63、端子电极62的顺序空开间隔配置即可。即，通过适当地设定端子电极61、端子电极63、端子电极62的配置位置，从而能够将第一电感器以及第二电感器调整为所希望的电感。

虽然在上述的实施方式中，将端子电极61、62、63形成在电感器部件10的背面，但是也可以将端子电极61、62、63中的一部分(例如，端子电极62)形成在电感器部件10的表面。

接着，参照图对本发明的第二实施方式涉及的电感器部件进行说明。图3是本发明的第二实施方式涉及的电感器部件的分解立体图。图4是本发明的第二实施方式涉及的电感器部件的外观立体图。

本实施方式涉及的电感器部件10a相对于第一实施方式涉及的电感器部件10的不同点在于，芯构件40为一个。电感器部件10a的其它结构与第一实施方式涉及的电感器部件10是同样的，省略同样的部位的说明。

芯构件40是具有上表面以及下表面的长方体形状，并且是从作为电感器部件10a的第一端面ed1连到第二端面ed2的形状。

在芯构件40形成有从上表面贯穿到下表面的贯通孔401、402、403、404、405、406、407、408。贯通孔401、402、403、404形成在芯构件40中的第一侧面sd1的附近，并在与第一侧面sd1平行的方向(图3、图4的x方向)上空开间隔形成。贯通孔401、402、403、404从第一端面ed1朝向第二端面ed2沿着x方向依次配置。

贯通孔405、406、407、408形成在芯构件40中的第二侧面sd2的附近，并在与第二侧面sd2平行的方向(图3、图4的x方向)上空开间隔形成。贯通孔405、406、407、408从第一端面ed1朝向第二端面ed2沿着x方向依次配置。

在贯通孔401插通有金属销511，在贯通孔402插通有金属销521，在贯通孔403插通有金属销531，在贯通孔404插通有金属销541。

在贯通孔405插通有金属销522，在贯通孔406插通有金属销532，在贯通孔407插通有金属销542，在贯通孔408插通有金属销552。

通过设为这样的结构，从而一体形成将端子电极61和端子电极63作为输入输出端子的第一电感器和将端子电极62和端子电极63作为输入输出端子的第二电感器。而且，第一电感器与第二电感器进行磁场耦合。即，电感器部件10a实现了相互进行磁场耦合的第一电感器和第二电感器一体形成的结构。而且，即使是这样的具有磁场耦合的结构，也与第一实施方式的电感器部件10同样地，可抑制第一电感器与第二电感器之间的特性偏差，能够对第一电感器和第二电感器各自实现优异的电感器特性。

接着，参照图对第三实施方式涉及的电源模块进行说明。图5是本发明的第三实施方式涉及的电源模块的电路图。

如图5所示，电源模块91具备电源控制ic911、开关元件q11、q12、q21、q22、电感器l11、l21、以及输出电容器co1、co2。在电感器l11以及电感器l21分别包含直流电阻(dcr)分量。在等效电路上，电感器l11的dcrl11与电感器l11串联连接，电感器l21的dcrl21与电感器l21串联连接。

开关元件q11和开关元件q12连接在电压输入端子vin与接地之间。此外，开关元件q11和开关元件q12与电源控制ic911连接。开关元件q11和开关元件q12通过电源控制ic911进行开关控制。

在开关元件q11与开关元件q12连接的开关节点连接有电感器l11，该串联电路与电压输出端子vout连接。在电压输出端子vout与接地之间连接有输出电容器co1。

开关元件q21和开关元件q22连接在电压输入端子vin与接地之间。此外，开关元件q21和开关元件q22与电源控制ic911连接。开关元件q21和开关元件q22通过电源控制ic911进行开关控制。

在开关元件q21与开关元件q22连接的开关节点连接有电感器l21，该串联电路与电压输出端子vout连接。在电压输出端子vout与接地之间连接有输出电容器co2。

通过这样的结构，电源模块91实现了具备电感器l11侧的第一功率级和电感器l21侧的第二功率级的多相变换器。而且，对于电感器l11和电感器l21，使用上述的电感器部件10。例如，电感器l11由电感器部件10的第一电感器实现，电感器l12由电感器部件10的第二电感器实现。

由此，电感器l11与电感器l21的dcr的偏差变小。因此，能够提高电感器l11和电感器l21的电流的感测精度，能够高精度地保持多个功率级(多相)间的电流平衡，可改善电源模块91的特性。

此外，因为能够降低电感器l11与电感器l21的电感的偏差，所以能够降低电感器电流的偏差，可改善电源模块91的特性。

此外，通过使用电感器部件10，从而能够在电感器l11和电感器l21流过大电流，能够应对大电流用的用途。

此外，因为端子电极61、62的位置的配置自由度高，所以能够缩短开关元件q11、q12的开关节点与电感器l11的距离、开关元件q21、q22的开关节点与电感器l21的距离，能够改善电源模块91的噪声耐受性。

此外，能够容易地将各功率级的电压输出端子vout公共化，并能够简化电源模块91的结构。

接着，参照图对第四实施方式涉及的电源模块进行说明。图6是本发明的第四实施方式涉及的电源模块的电路图。

如图6所示，电源模块92具备电源控制ic921、开关元件q30、电感器lp、ls、电容器cs、二极管d、以及输出电容器co。

在电压输入端子vin与接地之间连接有电感器lp、电容器cs以及电感器ls的串联电路。在电感器lp和电容器cs的连接点与接地之间，连接有开关元件q30。在开关元件q30连接有电源控制ic921。开关元件q30通过电源控制ic921进行开关控制。

在电容器cs与电感器ls的连接点连接有二极管d的阳极，二极管d的阴极与电压输出端子vout连接。在电压输出端子vout与接地之间连接有输出电容器co。

通过这样的结构，电源模块92实现sepic变换器。而且，对于电感器lp和电感器ls，使用上述的电感器部件10a。例如，电感器lp由电感器部件10a的第一电感器实现，电感器ls由电感器部件10a的第二电感器实现。

sepic变换器优选电感器lp与电感器ls的特性偏差小。因此，通过用电感器部件10a来实现电感器lp、ls，从而电源模块92能够实现优异的特性。

接着，参照图对第五实施方式涉及的电源模块进行说明。图7是本发明的第五实施方式涉及的电源模块的电路图。

如图7所示，电源模块93具备电源控制ic931、开关元件q41、q42、电感器l3、以及输出电容器co。电感器l3由相互耦合的电感器l32和电感器l32构成。

在电压输入端子vin与接地之间连接有开关元件q41、电感器l32、开关元件q42的串联电路。在开关元件q41、q42连接有电源控制ic931。开关元件q41、q42通过电源控制ic931进行开关控制。电感器l32的开关元件q42侧与电感器l31连接。换言之，开关元件q42连接在电感器l32和电感器l31的连接点与接地之间。电感器l31与电压输出端子vout连接。在电压输出端子vout与接地之间连接有输出电容器co。

通过这样的结构，电源模块93实现使用了抽头电感器(tappedinductor)的电源模块。对于电感器l3，使用上述的电感器部件10a。例如，电感器l31由电感器部件10a的第二电感器实现，电感器l32由电感器部件10a的第一电感器实现。

通过这样的结构，电源模块93能够容易地实现中间抽头位置，即，电感器l32与电感器l31的电感比的设定自由度高的电源模块。具体地，通过第一金属板、第二金属板、端子电极的位置等来设定第一电感器与第二电感器的绕组比、卷绕方法等，由此，能够以高自由度容易地实现电感器l32与电感器l31的电感比。此外，电源模块93通过使用电感器部件10a，从而能够应用于大电流用的用途。此外，电源模块93能够利用于输入输出电压差大的升压型变换器或降压侧变换器。

接着，参照图对第六实施方式涉及的电源模块进行说明。图8是本发明的第六实施方式涉及的电源模块的电路图。

如图8所示，电源模块94具备电源控制ic941、开关元件q50、绝缘型变压器tr、谐振用电容器cres、输出侧二极管do、输入电容器cin、以及输出电容器co。绝缘型变压器tr具备一次侧线圈l91和二次侧线圈l92。

在电压输入端子vin的第一端与第二端之间连接有绝缘型变压器tr的一次侧线圈l91与开关元件q50的串联电路。在一次侧线圈l91并联连接有谐振用电容器cres。在电压输入端子vin的第一端与第二端之间连接有输入电容器cin。绝缘型变压器tr的二次侧线圈l92的一端经由输出侧二极管do连接电压输出端子vout的第一端，二次侧线圈l92的另一端连接电压输出端子vout的第二端。在开关元件q50连接有电源控制ic941。开关元件q50通过电源控制ic941进行开关控制。

通过这样的结构，电源模块94实现绝缘型dc变换器。对于绝缘型变压器tr，使用上述的电感器部件10a。例如，一次侧线圈l91由电感器部件10a的第一电感器实现，二次侧线圈l92由电感器部件10a的第二电感器实现。

通过这样的结构，电源模块94能够容易地实现一次侧线圈l91与二次侧线圈l92的电感比的设定自由度高的电源模块。具体地，通过第一金属板、第二金属板、端子电极的位置等来设定电感器部件10a的第一电感器与第二电感器的绕组比、卷绕方法等，由此，能够以高自由度容易地实现一次侧线圈l91与二次侧线圈l92的电感比。此外，电源模块94通过使用电感器部件10a，从而能够应用于大电流用的用途。

此外，在实现绝缘型变压器tr的现有的结构中，需要考虑基于ei芯、ee芯等芯的一次侧线圈与二次侧线圈的耦合度，在制造时需要进行调整，但是通过使用电感器部件10a，从而能够在不进行这样的调整的情况下将一次侧线圈和二次侧线圈设为所希望的耦合。

上述的各电源模块能够通过如图9所示的构造来实现。图9是示出本发明的实施方式涉及的电源模块的概略结构的外观立体图。另外，在图9中，仅图示了在本申请中构成特征性的部分的部件，省略了其它部件的图示。此外，虽然在图9中示出了电源模块93的情况，但是其它电源模块也能够应用同样的结构。

如图9所示，电源模块93具备电路基板900、开关元件q41、q42、电感器部件10a、以及电源控制ic931。开关元件q41、q42、电感器部件10a、以及电源控制ic931是安装型电子部件，安装在电路基板900的表面。通过在电路基板900安装这些开关元件q41、q42、电感器部件10a、电源控制ic931、以及省略了图示的部件，从而实现图7所示的电路。

电感器部件10a的端子电极61、62、63与电路基板900的表面的导体图案连接。在连接了端子电极61的导体图案连接有开关元件q41。连接了端子电极62的导体图案与未图示的电压输出端子vout连接。连接了端子电极63的导体图案与开关元件q42连接。

俯视电路基板900，开关元件q41的至少一部分以及开关元件q42的至少一部分与电感器部件10a重叠。开关元件q41和开关元件q42配置在电感器部件10a的背面侧。特别是，如图9所示，优选开关元件q42与电感器部件10a大致重叠地配置。

由此，能够缩短电感器部件10a的端子电极63与开关元件q42的物理距离以及连接距离，电源模块93能够提高对噪声的耐受性。此外，能够减小电源模块93的俯视的形状。

另外，虽然在上述的说明中示出了将电感器部件应用于电源模块的方式，但是也能够应用于具备多个电感器的电气电路部件以及电子电路部件。

例如，能够将上述的电感器部件10a应用于共模扼流线圈。在该情况下，能够通过将第一金属板或第二金属板中的任一个分断的结构、将金属销分断或省略多个金属销中的任一个的结构来实现。而且，通过具备电感器部件的结构，从而能够实现特性优异的共模扼流线圈。

以上，基于实施方式对本发明涉及的电感器部件以及电源模块进行了说明，但是本发明并不限定于这些实施方式。只要不脱离本发明的主旨，对实施方式实施了本领域技术人员能够想到的各种变形的实施方式、将实施方式中的一部分的构成要素进行组合而构筑的其它方式也包含在本发明的范围内。

附图标记说明

10、10a：电感器部件；

21、22、23、24：第一金属板；

31、32、33、34、35：第二金属板；

40、41、42：芯构件；

61、62、63：端子电极；

91、92、93、94：电源模块；

401～408、411～413、421～423：贯通孔；

511、521、522、531、532、541、542、552：金属销；

900：电路基板；

cin：输入电容器；

co：输出电容器；

co1：输出电容器；

co2：输出电容器；

cres：谐振用电容器；

cs：电容器；

d：二极管；

do：输出侧二极管；

ed1：第一端面；

ed2：第二端面；

ic：电源控制用；

911、921、931、941：电源控制ic；

l11、l12、l21、l3、l31、l32、lp、ls：电感器；

l91：一次侧线圈；

l92：二次侧线圈；

q11、q12、q21、q22、q30、q41、q42、q50：开关元件；

dcrl11、dcrl12：电感器的直流电阻；

sd1：第一侧面；

sd2：第二侧面；

tr：绝缘型变压器；

vin：电压输入端子；

vout：电压输出端子。