线圈一体型印刷基板、磁器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在多个层中形成线圈图案的线圈一体型印刷基板和具有该线圈一体型印刷基板的扼流圈或变压器等磁器件。
【背景技术】
[0002]例如，存在在开关高电压的直流而转换成交流之后再转换成低电压的直流的直流-直流转换装置(DC-DC转换器)这样的开关电源装置。在该开关电源装置中使用扼流圈或变压器等磁器件。
[0003]例如，专利文献I?6中公开了设置有构成线圈的绕组的线圈图案的基板和具有该基板的磁器件。
[0004]在专利文献I?5中，由磁性体构成的芯贯通基板。基板由绝缘体构成，且具有多个层。在各层中以卷绕在芯的周围的方式形成线圈图案。不同的层的线圈图案之间利用通孔等连接。线圈图案和通孔由铜等导体构成。
[0005]在专利文献6中，基板由一对绝缘层和被该绝缘层夹持的磁性体层构成。在磁性体层上形成有由导体构成的线圈图案。线圈图案在基板的板面方向和厚度方向上卷绕多次。
[0006]当电流流过线圈图案时，会从线圈图案发热，基板的温度变高。作为基板的散热对策，在专利文献I中，将线圈图案扩展到基板的各层的大致整个区域。并且，在基板的端部安装散热器。
[0007]在专利文献3中，以扩大基板的各层的线圈图案的一部分的宽度的方式设置散热图案部。并且，使下方的基板相比上方的基板突出，在该突出部设置散热图案部，使之与大气直接接触。此外，使设置于各层的散热图案部的面方向位置不同。
[0008]在专利文献6中，在线圈图案的内侧设置传热用贯通导体，其贯通磁性体层与下方的绝缘层，在基板的下表面设置与传热用贯通导体连接的散热用导体层。传热用贯通导体和散热用导体层不与线圈图案连接。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2008-205350号公报
[0012]专利文献2:日本特开平7-38262号公报
[0013]专利文献3:日本特开平7-86755号公报
[0014]专利文献4:日本再表W02010/026690号公报
[0015]专利文献5:日本特开平8-69935号公报
[0016]专利文献6:日本特开2008-177516号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的课题
[0018]例如，在使用于大电流流过的DC-DC转换器的磁器件用的、将线圈一体化的基板中，大电流流过线圈图案，而线圈图案中的发热量变多。并且，设置有线圈图案的基板的层数越多，线圈图案产生的热量越滞留，基板的温度越易于上升。当基板的温度上升时，有可能产生磁器件的特性的变动或性能的劣化。并且，当在同一基板上安装有其他的IC芯片等电子部件的情况下，有可能造成电子部件的错误动作或损坏。
[0019]越是像专利文献I或专利文献3那样将线圈图案在基板的板面方向上扩展，越能够使由线圈图案产生的热量发散，而易于散热。但是，与此相伴，由于基板或磁器件大型化，因此会违背小型化的要求。
[0020]本发明的课题在于，提供一种线圈一体型印刷基板和磁器件，能够在不导致大型化的情况下，使来自线圈图案的发热易于散热。
[0021]用于解决课题的手段
[0022]本发明是一种线圈一体型印刷基板，其在多个层中形成有由导体构成的线圈图案，其特征在于，在至少一方的外表面层中设置线圈图案，并且以与位于其他层的线圈图案对应的方式设置由导体构成的散热图案，位于一方的外表面层的线圈图案与位于该一方的外表面层的散热图案分体，设置有热层间连接单元，热层间连接单元将对应的其他层的线圈图案与一方的外表面层的散热图案连接，且由导体构成。
[0023]并且，本发明的磁器件具有上述线圈一体型印刷基板以及由磁性体构成且贯通线圈一体型印刷基板的芯，以卷绕在芯的周围的方式在线圈一体型印刷基板的多个层中形成线圈图案。
[0024]根据上述结构，由于由位于线圈一体型印刷基板的其他层的线圈图案产生的热量通过热层间连接单元传递到位于外表面层的散热图案，因此能够使该热量易于散热。并且其结果为，由于允许线圈图案的发热，因此也可以不在线圈一体型印刷基板的板面方向上较大地扩大线圈图案，能够避免线圈一体型印刷基板和磁器件大型化。
[0025]并且，在本发明中，也可以是，在上述线圈一体型印刷基板中还具有将位于不同的层的线圈图案彼此连接的、由导体构成的电层间连接单元。
[0026]并且，在本发明中，也可以是，在上述线圈一体型印刷基板中具有表侧外表面层、背侧外表面层以及设置在这些各层之间的至少I个内层，在该各层中设置线圈图案，在背侧外表面层中以与其他各层的线圈图案对应的方式设置多个散热图案，散热图案之间分体，且散热图案与背侧外表面层的线圈图案分体。并且，也可以是，作为热层间连接单元设置有:第I热层间连接单元，其将表侧外表面层的线圈图案和与其对应的散热图案连接；以及第2热层间连接单元，其将内层的线圈图案和与其对应的散热图案连接。
[0027]并且，在本发明中，也可以是，在上述线圈一体型印刷基板中分别设置多个第I热层间连接单元和第2热层间连接单元，第2热层间连接单元的总容积大于第I热层间连接单元的总容积。
[0028]并且，在本发明中，也可以是，在上述线圈一体型印刷基板中第2热层间连接单元的数量多于第I热层间连接单元的数量。
[0029]并且，在本发明中，也可以是，在上述线圈一体型印刷基板中，第I热层间连接单元和第2热层间连接单元由柱状体构成，第2热层间连接单元的直径大于第I热层间连接单元的直径。
[0030]并且，在本发明中，也可以是，在上述线圈一体型印刷基板中至少具有表侧外表面层和背侧外表面层，在表侧外表面层和背侧外表面层中设置有线圈图案，在背侧外表面层中以与表侧外表面层的线圈图案对应的方式设置有散热图案，散热图案之间分体，并且散热图案与背侧外表面层的线圈图案分体，设置将对应的表侧外表面层的线圈图案和背侧外表面层的散热图案连接的多个热层间连接单元。在该情况下，也可以表侧外表面层的线圈图案和与其对应的背侧外表面层的散热图案的面积总和大于背侧外表面层的线圈图案的面积。
[0031]并且，在本发明中，也可以是，在上述线圈一体型印刷基板中至少具有表侧外表面层和背侧外表面层，在表侧外表面层和背侧外表面层中设置有线圈图案，在背侧外表面层中以与表侧外表面层的线圈图案对应的方式设置有由导体构成的第I散热图案，在背侧外表面层中设置有与背侧外表面层的线圈图案连接的由导体构成的第2散热图案，第I散热图案与背侧外表面层的线圈图案和第2散热图案分体，设置将对应的表侧外表面层的线圈图案和第I散热图案连接的多个热层间连接单元。在该情况下，也可以第I散热图案的面积大于第2散热图案的面积。
[0032]此外，在本发明中，也可以是，在上述磁器件中在线圈一体型印刷基板的散热图案所处的外表面层侧设置散热器。
[0033]发明效果
[0034]根据本发明，能够提供一种线圈一体型印刷基板和磁器件，能够在不采用大型化的情况下，使来自线圈图案的发热易于散热。
【附图说明】
[0035]图1是开关电源装置的结构图。
[0036]图2是本发明的第I实施方式的磁器件的分解立体图。
[0037]图3是图2的线圈一体型印刷基板的各层的俯视图。
[0038]图4是图2的磁器件的剖视图。
[0039]图5是本发明的第2实施方式的磁器件的线圈一体型印刷基板的各层的俯视图。
[0040]图6是图5的磁器件的剖视图。
[0041]图7是本发明的第3实施方式的磁器件的线圈一体型印刷基板的各层的俯视图。
[0042]图8是图7的磁器件的剖视图。
[0043]图9是本发明的第4实施方式的线圈一体型印刷基板的各层的俯视图。
【具体实施方式】
[0044]以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。在各图中，对同一部分或对应的部分标注同一标号。
[0045]图1是开关电源装置100的结构图。开关电源装置100是电动汽车(或者混合动力车)用的DC-DC转换器，在开关高电压的直流而转换成交流之后再转换成低电压的直流。以下详细地说明。
[0046]高电压电池50与开关电源装置100的输入端子T1、T2连接。高电压电池50的电压例如为DC220V?DC400V。输入到输入端子Τ1、Τ2的高电压电池50的直流电压Vi在被滤波器电路51去除了噪声后，提供给开关电路52。
[0047]开关电路52由例如具有FET (Field Effect Transistor:场效应晶体管)的公知的电路构成。在开关电路52中，根据来自PffM驱动部58的PffM(Pulse Width Modulat1n:脉冲宽度调制)信号使FET接通截止，对直流电压进行开关动作。由此，将直流电压转换成高频的脉冲电压。
[0048]该脉冲电压经由变压器53提供给整流电路54。整流电路54通过一对二极管D1、D2对脉冲电压进行整流。将由整流电路54整流后的电压输入到平滑电路55。平滑电路55借助扼流圈L和电容器C的滤波作用使整流电压平滑，并作为低电压的直流电压输出到输出端子T3、T4。通过该直流电压将与输出端子Τ3、Τ4连接的低压电池60例如充电至DC12V。将低压电池60的直流电压供应给未图不的各种车载电子产品。
[0049]并且，在由输出电压检测电路59检测到平滑电路55的输出电压Vo后，将平滑电路55的输出电压Vo输出到PffM驱动部58。PffM驱动部58根据输出电压Vo来计算PffM信号的占空比，生成与该占空比对应的PWM信号，而输出到开关电路52的FET的栅极。由此，进行用于使输出电压保持恒定的反馈控制。
[0050]控制部57控制PffM驱动部58的动作。电源56与滤波器电路51的输出侧连接。电源56降低高电压电池50的电压，且将电源电压(例如DC12V)供应给控制部57。
[0051]在上述的开关电源装置100中，作为平滑电路55的扼流圈L使用后述的磁器件1、I’、I”。例如DC150A的大电流流过扼流圈L。在扼流圈L的两端设置有电力输入输出用的端子61、6o0
[0052]接着，一边参照图2?图4，一边说明第I实施方式的磁器件I和该磁器件I所具有的线圈一体型印刷基板3(以下，简称为“基板3”。)的构造。
[0053]图2是磁器件I的分解立体图(后述的磁器件I’、I”也相同)。图3是基板3的各层的俯视图。图4是磁器件I的剖视图，其中(a)示出图3的X-X截面，(b)示出图3的Y-Y截面。
[0054]如图2和图4所示，芯2a、2b由截面形状为E字形的上芯2a和截面形状为I字形的下芯2b按照2个I对的方式构成。芯2a、2b由铁氧体或者非晶金属等磁性体构成。
[0055]上芯2a以向下方突出的方式具有3个凸部2m、2L、2r。如图4所示，相对于中央的凸部2m，左右的凸部2L、2r的突出量较多。
[0056]如图4的(a)所示，以使上芯2a的左右的凸部2L、2r的下端与下芯2b的上表面密合的方式组装该芯2a、2b。在该状态下，为了提高直流重叠特性而在上芯2a的凸部2m与下芯2b的上表面之间设置规定大小的间隙。由此，即使大电流流过磁器件I (扼流圈L)，也能够实现规定的电感(后述的磁器件1’、1”也相同)。通过未图示的螺钉或接头等固定构件将芯2a、2b之间固定。
[0057]将下芯2b嵌入到设置于散热器10的上侧的凹部10k(图2)。在散热器10的下侧设置有散热片lOf.。散热器10是金属制，是本发明的“散热器”的一例。
[0058]基板3由厚铜箔基板构成，该厚铜箔基板在由绝缘体构成的薄板状的基材的各层中利用厚度较厚的铜箔(导体)形成图案。在本实施方式中，在基板3上未设置其他的电子