JP7196636B2

JP7196636B2 - 撚り線内蔵基板

Info

Publication number: JP7196636B2
Application number: JP2019011707A
Authority: JP
Inventors: 一行佐々木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: JP2020120053A

Description

本発明は、撚り線内蔵基板に関する。

特許文献１には、電流伝送媒体が、幅方向に交差する方向に複数の切れ目が形成された扁平導体を有することで、銅線の末端処理の複雑化を招くことなく大きな電流を流す際に発生する渦電流によって生じるジュール熱を抑制する技術が開示されている。

特開２０１３－１９６９５５号公報

ところで、基板に大電流を流すために、銅板を加工したバスバーを内蔵したバスバー内蔵基板が知られている。バスバー内蔵基板には、バスバーに電流が流れて発熱した際に、バスバーが線膨張して上下の基板に大きな応力が発生するおそれがある。

そこで、バスバー内蔵基板におけるバスバーに代えて特許文献１の技術の適用が想定されるが、特許文献１の技術では、外基板（上下の基板）との接続が困難となる。

本発明は、大電流に対応可能であると共に、基板に生じる応力を抑制することができる撚り線内蔵基板を得ることを目的とする。

請求項１に記載の撚り線内蔵基板は、基材を備えた中基板と、基材を備え、前記中基板の一方の面に積層された第１外基板と、基材を備え、前記中基板の他方の面に積層された第２外基板と、前記中基板の前記基材に形成された孔に配置され、複数の素線から構成された撚り線と、前記孔内において前記撚り線の前記複数の素線と電気的に接続されると共に、前記第１外基板の一方の面まで延在する導電ブロックと、を備える撚り線内蔵基板であって、前記孔は、前記中基板の前記基材を厚み方向に貫通する貫通孔であり、前記貫通孔は、前記撚り線が配線された方向に沿って延びるように形成されている。

請求項１に記載の撚り線内蔵基板では、それぞれ基材を備える中基板、第１外基板及び第２外基板が積層されている。ここで、中基板の基材に形成された孔に撚り線が配置されているので、撚り線を利用して基板の内部に大きな電流を流すことができる。

また、複数の素線から構成された撚り線を用いるので、バスバーを用いる場合と比較して、渦電流による発熱が抑制されると共に、基板に生じる応力が緩和される。更に、導電ブロックが、孔から第１基板の一方の面まで延在すると共に、より線の複数の素線と電気的に接続されているので、撚り線と外基板（第１外基板）とを適切に接続をすることができる。

本発明によれば、大電流に対応可能であると共に、基板に生じる応力を抑制することができる撚り線内蔵基板を得ることができる。

第１実施形態の撚り線内蔵基板の要部を示す断面図（撚り線に沿う方向に切断した断面図）である。図１の２－２線断面図（なお、２－２線断面にはリッツ線は現れないため、リッツ線を破線で表現している。）である。各基板の構造を示す図である。第２実施形態の撚り線内蔵基板（ＤＣＤＣコンバータ）を示す斜視図である。図４において上基板１０Ｂを透視した斜視図である。第２実施形態の撚り線内蔵基板に内蔵されたリッツ線及び導電ブロックのみを拡大して示す斜視図である。撚り線内蔵基板２００（ＤＣＤＣコンバータ）の回路構成を示す回路図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１～図３を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る撚り線内蔵基板１００は、中基板１０Ａと、「第１外基板」としての上基板１０Ｂと、「第２外基板」としての下基板１０Ｃと、を備えている。

中基板１０Ａ、上基板１０Ｂ及び下基板１０Ｃの各々は、一例として、図３に示すように、基材１２と、基材１２の両面に配置された銅箔１４と、銅箔１４の外面に配置されたレジスト１６と、を備えている。なお、図１及び図２では、基材１２、銅箔１４及びレジスト１６を纏めて基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとして簡略化して図示している。また、銅箔１４の層数は２層だけでなく、４層、６層などの多層基板でも構わない。

図２に示すように、撚り線内蔵基板１００は、中基板１０Ａと上基板１０Ｂとの間、及び中基板１０Ａと下基板１０Ｃとの間にそれぞれプリプレグ２０を挟んで積層されることで形成されている。

中基板１０Ａの基材１２には、「孔」としての貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５には、「撚り線」としてのリッツ線３０が配置されている。リッツ線３０は、貫通孔１５に複数本（図１の断面に表れているのは３本、図２に破線で示すのは９本）配置されている。リッツ線３０は、その長手方向を各基板１０の面方向（図１の左右方向）に向けた状態で配置されている。複数のリッツ線３０は、互いに間隔をあけると共に、互いに平行に配置されている。なお、図には示していないが、複数のリッツ線３０の間の空間（すなわち、貫通孔１５のうち、リッツ線３０や後述の導電ブロック４０以外の空間）は、樹脂などの絶縁体で充填されている。

また、図示は省略するが、リッツ線３０の各々は、複数本の素線（本実施形態ではエナメル線）が撚り合わされて構成されている。

リッツ線３０の端部３２（図１における右側端部）には、導電ブロック４０が設けられている。導電ブロック４０は、導電性の部材により形成されたブロック状の構成であり、例えば銀ペーストにより形成されている。導電ブロック４０は、リッツ線３０を構成する複数本のエナメル線の銅線と接続されている。これにより、リッツ線３０と導電ブロック４０とは、リッツ線３０の端部３２において電気的に接続されている。

導電ブロック４０は、上基板１０Ｂを貫通して、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａにまで延在している。これにより、導電ブロック４０のパッド部４２は、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａに露出している。このため、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａに負荷やコイル、コンデンサなどを実装し、リッツ線３０と接続させることができる。

以上のように、本実施形態では、それぞれ基材１２を備える中基板１０Ａ、上基板１０Ｂ及び下基板１０Ｃが積層されている。ここで、中基板１０Ａの基材１２に形成された貫通孔１５にリッツ線３０が配置されているので、リッツ線３０を利用して撚り線内蔵基板１００の内部に大きな電流を流すことができる。
また、複数の素線から構成されたリッツ線３０を用いるので、バスバーを用いる場合と比較して、渦電流による発熱が抑制されると共に、基板に生じる応力が緩和される。更に、導電ブロック４０が、貫通孔１５から上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａまで延在すると共に、リッツ線３０の複数の素線と電気的に接続されているので、リッツ線３０と外基板（上基板１０Ｂ）とを適切に接続をすることができる。

〔第２実施形態〕
本発明の撚り線内蔵基板１００は、一例として、ＤＣＤＣコンバータに適用することができる。

図４は、第２実施形態の撚り線内蔵基板２００を上基板１０Ｂ側から見た斜視図である。図５は、図４において上基板１０Ｂを透視した斜視図である。図６は、撚り線内蔵基板２００に内蔵されたリッツ線３０及び導電ブロック４０のみを示す斜視図である。図７は、撚り線内蔵基板２００（ＤＣＤＣコンバータ）の回路構成の一例である。

図４に示されるように、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａには、複数のパッド部４２が露出している。なお、パッド部４２Ｐは、回路図（図７）におけるＰｏｓｉｔｉｖｅ側に対応し、パッド部４２Ｎは、Ｎｅｇａｔｉｖｅ側に対応する。

図７の回路図における（１）～（８）は、ぞれぞれ図６における（１）～（８）に対応している。これら対応関係から判るように、回路図（図７）における（１）と（２）との間や、（３）と（４）との間は、リッツ線３０Ｐにより構成され、（６）と（５）との間は、リッツ線３０Ｎにより構成されている。これにより、大電流に対応することができる。

図６に示すように、リッツ線３０Ｐは、導電ブロック４０Ｐと電気的に接続されており、リッツ線３０Ｎは、導電ブロック４０Ｎと電気的に接続されている。導電ブロック４０Ｐは、その上部において枝分かれした形状となっている。この枝分かれした形状により、導電ブロック４０Ｐは、複数本のリッツ線３０Ｎを避けるようにして、上基板１０Ｂの一方の面１０Ｂａの側まで延在している。また、図示は省略するが、第２実施形態においてもリッツ線３０同士の間は、樹脂などで充填されている。

なお、図６の（８）における導電ブロック４０Ｎのように、リッツ線３０と導電ブロック４０との導通箇所は、リッツ線３０の端部３２でなくてもよく、リッツ線３０の中間部であってもよい。この場合、リッツ線３０を構成する複数の素線（エナメル線）の被覆を溶かしつつ導電ブロック４０を形成するとよい。また、リッツ線３０を中間部で切断し、切断した端部３２においてエナメル線の銅線を露出させてから導電ブロック４０を接触させてもよい。

〔上記実施形態の補足説明〕
なお、上記実施形態では、「撚り線」がリッツ線３０であり、「素線」がエナメル線である例を説明したが本発明はこれに限定されない。

また、上記実施形態では、複数のリッツ線３０と１つの導電ブロック４０とが電気的に接続された例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１本のリッツ線（複数の素線で構成されている。）と１つの導電ブロック４０とが電気的に接続されていてもよい。

また、上記実施形態では、リッツ線３０と上基板１０Ｂとが接続された例を説明したが、リッツ線３０と接続されるのが、上基板１０Ｂと下基板１０Ｃの両方であってもよい。

１０Ａ中基板
１０Ｂ上基板（第１外基板）
１０Ｂａ上基板（第１外基板）の一方の面
１０Ｃ下基板（第２外基板）
１２基材
１５貫通孔（孔）
３０リッツ線（撚り線）
３０Ｎリッツ線（撚り線）
３０Ｐリッツ線（撚り線）
４０導電ブロック
４０Ｎ導電ブロック
４０Ｐ導電ブロック
１００撚り線内蔵基板
２００撚り線内蔵基板

Claims

基材を備えた中基板と、
基材を備え、前記中基板の一方の面に積層された第１外基板と、
基材を備え、前記中基板の他方の面に積層された第２外基板と、
前記中基板の前記基材に形成された孔に配置され、複数の素線から構成された撚り線と、
前記孔内において前記撚り線の前記複数の素線と電気的に接続されると共に、前記第１外基板の一方の面まで延在する導電ブロックと、
を備える撚り線内蔵基板であって、
前記孔は、前記中基板の前記基材を厚み方向に貫通する貫通孔であり、
前記貫通孔は、前記撚り線が配線された方向に沿って延びるように形成されている、
撚り線内蔵基板。