(57)【要約】【課題】薄型化、小型化および省スペース化を図りつつ、一次コイル部と二次コイル部との間の絶縁性を良好に確保することができる基板一体型コイル装置を提供すること。【解決手段】回路基板４には、第１コア１０の第１側脚１６の先端が各々貫通可能な側脚貫通孔６が形成してある。第２コア２０が配置される回路基板４の片面に側脚貫通孔６を塞ぐように絶縁シートが粘着される。第１側脚１６の先端が側脚貫通孔６に挿入されて絶縁シート５０の粘着層５４に当接し、第２側脚２６の先端が、絶縁シート５０を挟んで、第１側脚１６の先端と反対側の絶縁シート５０の第２面５２に当接する。【選択図】図１
2014207260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体で構成され、少なくとも２つの第１側脚を持つ第１コアと、
前記第１コアに装着される第１コイル部と、
磁性体で構成され、少なくとも２つの第２側脚を持つ第２コアと、
前記第２コアに装着される第２コイル部と、
前記第１コアと第２コアとの間に配置される回路基板と、を有する基板一体型コイル装置であって、
前記回路基板には、前記第１側脚の先端が各々貫通可能な側脚貫通孔が形成してあり、
前記第２コアが配置される前記回路基板の片面に前記側脚貫通孔を塞ぐように絶縁シートが配置され、
前記第１側脚の先端が各々前記側脚貫通孔に挿入されて前記絶縁シートの第１面に当接し、
前記第２側脚の先端が、前記絶縁シートを挟んで、前記第１側脚の先端と反対側の前記絶縁シートの第２面に当接し、
前記第１コアと第２コアとが前記回路基板に固定してある基板一体型コイル装置。
【請求項２】
前記第１側脚の先端が各々前記側脚貫通孔に挿入されて前記絶縁シートの第１面に形成してある粘着面に接着されている請求項１に記載の基板一体型コイル装置。
【請求項３】
前記第１コアおよび第２コアの少なくともいずれかは、テープあるいはクリップにより前記回路基板に固定されている請求項１または２に記載の基板一体型コイル装置。
【請求項４】
前記第１コアには、一対の前記第１側脚の間に、第１中脚が一体的に形成してあり、
前記第２コアには、一対の前記第２側脚の間に、第２中脚が一体的に形成してあり、
前記回路基板には、前記第１中脚の先端が貫通可能な中脚貫通孔が形成してあり、
前記第２コアが配置される前記回路基板の片面に前記中脚貫通孔を塞ぐように前記絶縁シートが粘着され、
前記第１中脚の先端が前記中脚貫通孔に挿入されて前記絶縁シートの第１面に当接し、
前記第２中脚の先端が、前記絶縁シートを挟んで、前記第１中脚の先端と反対側の前記絶縁シートの第２面に当接または所定隙間で位置する請求項１〜３のいずれかに記載の基板一体型コイル装置。
【請求項５】
前記第１コアを前記回路基板と垂直方向から見た前記第１コアの投影面積よりも大きな面積を、前記絶縁シートが有している請求項１〜４のいずれかに記載の基板一体型コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に一体化され、たとえば電源用トランスなどとして用いられる基板一体型コイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば電源用トランスなどとして用いられるコイル装置は、たとえば特許文献１に示すように、回路基板の片面にボビンを介して取り付けられることが一般的である。ところが、このように回路基板の片面にボビンを介してコイル装置を取り付ける場合には、回路基板から突出するコイル装置の高さが大きくなり、薄型化および小型化に対応することができない課題を有している。
【０００３】
また、電源用トランスなどとして用いられるコイル装置では、一次コイル部と二次コイル部との間の絶縁性の確保が課題であった。すなわち、一次コイル部と二次コイル部との間の沿面距離の確保が課題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０６５３９号公報の図１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、薄型化、小型化および省スペース化を図りつつ、一次コイル部と二次コイル部との間の絶縁性を良好に確保することができる基板一体型コイル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板一体型コイル装置は、
磁性体で構成され、少なくとも２つの第１側脚を持つ第１コアと、
前記第１コアに装着される第１コイル部と、
磁性体で構成され、少なくとも２つの第２側脚を持つ第２コアと、
前記第２コアに装着される第２コイル部と、
前記第１コアと第２コアとの間に配置される回路基板と、を有する基板一体型コイル装置であって、
前記回路基板には、前記第１側脚の先端が各々貫通可能な側脚貫通孔が形成してあり、
前記第２コアが配置される前記回路基板の片面に前記側脚貫通孔を塞ぐように絶縁シートが配置され、
前記第１側脚の先端が各々前記側脚貫通孔に挿入されて前記絶縁シートの第１面に当接し、
前記第２側脚の先端が、前記絶縁シートを挟んで、前記第１側脚の先端と反対側の前記絶縁シートの第２面に当接し、
前記第１コアと第２コアとが前記回路基板に固定してある。
【０００７】
本発明に係る基板一体型コイル装置では、回路基板を挟んで第１コアと第２コアとが配置されるために、回路基板の片面にコイル装置が配置される場合に比較して、基板の表面から突出するコイル装置の高さを低くすることができる。しかも本発明では、第１側脚の先端が各々側脚貫通孔に挿入されるために、回路基板の厚み相当分で、回路基板からの第１コアの突出高さを低減することができる。そのため本発明では、装置の薄型化、小型化および省スペース化を図ることが容易になる。
【０００８】
また本発明の装置では、第２コアが配置される回路基板の片面に側脚貫通孔を塞ぐように絶縁シートが配置してあり、第２側脚の先端が、絶縁シートを挟んで、第１側脚の先端と反対側の絶縁シートの第２面に当接している。そのため、第１コイル部と第２コイル部との絶縁性（沿面距離）を確保することが容易である。しかも絶縁シートは、基板に比較して十分に薄いので、第１コアと第２コアとの間の磁気回路の形成には悪影響を与えない。また、絶縁シートの厚みが磁気回路のギャップ長さを規定することになるので、ギャップ長さの調整が容易である。
【０００９】
また本発明の装置では、第１側脚の先端が回路基板に形成してある側脚貫通孔に挿入されるために、少なくとも回路基板に対する第１コアの位置決めが容易である。
【００１０】
好ましくは、第１側脚の先端が各々、側脚貫通孔に挿入されて絶縁シートの第１面に形成してある粘着面に接着されている。絶縁シートの第１面に形成してある粘着面により、絶縁シートを回路基板に固定できると共に、絶縁シートに対して、第１コアを固定することができる。
【００１１】
第１コアおよび第２コアの少なくともいずれかは、テープあるいはクリップにより前記回路基板に固定されていてもよい。クリップを用いることで、特に位置決め精度が向上する。また、テープを用いることで、回路基板へのコアの固定が容易且つ安価に行うことができる。
【００１２】
好ましくは、前記第１コアには、一対の前記第１側脚の間に、第１中脚が一体的に形成してあり、
前記第２コアには、一対の前記第２側脚の間に、第２中脚が一体的に形成してあり、
前記回路基板には、前記第１中脚の先端が貫通可能な中脚貫通孔が形成してあり、
前記第２コアが配置される前記回路基板の片面に前記中脚貫通孔を塞ぐように前記絶縁シートが粘着され、
前記第１中脚の先端が前記中脚貫通孔に挿入されて前記絶縁シートの第１面に当接し、
前記第２中脚の先端が、前記絶縁シートを挟んで、前記第１中脚の先端と反対側の前記絶縁シートの第２面に当接または所定隙間で位置する。
【００１３】
一対の側脚と単一の中脚を持つ、いわゆるＥ型コアで、第１コアおよび第２コアを構成することで、Ｕ型コアに比較して、漏れ磁束を少なくすることができる。
【００１４】
好ましくは、前記第１コアを前記回路基板と垂直方向から見た前記第１コアの投影面積よりも大きな面積を、前記絶縁シートが有している。このような構成にすることにより、絶縁性（沿面距離）を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る共振トランスの要部断面図である。
【図２】図２は図１に示す回路基板に形成された貫通孔と絶縁シートとの関係を示す平面図である。
【図３】図３は図１に示す第１コアの斜視図である。
【図４】図４は図１に示す絶縁シートの要部拡大断面図である。
【図５】図５は本発明の他の実施形態に係る共振トランスの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
第１実施形態
図１に示すように、本実施形態に係る基板一体型コイル装置としての共振トランス２は、たとえば電源トランスあるいはＡＣアダプタなどとして用いられ、回路基板４に一体化された第１コア１０および第２コア２０を有する。第１コア１０および第２コア２０の間に、回路基板４が挟まれるようになっている。
【００１７】
第１コア１０は、図３にも示すように、平板状の第１ベース部１２を有する。本実施形態では、第１ベース部１２は、Ｙ軸方向に比較してＸ軸方向に長く形成してあるが、逆または同じ長さであっても良い。第１ベース部１２のＸ軸方向の両側には、それぞれＺ軸方向に突出する一対の第１側脚１６が一体に形成してある。第１側脚１６のＹ軸方向の幅は、第１ベース部１２のＹ軸方向の幅と一致していることが好ましいが、必ずしも一致させる必要はない。
【００１８】
これらの一対の第１側脚１６の間に位置する第１ベース部１２の表面には、第１側脚１６と同じ方向に突出する第１中脚１８が第１ベース部１２と一体に形成してある。第１ベース部１２に対する中脚１８の突出高さは、第１側脚１６の突出高さと同一であるが、必ずしも同一である必要はなく、多少短くても良い。
【００１９】
本実施形態では、中脚１８は、円柱形状であるが、これに限定されず、楕円柱形状、四角柱形状、その他の多角柱形状などであっても良い。また、側脚１６の形状も特に限定されず、楕円柱形状、四角柱形状、その他の多角柱形状であっても良い。なお、各側脚１６において、中脚１８に面する内側面１６ａは、中脚１８の外周形状に合わせてあることが好ましい。たとえば図３に示す例では、中脚１８が円柱形状なので、側脚１６の内側面１６ａには、円弧状の凹側面が形成してある。図１に示すように、中脚１８の外周で内側面１６ａの内側には、第１コイル部３０が装着されるため、第１コイル部３０の外周形状に合わせて、側脚１６の内側面１６ａの形状が決定される。
【００２０】
第１コイル部３０は、中脚１８の外周にワイヤを直接に巻回して構成しても良く、または予め接着剤などで固めてある空芯コイルを、図１に示す回路基板４のＺ軸方向上面に固定しておき、その後に、中脚１８を空芯コイルに通して構成してもよい。回路基板４には、本実施形態に係るトランスのみでなく、その他のデバイス、ＩＣチップ、その他のチップ部品が実装されていても良い。
【００２１】
なお、図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直な軸であり、本実施形態では、Ｘ軸が、一対の側脚１６が配置される方向であり、Ｚ軸が、ベース部１２に対して、側脚１６および中脚１８が延びる方向であり、Ｙ軸は、Ｘ軸と共に、回路基板４の上面または下面に平行な軸である。
【００２２】
本実施形態では、図１に示す第２コア２０は、図３に示す第１コア１０と同様な形状を有し、平板状の第２ベース部２２を有する。本実施形態では、第２ベース部２２は、第１ベース部１２と同様である。第２ベース部２２のＸ軸方向の両側には、それぞれＺ軸方向に突出する一対の第２側脚２６が一体に形成してある。第２側脚２６のＹ軸方向の幅は、第２ベース部２２のＹ軸方向の幅と一致していることが好ましいが、必ずしも一致させる必要はない。
【００２３】
これらの一対の第２側脚２６の間に位置する第２ベース部２２の表面には、第２側脚２６と同じ方向に突出する第２中脚２８が第２ベース部２２と一体に形成してある。第２ベース部２２に対する中脚２８の突出高さは、第２側脚２６の突出高さと同一であるが、必ずしも同一である必要はなく、多少短くても良い。
【００２４】
本実施形態では、第２コア２０の第２側脚２６および第２中脚２８のＺ軸方向突出高さは、第１コア１０の第１側脚１６および第１中脚１８のＺ軸方向突出高さよりも大きく形成してあるが、それに限定されず同じでも小さくとも良い。また、第２コア２０の第２側脚２６および第２中脚２８のその他の構成は、第１コア１０の第１側脚１６および第１中脚１８のその他の構成と同様である。
【００２５】
第２コイル部４０は、第１コイル部３０と同様にして構成される。本実施形態では、トランスの二次コイルとなる第２コイル部４０のＺ軸方向厚みが、一次コイルとなる第１コイル部３０のＺ軸方向厚みよりも大きくしてあるが、これに限定されず、同一であっても逆の関係でも良い。これらのコイル部３０および４０を構成するワイヤのリード配線は、回路基板４に形成してある回路パターンに接続することができる。
【００２６】
第１コア１０および第２コア２０は、磁性体で構成してあり、フェライト組成物、金属組成物、それらと樹脂との複合組成物などで構成され、圧縮成形後の焼成、射出成形後の焼成、あるいは一般的な圧粉成形などの方法により製造される。第１コア１０および第２コア２０は、同一の磁性体であることが好ましいが、必ずしも同一の磁性体である必要はなく、異なる種類の磁性体であっても良い。
【００２７】
図１および図２に示すように、回路基板４には、一対の第１側脚１６の先端が各々貫通可能な側脚貫通孔６がＸ軸方向に所定間隔で形成してある。側脚貫通孔６の形状は、図３に示す第１側脚１６のＸ−Ｙ軸断面形状に合わせてある。また、回路基板４には、第１コア１０の第１中脚１８のＸ−Ｙ軸断面形状および配置位置に合わせて、中脚貫通孔８が形成してある。中脚貫通孔８には、第１中脚１８の先端部が挿入可能になっている。
【００２８】
図１に示すように、第２コア２０が配置される回路基板４の片面に側脚貫通孔６および中脚貫通孔８を塞ぐように絶縁シート５０が装着してある。絶縁シート５０は、単一のシートで構成してあっても良いが、複数フィルムの積層体であっても良い。また、絶縁シート５０は、相互に反対側に位置する第１面５１と第２面５２とを有し、少なくとも第１面５１に粘着剤層５４が形成してある。
【００２９】
たとえば図４に示すように、絶縁シート５０は、好ましくは３層以上の絶縁テープ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの積層構造で構成してる。絶縁テープ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、たとえばポリエステル、エポキシ、ポリイミド、フッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）などで構成され、相互に同じ材質でも異なる材質であっても良い。より具体的には、絶縁シート５０は、３Ｍ社製の３層絶縁テープ１３５０が好ましい。
【００３０】
絶縁シート５０の厚みｔ２は、回路基板４の厚みｔ１に比較して十分に薄い。回路基板４の厚みは、特に限定されないが、一般的には、０．５〜１．６ｍｍである。また、絶縁シート５０のトータル厚みｔ２は、好ましくは、５０〜２００μｍである。粘着層５４の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０〜５０μｍである。
【００３１】
本実施形態では、第１コア１０を回路基板４と垂直方向（Ｚ軸方向）から見た第１コア１０の投影面積よりも大きな面積を、絶縁シート５０が有している。すなわち、図１において、絶縁シート５０の外周縁５０ａは、第１コア１０の外周縁１０ａよりも余裕幅Ｗ２で外側に大きくなっている。余裕幅Ｗ２は、好ましくは３〜８ｍｍであり、第１コア１０の外周縁１０ａから回路基板４の外周縁までの距離Ｗ１と同等以下である。このような構成にすることにより、絶縁性（沿面距離）を確実に確保することができる。
【００３２】
本実施形態では、回路基板４を挟んで第１コア１０と第２コア２０とが配置されるために、回路基板４の片面にコイル装置が配置される場合に比較して、基板４の表面から突出するコイル装置の高さを低くすることができる。しかも本実施形態では、第１側脚１６および第１中脚１８の先端が側脚貫通孔６および中脚貫通孔８にそれぞれ挿入されるために、回路基板４の厚み相当分で、回路基板４からの第１コア１０の突出高さを低減することができる。そのため本実施形態では、トランス２の薄型化、小型化および省スペース化を図ることが容易になる。
【００３３】
また本実施形態では、第２コア２０が配置される回路基板４の片面に貫通孔６および８を塞ぐように絶縁シート５０が粘着してあり、第２側脚１６のＺ軸方向先端が、絶縁シート５０を挟んで、第１側脚１６のＺ軸方向先端と反対側の絶縁シート５０の第２面５２に当接している。また、第２中脚２８のＺ軸方向先端が、絶縁シート５０を挟んで、第１中脚１８のＺ軸方向先端と反対側の絶縁シート５０の第２面５２に当接している。そのため、第１コイル部３０と第２コイル部４０との絶縁性（沿面距離）を確保することが容易である。しかも絶縁シート５０は、基板４に比較して十分に薄いので、第１コア１０と第２コア２０との間の磁気回路の形成には悪影響を与えない。また、絶縁シート５０の厚みが磁気回路のギャップ長さを規定することになるので、ギャップ長さの調整が容易である。
【００３４】
さらに本実施形態では、第１側脚１６のＺ軸方向先端が回路基板４に形成してある側脚貫通孔６に挿入され、第１中脚１８のＺ軸方向先端が中脚貫通孔８に挿入され、これらの先端が絶縁シート５０の粘着層５４に接着する。このため、少なくとも回路基板４に対する第１コア４の位置決めが容易である。また、絶縁シート５０の粘着面５４により、絶縁シート５０を回路基板４に固定できると共に、絶縁シート５０に対して、第１コア１０を固定することができる。
【００３５】
本実施形態では、回路基板４を挟んでいる第１コア１０および第２コア２０の外周が固定用テープ６０により回路基板４に固定してある。この固定用テープ６０を用いることで、回路基板４へのコア１０，２０の固定が容易且つ安価に行うことができる。ただし、これらのコア１０，２０の回路基板４への固定は、クリップにより行っても良い。クリップを用いることで、特に位置決め精度が向上する。
【００３６】
第２実施形態
図５に示すように、本実施形態に係る基板一体型コイル装置としての共振トランス２ａは、以下に示す以外は、図１〜図４に示す実施形態のトランス２と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。本実施形態では、第２コア２０における第２中脚２８のＺ軸方向先端が、絶縁シート５０を挟んで、第１中脚１８の先端と反対側の絶縁シート５０の第２面５１に当接することなく、所定隙間ｇ１で配置してある。所定隙間ｇ１は、磁気回路のギャップ長さの一部となり、特に限定されないが、好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。この所定隙間ｇ１を形成することにより、トランス２ａにおけるインダクタンスなどの特性を調整することができる。
【００３７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００３８】
たとえば、上述した実施形態では、第１コア１０および第２コア２０を、それぞれ一対の側脚と単一の中脚を持つ、いわゆるＥ字型コアで構成したが、本発明では、一対の側脚のみを持つ、いわゆるＵ字型コアで構成しても良い。ただし、いわゆるＥ型コアで、第１コアおよび第２コアを構成することで、Ｕ型コアに比較して、漏れ磁束を少なくすることができる。
【００３９】
また、上述した実施形態では、第１コイル部３０を、トランスの一次コイルとし、第２コイル部４０を二次コイルとして説明したが、本発明は、それに限定されず、第２コイル部４０を一次コイルとし、第１コイル部３０を二次コイルとしても良い。
【００４０】
また、その他の実施形態では、コア１０および２０で挟まれている回路基板４の内部または表面に、導電パターンで補助巻線コイルを形成しても良い。その場合には、トランスが３つのコイル部を有することになる。
【００４１】
さらに、その他の実施形態では、絶縁シート５０は、両面に粘着面を有する絶縁シートであっても良い。その場合には、第２コアの側脚２６および中脚２８の先端面も、絶縁シート５０の第２面５２に粘着させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
２…  共振トランス
４…  回路基板
６…  側脚貫通孔
８…  中脚貫通孔
１０…  第１コア
１２…  第１ベース部
１６…  第１側脚
１８…  第１中脚
２０…  第２コア
２２…  第２ベース部
２６…  第２側脚
２８…  第２中脚
３０…  第１コア部
４０…  第２コア部
５０…  絶縁シート
５１…  第１面
５２…  第２面
５４…  粘着層
６０…  固定用テープ
【図１】
2014207260.tif 000003
【図２】
2014207260.tif 000004
【図３】
2014207260.tif 000005
【図４】
2014207260.tif 000006
【図５】
2014207260.tif 000007