(57)【要約】【課題】小型化，薄型化ないし低背化が可能であって、実装部品の接合部の信頼性が高く、トランスの複数分割が容易かつ組み立てが容易な電源トランスを提供する。【解決手段】一次コイル１４が形成された１次基板１２と、２次コイル２２が形成された２次基板２０には、１次コイル１４と２次コイル２２の中央部と外側に、コア１６，２４の脚が挿入される孔３４Ａ〜３４Ｃ，４０Ａ〜４０Ｃが形成される。１次基板１２と２次基板２０に、コア１６，２４を挿入したものを組み合わせてトランス３２を構成する際に、１次コイル１４及び２次コイル２２の形成領域よりも大きな絶縁シート２６を、１次基板１２と２次基板２０の間に配置することで、１次側と２次側が完全に絶縁分離し、コアと導体パターン間の距離を短縮して小型化が可能となる。絶縁シート２６はコア１６と２４のギャップとしても作用するため、トランスの薄型化が可能である。【選択図】図１
2011086839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンによって一つ以上の１次コイルが形成された１次基板と、
前記１次コイルと対向する位置に導体パターンによって一つ以上の２次コイルが形成された２次基板と、
前記１次基板及び２次基板のそれぞれに、前記１次コイル及び２次コイルの中央部と、これら１次コイル及び２次コイルの外側の少なくとも一ヶ所に形成されており、前記１次基板及び２次基板を対向させたときに対応する位置に形成された複数の孔と、
前記１次コイルの中央部の孔と、前記１次コイルの外側の孔に挿通される脚を備えた１次側コアと、
前記２次コイルの中央部の孔と、前記２次コイルの外側の孔に挿通される脚を備えた２次側コアと、
前記１次基板と２次基板の間に配置されており、前記１次コイル及び２次コイルの形成領域よりも大きな絶縁シートと、
を備えたことを特徴とする電源トランス。
【請求項２】
前記１次基板と２次基板の少なくとも一方が、前記１次コイルと２次コイルの形成領域外に、他方の基板と重ならない領域を有することを特徴とする請求項１記載の電源トランス。
【請求項３】
前記１次側コア及び２次側コアが、前記１次コイル及び２次コイルの中央部の孔に挿通される中脚と、前記１次コイル及び２次コイルの両側に形成された孔に挿通される一対の脚を備えた略Ｅ型形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の電源トランス。
【請求項４】
前記１次側コア及び２次側コアが、前記１次コイル及び２次コイルの中央部の孔に挿通される脚と、前記１次コイル及び２次コイルの外側の一ヶ所に形成された孔に挿通される他の脚を備えた略コ字状ないし略Ｕ字状であることを特徴とする請求項１又は２記載の電源トランス。
【請求項５】
前記１次基板又は２次基板の少なくとも一方に部品を実装したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源トランス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源トランスを利用したことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次コイルと２次コイルを有する電源トランス及びそれを利用した電源装置に関し、更に具体的には、１次側と２次側の絶縁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
商用電源（ＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２４０Ｖ）からノートＰＣ等の直流電源を生成するＡＣ／ＤＣコンバータに利用されるトランスでは、１次巻線の電圧は、１００Ｖの商用電源が全波整流後平滑された電圧（ピーク電圧は１２７Ｖ〜３９０Ｖ）であり、２次巻線に発生する電圧が５〜４８Ｖとなっている。従来は、このようなＡＣ／ＤＣコンバータに利用されるトランスとして、巻線トランスが用いられてきたが、嵩高く低背化（薄型化）が困難であった。そこで、電源装置に組み込んだときに薄型化を実現するために、例えば、下記特許文献１及び２に示す技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、マザー基板をトランスの一部（２次側回路）として使用することで、全体の厚さを薄くするシート型トランスが開示されている。図９(A)に示すように、シート型トランス１００は、１次側回路が形成されるとともに中央部に穴１１４が形成されたシート型コイル積層体１１２を、２次側回路が形成されるとともに中央部の穴１０６の両側に２つの穴１０８が形成された多層プリント配線板１０４に搭載し、更に、フェライトコア１０２で挟み込んだ構造となっている。前記シート型コイル積層体１１２と多層プリント配線板１０４の間には、穴１１８が形成された絶縁シート１１６が設けられ、１次側回路と２次側回路が絶縁されている。
【０００４】
一方、特許文献２には、図９(B)に示す電源トランス１２０が開示されている。電源トランス１２０は、それぞれ渦巻き状の導体パターンが形成された１次側プリント基板１２２，１２４と、２次側プリント基板１２６と、絶縁テープ１３２，１３６と、コア１３０，１３８により構成されている。一方のコア１３８には、中脚が設けられておらず、他方のコア１３０には、中脚１３０Ａと、該中脚１３０Ａよりも突出するように両側に設けられた脚１３０Ｂ，１３０Ｃが設けられている。前記プリント基板１２２，１２４，１２６を重ね合わせ、両側からコア１３０，１３８で挟み込み、プリント基板１２２，１２４，１２６を一体に固定する。この場合、コア１３０の脚１３０Ａが、プリント基板１２２，１２４の図に表示されていない穴に嵌り、両側の脚１３０Ｂ，１３０Ｃがプリント基板１２２，１２４，１２６の両側縁に位置する。
【０００５】
ここで、２次側プリント基板１２６の渦巻き状の導体パターン１４０を、基板１２６のほぼ端縁まで形成しているため、この端縁の導体パターンには安全規格上の距離が確保されない。そこで、図９(C-1)に示すように、プリント基板１２６の両面に貼付する絶縁テープ１３６のサイズを基板１２６よりも大きくし、基板１２６の端縁よりも絶縁テープ１３６が安全規格上の距離分だけはみ出すようにしておく。その上で、絶縁テープ１３６のはみ出し部分１３６Ａ，１３６Ｂ同士を接着し、これを図９(C-2)に示すように、基板１２６の上側に折り返し、基板１２６の端縁上の絶縁テープ１３６上に重合・接着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−９１１３８号公報
【特許文献２】特開平７−１１５０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、１次側回路−コア−２次側回路の絶縁において、１次側コアと２次側コアの分離（絶縁）がされておらず、また、コアが絶縁物ではないため、１次巻線−１次側コア，２次巻線−２次側コアの絶縁を確保するために、絶縁シート１１６の位置合わせを行ったり、基板端から巻線パターンまでの距離（絶縁距離）を多く取る必要があったりするため、小型化，薄型化が難しいという不具合がある。また、特許文献２に記載の技術では、２次巻線パターンが形成された２次側プリント基板１２６において、絶縁テープ１３６を折り曲げて絶縁距離をとっているが、基板上の巻線部分とコア間の全面に絶縁テープ１３６を貼り付ける作業と、絶縁テープ１３６の端部のはみ出し部分１３６Ａ，１３６Ｂを折り曲げる作業が必要になる。また、２次側プリント基板１２６を絶縁テープ１３６で包むことで、２次側プリント基板１２６をギャップとして利用しているが、広いギャップ長となるため、必要なインダクタンスを得るには、巻数を増やす，または、コアを大きくする必要がある。その結果、トランスが大型になり、小型・低背化が図れないという不具合がある。更に、以上のような背景技術では、トランスを複数に分割する場合、半田接合部が多くなるため、半田信頼性の懸念が生じる。
【０００８】
本発明は、以上のような点に着目したもので、小型化，薄型化ないし低背化を図るとともに、実装部品の接合部の信頼性が高く、トランスの複数分割が容易な電源トランス及びそれを利用した電源装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電源トランスは、導体パターンによって一つ以上の１次コイルが形成された１次基板，前記１次コイルと対向する位置に導体パターンによって一つ以上の２次コイルが形成された２次基板，前記１次基板及び２次基板のそれぞれに、前記１次コイル及び２次コイルの中央部と、これら１次コイル及び２次コイルの外側の少なくとも一ヶ所に形成されており、前記１次基板及び２次基板を対向させたときに対応する位置に形成された複数の孔，前記１次コイルの中央部の孔と、前記１次コイルの外側の孔に挿通される脚を備えた１次側コア，前記２次コイルの中央部の孔と、前記２次コイルの外側の孔に挿通される脚を備えた２次側コア，前記１次基板と２次基板の間に配置されており、前記１次コイル及び２次コイルの形成領域よりも大きな絶縁シート，を備えたことを特徴とする。
【００１０】
主要な形態の一つによれば、前記１次基板と２次基板の少なくとも一方が、前記１次コイルと２次コイルの形成領域外に、他方の基板と重ならない領域を有することを特徴とする。他の形態の一つは、前記１次側コア及び２次側コアが、前記１次コイル及び２次コイルの中央部の孔に挿通される中脚と、前記１次コイル及び２次コイルの両側に形成された孔に挿通される一対の脚を備えた略Ｅ型形状であることを特徴とする。あるいは、前記１次側コア及び２次側コアが、前記１次コイル及び２次コイルの中央部の孔に挿通される脚と、前記１次コイル及び２次コイルの外側の一ヶ所に形成された孔に挿通される他の脚を備えた略コ字状ないし略Ｕ字状であることを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記１次基板又は２次基板の少なくとも一方に部品を実装したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の電源装置は、前記いずれかの電源トランスを利用したことを特徴とする。本発明の前記目的及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭にする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導体パターンで１次コイルが形成された１次基板と、導体パターンで２次コイルが形成された２次基板とのそれぞれに、１次コイルと２次コイルの中央部と外側に、コアの脚が挿入される孔を設ける。そして、１次基板と２次基板に前記コアを挿入したものを組み合わせてトランスを構成する際に、１次コイル及び２次コイルの形成領域より大きな絶縁シートを、１次基板と２次基板の間に配置することとしたので、１次コイルと２次コイルが完全に絶縁分離し、導体パターンとコアまでの距離を短縮して小型化を図ることができる。また、絶縁シートがコアのギャップとして作用するため、トランスの薄型化が可能である。更に、１次基板又は２次基板の少なくとも一方に部品を実装し、高さ方向を有効活用することで低背化が可能になるとともに、コイル部と実装部品をパターン接続することで接合の信頼性が向上する。また、コアを複数に分けることにより、容易にトランス分割が可能であり、同時に組み立てが容易でもある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)は本実施例の電源トランスの積層構造を示す平面図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図２】(A-1)及び(A-2)は前記実施例のコアを示す図，(B-1)〜(B-3)は１次コイルを示す図，(C-1)〜(C-3)は２次コイルを示す図である。
【図３】(A)は前記実施例のトランス構造の主要断面図，(B)は比較例のトランス構造の主要断面図である。
【図４】実施例１の具体例の積層構造を示す分解斜視図である。
【図５】前記具体例の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図６】前記実施例の好適な回路例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施例２の電源トランスの積層構造を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の実施例３を示す図であり、(A-1)及び(A-2)はコアを示す図，(B-1)及び(B-2)は１次コイルを示す図，(C-1)及び(C-2)は２次コイルを示す図である。
【図９】背景技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
最初に、図１〜図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)は、本実施例の電源トランスの積層構造を示す平面図であり，図１(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図２(A-1)及び(A-2)は本実施例のコアを示す図，図２(B-1)〜(B-3)は１次コイルを示す図であり，図２(C-1)〜(C-3)は２次コイルを示す図である。図３(A)は本実施例１のトランス構造の主要断面図であり，図３(B)は比較例のトランス構造の主要断面図である。図１(A)及び(B)に示すように、本実施例１の電源トランス１０は、複数の１次コイル１４が形成された１次基板１２と、前記１次コイル１４と対向する複数の２次コイル２２が形成された２次基板２０と、これら１次基板１２と２次基板２０の間に配置される絶縁シート２６と、１次側のコア１６と、２次側のコア２４により構成されている。
【００１６】
前記１次コイル１４は、１次基板１２の上面１２Ａ側に形成された渦巻き状の導体パターン１４Ａと（図２(B-1)参照）と、１次基板下面１２Ｂ側に形成された渦巻き状の導体パターン１４Ｂを、スルーホール３６Ａと３６Ｂ，スルーホール３８Ａと３８Ｂを介して接続することで構成されている。なお、符号３９は、一次コイル１４の極性マークである。前記１次基板１２は、１次コイル１４の中央部に略長方形の孔３４Ａを備えており、１次コイル１４の外側に該１次コイル１４を挟むように２つの略長方形の孔３４Ｂ，３４Ｃが形成されている。１次側のコア１６は、図２(A-1)及び(A-2)に示すように、中央の孔３４Ａに挿入される脚１６Ａと、外側の孔３４Ｂ，３４Ｃに挿通される脚１６Ｂ，１６Ｃを備えた略Ｅ型形状となっている。前記導体パターン１４Ａ及び１４Ｂを重ね合わせ、コア１６の脚１６Ａ〜１６Ｃを孔３４Ａ〜３４Ｃに嵌めて、上面１２Ａ側から見た状態が、図２(B-3)に示されている。このような１次コイル１４は、複数（図示の例では６つ）配置されている。なお、１次側の入力と２次側の出力に合わせて、１次コイル１４の巻数とともに、それらの直列接続・並列接続の組み合わせを選択する。そのため、全て直列接続、全て並列接続、直列接続と並列接続の組み合わせ、のいずれでもかまわない。本実施例では、３つの１次コイル１４を直列接続し、３直列のコイル２組を並列接続としている。
【００１７】
一方、２次コイル２２は、２次基板の上面２０Ａ側に形成された渦巻き状の導体パターン２２Ａ（図２(C-1)参照）と、２次基板下面２０Ｂ側に形成された渦巻き状の導体パターン２２Ｂを、スルーホール４２Ａと４２Ｂ，スルーホール４４Ａと４４Ｂを介して接続することで構成されている。なお、符号４１は、２次コイル２２の極性マークである。２次基板２０は、２次コイル２２の中央部に略長方形の孔４０Ａを備えており、２次コイル２２の外側に該２次コイル２２を挟むように２つの略長方形の孔４０Ｂ，４０Ｃが形成されている。２次側のコア２４は、図２(A-1)及び(A-2)に示すように、中央の孔４０Ａに挿通される脚２４Ａと、外側の孔４０Ｂ，４０Ｃに挿通される脚２４Ｂ，２４Ｃを備えた略Ｅ型形状となっている。前記導体パターン２２Ａ及び２２Ｂを重ね合わせ、コア２４の脚２４Ａ〜２４Ｃを孔４０Ａ〜４０Ｃに嵌めて、下面２０Ｂ側から見た状態が、図２(C-3)に示されている。このような２次コイル２２は、前記１次コイル１４と対向する位置に設けられており、これら１次コイル１４と２次コイル２２の組み合わせで任意の電圧に変圧可能となっている。
【００１８】
前記１次基板１２と２次基板２０は、１次コイル１４及び２次コイル２２が重なり合うように組み合わせられ、前記コア１６，２４を挿入することでトランス３２を構成するが、その際、１次コイル１４，２次コイル２２の形成領域より大きな絶縁シート２６（１次コイル１４及び２次コイルが各１つのみ形成されている場合、コイル１４，２２の外形寸法よりも大きな絶縁シート）が、１次側と２次側を絶縁するように１次基板１２と２次基板２０の間に配置される。絶縁シート２６は、上面側が粘着シート２８によって１次基板下面１２Ｂ側と貼り合わせられ、下面側が粘着シート３０によって２次基板上面２０Ａ側と貼り合わせられる。このときの位置合わせは、１次基板１２に設けた穴１８Ａと、２次基板２０に設けた穴１８Ｂを利用して行われる。前記絶縁シート２６は、フィルムを３枚重ねて安全規格に対応した３層絶縁構造にするか、規定厚さを満たすシートを利用する。なお、１次基板１２とコア１６，２次基板２０とコア２４は、それぞれ図示しない接着剤により接着される。
【００１９】
図示の例では、前記１次基板１２と２次基板２０は、複数のトランス３２を構成する部分のみを重ね合わせる構成となっているため、図１(B)に示す高さＨ１，Ｈ２の部分を有効に活用して部品を実装することで、実装部品の干渉をなくし、かつ、薄型の電源モジュールを構成することができる。なお、前記高さＨ１は、例えば、１．０ｍｍ，高さＨ２は、１．４ｍｍ程度である。むろん、部品の実装は、１次基板１２側のみでなく、２次基板２０側にも行ってよい。このように、１次基板１２，２次基板２０にそれぞれ部品を実装することで、トランス３２の形成と部品の基板実装が同時に可能となるため、半田接合部のロスがなくなり、パターン接合による信頼性が向上する。
【００２０】
前記１次基板１２及び２次基板２０としては、ガラスクロス基材エポキシ（ＦＲ−４），コンポジット／ガラス不織布エポキシ（ＣＥＭ−３），コンポジット／紙基材エポキシ＋Ｇクロス（ＣＥＭ-1），紙基材フェノール樹脂（ＦＲ−1）などが利用される。なお、上述した「ＦＲ−Ｘ（Ｘ＝１〜６）」は、ＡＮＳＩ規格・ＮＥＭＡ規格での呼称で、プリント配線基板の部材である銅張り積層板の難燃性を示す指標であり、「ＦＲ−６」が最も難燃性が高いグレードになる。ＡＮＳＩ規格とは、アメリカ規格協会規格（American National Standard Institute ,Inc.）のことであり、ＮＥＭＡ規格とは、アメリカ電機工業規格（National Electrical Manufactures Association）のことである。
【００２１】
１次コイル１４及び２次コイル２２を形成する導体パターン１４Ａ，１４Ｂ，２２Ａ，２２Ｂとしては、例えば、銅箔が利用される。また、コア１６，２４としては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系，Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライトコアが望ましい。前記絶縁シート２６は、１次側のコア１６と２次側のコア２４及び１次側のコイル１４と２次側のコイル２２を絶縁し、トランス３２のギャップシートを兼ねるものとして、ポリイミド，ＰＥＴフィルム，ポリエステルなどの樹脂フィルムが利用可能であり、耐熱性の観点からは、ポリイミドが好ましい。なお、具体例を挙げると、ポリイミドフィルムの例として、デュポン社製の製品名「カプトン」がある。また、ＰＥＴフィルムの例としては、同じくデュポン社製の製品名「マイラ」がある。粘着シート２８，３０としては、アクリル系粘着剤，シリコン系粘着剤，エポキシ系接着剤（熱硬化型もしくは２液混合型）などが利用可能であって、本実施例では、熱硬化型エポキシ系接着剤を用いている。１次基板１２とコア１６，２次基板２０とコア２４を接着する接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤やシリコン系接着剤が利用されるが、本実施例では、シリコン系接着剤を用いている。
【００２２】
次に、本実施例と比較例について検討する。図３(B)に示す比較例のトランス４６は、上述した背景技術の図９(A)に相当する構造となっており、１次基板１２と２次基板２０は、絶縁シート２６により絶縁されているが、１次側のコア１６と２次側のコア２４は導体としてみなされるため、コア１６とコア２４は絶縁されず、図３(B)に矢印で示す経路での導通が考えられる。このため、１次側と２次側との絶縁を取るためには、基板端から導体パターンまでの距離Ｄ２で必要な沿面距離（強化絶縁沿面距離）を確保する必要があり、大型化してしまう。これに対し、本実施例のトランス３２では、絶縁シート２６により、１次側のコア１６と２次側のコア２４が絶縁されるため、図３(A)に矢印で示す経路での絶縁が確保される。そのため、基板端から導体パターンまでの距離Ｄ１を大きく確保する必要がなく、距離Ｄ１を大きく短縮するか省略することができるため、トランス３２（ひいては電源トランス１０）の小型化が可能である。なお、本実施例における基板端から導体パターンまでの距離Ｄ１とは、１次基板１２の孔３４Ａの縁（またはコア１６の脚１６Ａ）から導体パターン１４Ａ，１４Ｂの内周までの距離と孔３４Ｂ（３４Ｃ）の縁、又はコア１６の脚１６Ｂ（１６Ｃ）から導体パターン１４Ａ，１４Ｂの外周までの距離、及び２次基板２０の孔４０Ａの縁（またはコア２４の脚２４Ａ）から導体パターン２２Ａ，２２Ｂの内周までの距離と孔４０Ｂ（４０Ｃ）の縁、又はコア２４の脚２４Ｂ（２４Ｃ）から導体パターン２２Ａ，２２Ｂの外周までの距離を示している。本実施例の電源トランス１０では、１次基板１２と２次基板２０のそれぞれに部品を実装して電源装置を構成することで、小型で薄型の絶縁電源を形成することができる。
【００２３】
ここで、ＵＬ安全規格（米国の「Underwriters Laboratories Inc.」による安全保障規格）の沿面距離について説明をすると、最低限１次側と２次側の必要沿面距離は、１次電圧が２５０Ｖ時、沿面距離は８ｍｍ必要（強化絶縁）とされている。この規格の前提は、１次コイル１４と２次コイル２２との間が絶縁物の表面でつながっていることである。従って、本実施例のように絶縁シート２６を介在させた場合、この沿面距離の規制は対象にはならなくなり、絶縁シート２６の絶縁耐力の問題となる。ＵＬ安全規格では、１次電圧が２５０Ｖの場合、３ｋＶ以上の絶縁耐力が絶縁シート２６に要求される。絶縁破壊電圧が１０．５ｋＶの絶縁シート２６を用いれば、要求値の絶縁耐力を充分に満足できる。よって、絶縁シート２６の厚みが０．１ｍｍであっても、ＵＬ安全規格を満足できる。
【００２４】
＜具体例＞・・・次に、図４及び図５を参照して、本実施例の具体例を説明する。図４は、本例の積層構造を示す分解斜視図，図５は、本例の製造工程の一例を示すフローチャートである。なお、上述した電源トランス１０と同一ないし対応する構成要素には、同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。図４に示す電源トランス５０は、１次コイル１４が形成された１次基板１２と、２次コイル２２が形成された２次基板２０と、これらの間に配置される絶縁シート２６と、１次側のコア１６，２次側のコア２４，粘着シート２８及び３０と、コア１６を１次基板１２に固定する接着剤５２，コア２４を２次基板２０に固定する接着剤５４により構成されている。１次基板１２の上面１２Ａ側には、部品５６，５８が実装される。
【００２５】
前記コア１６，２４としては、図２(A-1)及び(A-2)に示す長さＬが２〜２０ｍｍ，幅Ｗが５〜５０ｍｍ，厚み（脚１６Ａ〜１６Ｃがある部分の厚み）Ｔが３〜６ｍｍ程度の略Ｅ型形状のものが利用される。また、１次基板１２及び２次基板２０としては、厚さが０．４〜１．０ｍｍ程度のＦＲ−４が利用される。１次コイル１４の導体パターン１４Ａ，１４Ｂは、図２(B-1)に示すように幅ＷＰ１が０．３〜１．０ｍｍ程度、２次コイル２２の導体パターン２２Ａ，２２Ｂは、図２(C-1)に示すように幅ＷＰ２が０．５〜１．５ｍｍ程度である。また、図２(B-1)に示す導体パターン１４Ａ同士，１４Ｂ同士の間隔Ｉ１と、図２(C-1)に示す導体パターン２２Ａ同士，２２Ｂ同士の間隔Ｉ２は、ともに、０．１〜０．５ｍｍ程度である。
【００２６】
１次基板１２と２次基板２０は、ともに両面基板であって、１次コイル１４の巻数は、１次基板１２の表裏にそれぞれ５ターンずつ形成することにより１０ターンとし、２次コイル２２の巻数は、２次基板２０の表裏にそれぞれ４ターンずつ形成することにより８ターンとする。入力に問わず、降圧タイプのコンバータになるため、１次コイル１４の方が２次コイル２２よりも巻数が多くなる。図４の例では、１次基板１２と２次基板２０のほぼ全面が重ね合わせられる形態となっており、絶縁シート２６は、１次基板１２及び２次基板２０とほぼ同じ大きさ、例えば、１００〜２５０ｍｍ×５０〜１５０ｍｍ程度であって、厚みが０．１ｍｍ程度で、絶縁破壊電圧が１０．５ｋＶのポリイミドを利用した。
【００２７】
次に、図５のフローチャートを参照して、具体例の製造工程の一例を説明する。なお、１次基板１２には、予め１次コイル１４と、孔３４Ａ〜３４Ｃが形成されており、２次基板２０には、予め２次コイル２２と、孔４０Ａ〜４０Ｃが形成されているものとする。まず、１次基板１２と絶縁シート２６を、熱硬化型エポキシ接着剤などの粘着シート２８により貼り合わせる（ステップＳ１０）。次に、絶縁シート２６を貼り合わせた１次基板１２と、２次基板２０を、熱硬化型エポキシ接着剤などの粘着シート３０を使用して貼り付ける（ステップＳ１２）。そして、バッチ炉等に入れて、１２０℃，一時間でエポキシ接着剤を硬化させた後（ステップＳ１４）、工程ＦＡ又はＦＢのいずれかへ進む。
【００２８】
工程ＦＡへ進んだ場合には、部品５６，５８を、１次基板上面１２Ａに実装し（ステップＳ１６）、１次側のコア１６を１次基板１２の孔３４Ａ〜３４Ｃに取り付けるとともに、２次側のコア２４を２次基板２０の孔４０Ａ〜４０Ｂに取り付け（ステップＳ１８）、それぞれ接着剤５２，５４によって、基板に固定する（ステップＳ２０）。あるいは、工程ＦＢに進んだ場合には、エポキシ接着剤を硬化させた後、１次側のコア１６を１次基板１２の孔３４Ａ〜３４Ｃに取り付けるとともに、２次側のコア２４を２次基板２０の孔４０Ａ〜４０Ｂに取り付け（ステップＳ２２）、それぞれ接着剤５２，５４によって、基板に固定する（ステップＳ２４）。そして、部品５６，５８を１次基板上面１２Ａに実装する（ステップＳ２６）。以上のようにして構成された電源トランス５０の厚さは、約５ｍｍ程度であり、現在市販されている１０ｍｍ程度の厚さのＡＣ／ＤＣ電源と比べて大幅な薄型化が可能となる。このような電源トランス５０は、商用電源から薄型ＴＶやノートＰＣなどの直流電源を生成する電源回路として利用可能である。
【００２９】
図６には、本実施例に好適な回路例が示されている。同図(A)に示すフライバック型の電源回路は、電源トランス２００の１次側が、商用電源２０２，ブリッジ回路２０４，平滑用電解コンデンサ２０６，制御回路２０８，ＦＥＴ２１０によって構成されており、電源トランス２００の２次側が、整流用ダイオード２１２，平滑用電解コンデンサ２１４，負荷２１６によって構成されている。同図(B)に示すフォワード型の電源回路は、前記(A)の回路と比較して、電源トランス３００の２次側に整流用ダイオード３０２，平滑用コイル３０４を追加した構成となっている。同図(C)に示すＤＣ−ＤＣフォワード型の電源回路は、電源トランス４００の１次側において、前記(B)の商用電源２０２とブリッジ回路２０４の代わりに直流電源４０２を接続した構成となっている。これらの回路に本実施例を適用することで、回路特性が従来と同様であっても、外形寸法を小型・薄型化とすることができる。
【００３０】
このように、実施例１によれば、導体パターン１４Ａ，１４Ｂで一次コイル１４が形成された１次基板１２と、導体パターン２２Ａ，２２Ｂで２次コイル２２が形成された２次基板２０のそれぞれに、１次コイル１４と２次コイル２２の中央部と外側に、コア１６，２４の脚１６Ａ〜１６Ｃ，２４Ａ〜２４Ｃが挿入される孔３４Ａ〜３４Ｃ，４０Ａ〜４０Ｃを設ける。そして、１次基板１２と２次基板２０に、前記コア１６，２４を挿入したものを組み合わせてトランス３２を構成する際に、前記１次コイル１４及び２次コイル２２の形成領域よりも大きな絶縁シート２６を、１次基板１２と２次基板２０の間に配置することとしたので、次のような効果がある。
(1)１次コイル１４と２次コイル２２，および、１次側のコア１６と２次側のコア２４が完全に絶縁分離するため、１次側のコア１６と１次コイル１４の導体パターン１４Ａ及び１４Ｂまでの距離と、２次側のコア２４と２次コイル２２の導体パターン２２Ａ及び２２Ｂまでの距離が短縮でき、小型化を図ることができる。
【００３１】
(2)絶縁シート２６がコア１６とコア２４のギャップとして作用するため、トランスの薄型化が可能である。
(3)１次基板１２又は２次基板２０の少なくとも一方に部品５６，５８などを実装してコイル部と部品をパターン接続することで接合の信頼性向上を図ることができる。
(4)１次基板１２と２次基板２０を、トランス３２を構成する部分のみを重ね合わせる構成とすることで、実装部品の干渉を無くすとともに、高さ方向を有効に使用し、薄型化を図ることができる。
(5)１次コイル１４，２次コイル２２を導体パターンで形成するため、パターンで直列や並列に接続する複数のコイルを構成することが可能であり、コア１６，２４を複数に分けることにより容易にトランスの分割に対応可能である。
【実施例２】
【００３２】
次に、図７を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図７は、実施例２の電源トランスの積層構造を示す分解斜視図である。本実施例の電源トランス６０は、前記実施例１と同様の１次基板１２，１次コイル１４，コア１６，２次基板２０，２次コイル２２，コア２４，絶縁シート２６を含んでいる。そして、前記１次基板下面１２Ｂと絶縁シート２６が、接着剤シートやポッティング樹脂などの粘着剤６２により、絶縁シート２６上の数カ所で接着され、２次基板上面２０Ａと絶縁シート２６が、接着剤シートやポッティング樹脂などの粘着剤６４により数カ所で接着されている。前記接着剤シートとしては、例えば、Ｔｒｅｅｂｏｎｄ社製の「１６５０」のような熱硬化性接着剤シートが利用され、ポッティング樹脂としては、セメダイン社製の「ＥＰ１３８剤」などが用いられる。本実施例のように、基板１２及び２０と、絶縁シート２６の接着を数カ所の点接着としても、基本的な効果は上述した実施例１と同様である。
【実施例３】
【００３３】
次に、図８を参照しながら本発明の実施例３を説明する。図８(A-1)及び(A-2)は本実施例のコアを示す図であり、図８(B-1)は１次コイル１４を１次基板上面１２Ａ側から見た図，図８(B-2)は１次コイル１４を１次基板下面１２Ｂ側から見た図，図８(C-1)は２次コイル２２を２次基板上面２０Ａ側から見た図，図８(C-2)は２次コイル２２を２次基板下面２０Ｂ側から見た図である。上述した実施例１では、コア１６，２４を略Ｅ型形状としたが、本実施例は、略Ｕ字状（ないし略コ字状）とした例である。図８(A-1)及び(A-2)に示すように、コア７０，７２は、それぞれ、脚７０Ａ及び７０Ｂと、脚７２Ａ及び７２Ｂを備えた略Ｕ字状となっている。該コア７０，７２の長さＬ１，幅Ｗ１，厚みＴ１は、上述した実施例１のコア１６及び２４の長さＬ，幅Ｗ，厚みＴと同様である。また、１次コイル１４の導体パターン１４Ａ，１４Ｂのパターン幅ＷＰ１，パターン間隔Ｉ１や、２次コイル２２の導体パターン２２Ａ，２２Ｂのパターン幅ＷＰ２，パターン間隔Ｉ２は、前記実施例１と同様である。
【００３４】
１次基板１２には、図８(B-1)及び(B-2)に示すように、１次コイル１４の中央部に孔３４Ａが設けられるとともに、１次コイル１４の外側一ヶ所に孔３４Ｂが形成され、孔３４Ａには、コア７０の脚７０Ａが挿入され、孔３４Ｂには、脚７０Ｂが挿入されている。また、２次基板２０には、図８(C-1)及び(C-2)に示すように、２次コイル２２の中央部に孔４０Ａが設けられるとともに、２次コイル２２の外側一ヶ所に孔４０Ｃが形成され、孔４０Ａには、コア７２の脚７２Ａが挿入され、孔４０Ｃには脚７２Ｂが挿入される。本実施例の基本的作用・効果は、上述した実施例１と同様である。
【００３５】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，材質は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。導体パターン１４Ａ，１４Ｂ，２２Ａ，２２Ｂのパターン幅やパターン間隔についても同様に、同様の効果を奏する範囲内で適宜変更してよい。
(2)実施例１では、１次基板１２及び２次基板２０をともに両面基板としたが、片面基板としてもよい。また、これら１次基板１２，２次基板２０を、４層，６層といった多層基板としてもよい。
(3)実施例１の具体例では、１次コイル１４の巻数を１０ターン，２次コイル２２の巻数を８ターンとしたが、これも一例であり、必要に応じて適宜増減してよい。
(4)実施例１に示した１次コイル１４や２次コイル２２の数も一例であり、必要に応じて適宜増減してよい。また、１次コイル１４同士や２次コイル２２同士の直並列の組み合わせによって、トランスの巻数比の変更や、出力電圧の変更を行ってもよい。
【００３６】
(5)図１や図４に示した１次基板１２と２次基板２０の重ね方も一例であり、１次コイル１４が形成されている領域と２次コイル２２が形成されている領域が重なっていれば、必要に応じて適宜変更してよい。
(6)実施例１ではＥ型のコア１６，２４を利用し、実施例３ではＵ型（ないしコ型）のコア７０，７２を利用することとしたが、いずれの形状のコアを用いるかは、各形状の利点を考慮して適宜選択すればよい。例えば、Ｕ型のコアは、コアの背厚が厚くなるため、低背化を図る観点からはＥ型よりもメリットは少ないが、形状が簡素であることから加工が容易であり、コスト低減か可能なため、コアの製作上の利点を追及する場合に採用すると都合がよい。一方、Ｕ型コアでは、磁束が分かれないため厚くなるが、Ｅ型では磁束が分かれてＵ型よりも薄くできるため、薄型を追及する場合に採用するという具合である。
(7)本発明の電源トランスは、ＡＣ／ＤＣコンバータのみならず、ＤＣ／ＤＣコンバータにも利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、導体パターンで１次コイルが形成された１次基板と、導体パターンで２次コイルが形成された２次基板のそれぞれに、１次コイルと２次コイルの中央部と外側に、コアの脚が挿入される孔を設ける。そして、１次基板と２次基板に前記コアを挿入したものを組み合わせてトランスを構成する際に、前記１次コイル及び２次コイルの形成領域より大きな絶縁シートを、１次基板と２次基板の間に配置することとしたので、１次側と２次側が完全に絶縁分離し、導体パターンとコアまでの距離の短縮が可能であることから、電源トランスの用途に適用できる。特に、小型化，薄型化が望まれる電源装置に利用する電源トランスとして好適である。
【符号の説明】
【００３８】
１０：電源トランス
１２：１次基板
１２Ａ：上面
１２Ｂ：下面
１４：１次コイル
１４Ａ，１４Ｂ：導体パターン
１６：コア
１６Ａ〜１６Ｃ：脚
１８Ａ，１８Ｂ：穴
２０：２次基板
２０Ａ：上面
２０Ｂ：下面
２２：２次コイル
２２Ａ，２２Ｂ：導体パターン
２４：コア
２４Ａ〜２４Ｃ：脚
２６：絶縁シート
２８，３０：粘着シート
３２：トランス
３４Ａ〜３４Ｃ：孔
３６Ａ，３６Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ：スルーホール
３９，４１：コイルの極性マーク
４０Ａ〜４０Ｃ：孔
４２Ａ，４２Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ：スルーホール
４６：トランス
５０：電源トランス
５２，５４：接着剤
５６，５８：部品
６０：電源トランス
６２，６４：粘着剤
７０，７２：コア
７０Ａ，７０Ｂ，７２Ａ，７２Ｂ：脚
１００：シート型トランス
１０２：フェライトコア
１０４：多層プリント配線板
１０６，１０８：穴
１１２：シート型コイル積層体
１１４：穴
１１６：絶縁シート
１１８：穴
１２０：電源トランス
１２２，１２４：１次側プリント基板
１２６：２次側プリント基板
１３０：コア
１３０Ａ〜１３０Ｃ：脚
１３２：絶縁テープ
１３４：孔
１３６：絶縁テープ
１３６Ａ，１３６Ｂ：はみ出し部分
１３８：コア
１４０：導体パターン
２００：電源トランス
２０２：商用電源
２０４：ブリッジ回路
２０６：平滑用電解コンデンサ
２０８：制御回路
２１０：ＦＥＴ
２１２：整流用ダイオード
２１４：平滑用電解コンデンサ
２１６：負荷
３００：電源トランス
３０２：整流用ダイオード
３０４：平滑用コイル
４００：電源トランス
４０２：直流電源
Ｄ１，Ｄ２：強化絶縁沿面距離
Ｈ１，Ｈ２：高さ
Ｉ１，Ｉ２：パターン間隔
Ｌ，Ｌ１：長さ
Ｔ，Ｔ１：厚み
Ｗ，Ｗ１：幅
ＷＰ１，ＷＰ２：パターン幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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