(57)【要約】【課題】線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成しなくても、省スペースで小型・軽量なインダクタンス素子を簡単に製造する。【解決手段】複数のパターン５を放射状に形成した下側リードフレーム６と、複数のパターン１５を放射状に形成した上側リードフレーム７を重ね合せる。次に、パターン５の中心側にある一端（一端部５Ａ）と、このパターン５に隣接する別のパターン５の外周側にある他端（接合部８）との間を、パターン１５でそれぞれ接合する。さらに、パターン５の他端の外側近傍で切断して、パターン５，１５によりトロイダル形状の巻線部１を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１パターンを放射状に形成した第１の薄板金属部材と、複数の第２パターンを放射状に形成した第２の薄板金属部材とを重ね合せ、
前記第１パターンの中心側にある一端と、この第１パターンに隣接する別の第１パターンの外周側にある他端との間を、前記第２パターンでそれぞれ接合し、
前記第１の薄板金属部材および第２の薄板金属部材の不要な部分を切断して、前記第１パターンと前記第２パターンとによりトロイダル形状の巻線部を形成したことを特徴とするインダンクタンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の薄板金属部材と第２の薄板金属部材間にコア芯を介在させて、この第１の薄板金属部材と第２の薄板金属部材とを重ね合せたことを特徴とする請求項１記載のインダンクタンス素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１の薄板金属部材および前記第２の薄板金属部材がリードフレームであることを特徴とする請求項１または２記載のインダクタンス素子の製造方法。
【請求項４】
複数の第１パターンを放射状に形成した第１の薄板金属部材にコア芯を配置し、
前記コア芯を跨ぐように、前記第１パターンの中心側にある一端と、この第１パターンに隣接する別の第１パターンの外周側にある他端との間を、導電性の線材で接続し、
前記第１の薄板金属部材の不要な部分を切断して、前記第１パターンと前記線材とによりトロイダル形状の巻線部を形成したことを特徴とするインダンクタンス素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１の薄板金属部材がリードフレームであることを特徴とする請求項４記載のインダクタンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板等に省スペースで実装ができる、軽量かつ製造が簡単なインダクタンス素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のインダクタンス素子の製造方法として、フェライト等の磁性体をコア芯として銅線などの線材を巻回すものが知られている。このようなインダクタンス素子はコア芯に線材を巻回す手間が掛かかり、小型化が困難で、重いものが多い。そのため近年では、例えば特許文献１に示すように、複数の導体パターンを形成する上部配線層と、スルーホールなどのコンタクト部を有する中間層と、複数の導体パターンを形成する下部配線層とを順に積層し、中間層のコンタクト部を介して、上部配線層と下部配線層の各導体パターンを螺旋状に接続することにより、トロイダル状のコイルを１つの多層基板内に形成したものが開示されている。
【０００３】
また、別な特許文献２には、配線基板表面にドーナツ状コアの配置領域を設け、この配置領域を横切るように導電パターンである配線膜を形成すると共に、配置領域からはみ出た配線膜の両端に端子挿入孔を設け、ドーナツ状コアを跨ぐようにして端子挿入孔間にジャンパ線からなる上側配線子を接続したトロイダルコイルが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２８９４３６号公報（明細書段落番号［００３３］〜［００３６］等）
【特許文献２】
特開平８−２０３７６２号公報（明細書段落番号［００１２］〜［００１３］等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように円形状のコアに線材を巻回する作業は手作業により行われるため、非常に手間が掛かり、インダクタンス素子の製造コストを高いものにしていた。また特許文献１のように、多層基板によりインダクタンス素子を製造する場合には、印刷配線基板に導体パターンを形成した上に、各印刷配線基板を積層しなければならず、製造に手間がかかる。また、印刷配線基板にはある程度の厚さが要求されるため、インダクタンス素子の小形化を図れない、さらに、トロイダル形状のインダクタンス素子では、コアに相当する磁性体パターンを印刷配線基板にさらに形成しなければならず、製造工程が著しく増加する。また、設計変更が生じた際にも、再度印刷配線基板から作り起こさなければならず、素早い対応が行えない。
【０００６】
一方、特許文献２のように、印刷配線基板とジャンパ線との組み合わせによりインダクタンス素子を製造する場合であっても、印刷配線基板に導体パターンを形成した上に、磁性体であるドーナツ状コアを所定の領域に配置し、その後でジャンパ配線を行わなければならない手間が掛かると共に、印刷配線基板を使用している関係で、インダクタンス素子の小形化を図れない。さらに、印刷配線基板上に導体パターンを設けているため、設計変更の際には、基板から再度作り起こさなければならないという問題を生じる。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は、線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成しなくても、省スペースで小型・軽量なインダクタンス素子を簡単に製造できるインダクタンス素子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のインダクタンス素子の製造方法は、上記目的を達成するために、複数の第１パターンを放射状に形成した第１の薄板金属部材と、複数の第２パターンを放射状に形成した第２の薄板金属部材とを重ね合せ、前記第１パターンの中心側にある一端と、この第１パターンに隣接する別の第１パターンの外周側にある他端との間を、前記第２パターンでそれぞれ接合し、前記第１および第２の薄板金属部材の不要な部分を切断して、前記第１パターンと前記第２パターンとによりトロイダル形状の巻線部を形成したものである。
【０００９】
このようにして得られるトロイダル形状の巻線部は、２枚の薄板金属部材に形成した第１パターンおよび第２パターンだけで形成される。そのため従来のような線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成したものに比べて、製造性を向上できると共に、インダクタンス素子の小形・軽量化も容易に実現できる。
【００１０】
また請求項２におけるインダクタンス素子の製造方法は、前記第１の薄板金属部材と第２の薄板金属部材間にコア芯を介在させて、この第１の薄板金属部材と第２の薄板金属部材とを重ね合せたものである。
【００１１】
コア芯入りのインダクタンス素子を製造するには、第１の薄板金属部材と第２の薄板金属部材とを重ね合せる際に、予めその間にコア芯を介在させるだけでよい。そのため、コア芯を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【００１２】
また請求項３におけるインダクタンス素子の製造方法は、前記第１の薄板金属部材および前記第２の薄板金属部材がリードフレームであることを特徴とする。
【００１３】
これらの薄板金属部材に第１パターンや第２パターンを形成するには、既存のリードフレームの製造技術を利用できる。そのため、特殊な設備投資を必要としない。
【００１４】
また請求項４におけるインダクタンス素子の製造方法は、上記目的を達成するために、複数の第１パターンを放射状に形成した第１の薄板金属部材にコア芯を配置し、前記コア芯を跨ぐように、前記第１パターンの中心側にある一端と、この第１パターンに隣接する別の第１パターンの外周側にある他端との間を、導電性の線材で接続し、前記第１の薄板金属部材の不要な部分を切断して、前記第１パターンと前記線材とによりトロイダル形状の巻線部を形成したものである。
【００１５】
このようにして得られるトロイダル形状の巻線部は、第１の薄板金属部材に形成した第１パターンと、隣接するパターン間を接続する線材だけで形成される。そのため従来のような線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成したものに比べて、製造性を向上できると共に、インダクタンス素子の小形・軽量化も容易に実現できる。また、予め第１の薄板金属部材の決められた位置にコア芯を配置するだけで、コア芯を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【００１６】
また請求項５におけるインダクタンス素子の製造方法は、前記第１の薄板金属部材がリードフレームであることを特徴とする。
【００１７】
薄板金属部材にパターンを形成するには、既存のリードフレームの製造技術を利用できる。そのため、特殊な設備投資を必要としない。
【００１８】
【発明の実施形態】
以下、本発明における好ましいインダクタンス素子とその製造方法の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は完成状態におけるインダクタンス素子の外観を示すもので、１はトロイダル状に形成されたインダクタンス素子の巻線部で、これは図２および図３に示すように、薄い金属板からなる枠材９から形成された所定のパターン形状を有するリードフレーム６，７を上下に接合することにより構成される。また２は、フェライト等の磁性体若しくは誘電体のコア芯である。３は、巻線部１と同様に下側リードフレーム６若しくは上側リードフレーム７で構成されるインダクタンス素子の接続部たるリード部で、これは外部回路との接続を図るためのもので、例えば印刷基板（図示せず）の部品取付け用パットに直接はんだ付け、あるいは印刷基板のスルーホールに挿入してはんだ付け接続される。なお、リード部３を用いずに、巻線部１そのものを接続部としてもよい。
【００１９】
前記図２および図３は、巻線部１を形成する前の枠材９を示したものである。同図において、枠材９は例えばＣｕ系素材やＦｅ系素材などの機械的強度，電気導電度，熱伝導度および耐食性に優れた薄板金属母材の帯状体からなり、この枠材９にプレス，エッチング，若しくはレーザなどの加工手段で、巻線部１の下側をなす第１の下側リードフレーム６（図２）と、巻線部１の上側をなす第２の上側リードフレーム７を一乃至複数形成する。リードフレーム６，７の製造手順については、ここでは詳細に説明しないが、一般的な半導体パッケージに組み込まれるリードフレームの製造技術をそのまま適用すればよい。
【００２０】
第１のリードフレーム６は、枠材９がカットされた中空部４を中心として、実質的な巻線部１の下面部となる放射状のパターン５が複数形成される。各々のパターン５は、中空部４に臨むパターン５の一端部５Ａが各々独立しているのに対し、外周側にある他端部５Ｂは繋がっている。パターン５の一端部５Ａは、後述する第２のリードフレーム７におけるパターン１５の一端部１５Ａが接合すると共に、パターン５の他端側は、一端部５Ａに接続するパターン１５とは別の隣接するパターン１５が接合する。このパターン５の他端側における接合部８は、図２の破線で示されている。
【００２１】
第２のリードフレーム７も、枠材９がカットされた中空部１４を中心として、実質的な巻線部１の上面部となる放射状のパターン１５が複数形成される。各々のパターン１５は、中空部１４に臨むパターン１５の一端部１５Ａが各々独立しているのに対し、外周側にある他端部１５Ｂは繋がっている。各パターン１５は、第１のリードフレーム６における一方のパターン５の一端部５Ａと、この一方のパターン５に隣接する別なパターン５の接合部８とを連結するように形成される。パターン１５の他端側は、パターン５の他端側にある接合部８と接合するが、この接合部１８は図３の破線で示されている。
【００２２】
また前記一対のリード部３は、本実施例では第２のリードフレーム７に形成されたパターン１５の一部を利用して設けられる。勿論、このリード線３についても、枠材９から第２のリードフレーム７を製造する際に、上述の加工手段にて他のパターン１５と共に所望の形状に形成できる。なお、各パターン５の一端部５Ａから接合部８までの幅と、各パターン１５の一端部１５Ｂから接合部１８までの幅はそれぞれ同じに形成するが、後述する半田付け作業を容易にするために、下側リードフレーム６のパターン５の幅を、上側リードフレーム７のパターン１５の幅よりも広くするのが好ましい。
【００２３】
次に、本実施例におけるインダクタンス素子の好ましい製造方法を、図４〜図６をも参照しつつ説明する。先ず、リードフレーム製造工程では、薄板金属母材である枠材９を、プレス，エッチングまたはレーザカットにより加工して、放射状のパターン５，１５を有する所望形状の下側リードフレーム６および上側リードフレーム７を製造する。枠材９には複数の下側リードフレーム６や上側リードフレーム７が形成されるが、リードフレーム６，７の外形形状に合せて個々に切断してもよいし、連続したリードフレーム６，７のまま使用してもよい。
【００２４】
次の端部接合工程では、下側リードフレーム６と上側リードフレーム７との半田付け接続が行なわれる。コア芯２付きのインダクタンス素子を製造する場合は、先ず枠材９から上側リードフレーム７を外形形状に合せて切断し、リング状のコア芯２の外形形状に沿うように、個々の上側リードフレーム７の各パターン１５を曲げ加工する。これは、コア芯２の位置決めと共に、一端部５Ａ，１５Ａおよび接合部８，１８どうしの位置合わせを容易にするためのものである。例えば図４に示すように、コア芯２の断面形状が角型の場合は、上側リードフレーム７の各パターン１５を略コ字状に折り曲げ形成する。一方、コア芯２の断面形状が丸型であれば、上側リードフレーム７の各パターン１５を略Ｕ字状に折り曲げ形成すればよい。なお、コア芯２が薄い平板形状である場合は、この曲げ加工を省略してもよい。
【００２５】
次いで、下側リードフレーム６におけるパターン５の一端部５Ａと接合部８との間の配置領域にコア芯２を載せ、このコア芯２を包み込むようにパターン１５の部分が折り曲げられた上側リードフレーム７を重ね合せる。そして、下側リードフレーム６の各パターン５の一端部５Ａと、これにそれぞれ対応する上側リードフレーム７の各パターン１５の一端部１５Ａとを、例えばはんだなどの導電性の接合部材１０により連結すると共に、下側リードフレーム６の各パターン５の接合部８と、これにそれぞれ対応する上側リードフレーム７における各パターン１５の接合部１８とを、同じく接合部材１０により連結する（図５参照）。その場合、本実施例ではパターン５，１５の幅が異なっていて、パターン５，１５の一端部５Ａ，１５Ａと接合部８，１８において、幅広のパターン５の上面に露出部１９が形成されるため、この露出部１９を利用して接合部材１０によりこれらの各部を確実に連結することができる。なお、ここでの各部の連結は金属どうしの接合であるため、溶接や加締めで実施することができる。
【００２６】
最後の端部切断工程では、所望の巻線部１を得るために、接合部８，１８の外周近傍において、不要な下側リードフレーム６および上側リードフレーム７を切断する。また、リード線３も必要な長さに切断する。図６にはこの切断部２０が破線で示されている。なお、この図６では便宜上、コア芯２を一点鎖線で示している。
【００２７】
以上のようにして得られたインダクタンス素子の巻線部１は、線材を巻回したり、印刷配線基板に形成された導電パターンを積層により繋ぎ合わせたものではない。リードフレーム６，７は多層の印刷配線基板に比べて極めて薄く、インダクタンス素子の小形・軽量化を実現できる。
【００２８】
なお、前記端部接合工程において、リードフレーム６，７間にコア芯２を介在させずに、各パターン５，１５の一端部５Ａ，１５Ａおよび接合部８，１８を接合し、最終的に空芯のインダクタンス素子を製造してもよい。この場合も必要な空芯面積を確保するために、いずれか一方のリードフレーム６，７を曲げ加工するのが好ましい。
【００２９】
さらに、巻線部１の上側部と下側部が直接またはコア芯２に接触しないように、予め枠材９の裏面に絶縁材を接合させて、リードフレーム６，７を製造してもよい。
【００３０】
完成後におけるインダクタンス素子は、例えばリード部３を基板上の部品実装パットに直接はんだ付けするか、スルーホールに差し込んではんだ付けし、基板上に実装する。あるいは、インダクタンス素子をそのままリードフレーム上に実装し、インダクタンス体としての利用も可能である。
【００３１】
以上のように本実施例では、複数の第１パターンであるパターン５を放射状に形成した第１の薄板金属部材としての下側リードフレーム６と、複数の第２パターンであるパターン１５を放射状に形成した第２の薄板金属部材としての上側リードフレーム７を重ね合せ、前記パターン５の中心側にある一端（一端部５Ａ）と、このパターン５に隣接する別のパターン５の外周側にある他端（接合部８）との間を、パターン１５でそれぞれ接合し、パターン５の他端の外側近傍で切断して、パターン５，１５によりトロイダル形状の巻線部１を形成している。
【００３２】
このようにして得られるトロイダル形状の巻線部１は、２枚の薄板金属部材であるリードフレーム６，７に形成したパターン５，１５だけで構成される。そのため従来のような線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成したものに比べて、製造性を向上できると共に、インダクタンス素子の小形・軽量化も容易に実現できる。
【００３３】
また本実施例では、リードフレーム６，７を重ね合せる製造工程において、リードフレーム６，７間にコア芯２を介在させている。
【００３４】
コア芯２入りのインダクタンス素子を製造するには、リードフレーム６，７を重ね合せる際に、予めその間にコア芯２を介在させるだけでよい。そのため、コア芯２を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【００３５】
さらに本実施例では、前記第１の薄板金属部材および前記第２の薄板金属部材がリードフレーム６，７であることを特徴としている。すなわち、パターン５，１５を形成するには、既存のリードフレームの製造技術を利用できる。そのため、特殊な設備投資を必要としないという利点がある。
【００３６】
次に、本発明の第２実施例を図７〜図９に基づき説明する。なお、上記第１実施例と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【００３７】
図７は、本実施例におけるインダクタンス素子の完成状態を示したものである。同図において、本実施例では第１実施例の上側リードフレーム７に代わり、下側リードフレーム６から形成された隣り合うパターン５，５の一端部５Ａと接合部８との間を、導電性の線材１２でワイヤボンディングにより連結している。
【００３８】
その製造方法は図８に示すように、先ず第１実施例と同様にリードフレームの製造技術を利用して下側リードフレーム６を製造した後、次の端部接合工程において、この下側リードフレーム６の中央に接着材等の固定手段１１を利用してコア芯２を載置固定し、コア芯２上を跨ぐように、一方のパターン５の一端部５Ａと、隣接する別のパターン５の接合部８との間を線材１２で順次接合する。
【００３９】
線材１２を接続する際のワイヤボンディングは、ＩＣ等の半導体内部のチップとリードフレームのインナーフレームへの配線等に用いられる技術を応用し、機械により自動で行うものである。このワイヤボンディングを実施することで、上側リードフレーム７を製造する手間と、下側リードフレーム６との接合する手間とを省き、かつ更なる軽量化を図ることができるものとなる。また、ワイヤボンディング自体は機械により自動で行えるので、極小のインダクタンス素子の製造が可能となる。
【００４０】
そして最後の端部切断工程において、接合部８の外周近傍において、不要な下側リードフレーム６を切断することで、図７に示すインダクタンス素子が得られる。
【００４１】
なお、図８に示す例では、平板状の下側リードフレーム６にコア芯２を中央に配置して、線材１２によるワイヤボンディングを行なっているが、図９に示すように、下側リードフレーム６を枠材９から切り出し、コア芯２の外形形状に沿って折り曲げて、各パターン５の一端部５Ａおよび接合部８をコア芯２の上面と略同一の高さにすれば、ワイヤボンディングを一層行ない易いものとなり、製造効率が上がるものとなる。
【００４２】
以上のように本実施例では、複数の第１パターンであるパターン５を放射状に形成した第１の薄板金属部材としての下側リードフレーム６にコア芯２を配置し、このコア芯２を跨ぐように、パターン５の中心側にある一端（一端部５Ａ）と、このパターン５に隣接する別のパターン５の外周側にある他端（接合部８）との間を、導電性の線材１２で接続し、下側リードフレーム６の不要な部分を切断して、パターン５と線材１２とによりトロイダル形状の巻線部１を形成してインダンクタンス素子が製造される。
【００４３】
このようにして得られるトロイダル形状の巻線部１は、下側リードフレーム６に形成したパターン５と、これに隣接するパターン５間を接続する線材１２だけで形成される。そのため従来のような線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成したものに比べて、製造性を向上できると共に、インダクタンス素子の小形・軽量化も容易に実現できる。また、予め下側リードフレーム６の決められた位置にコア芯２を配置するだけで、コア芯２を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【００４４】
また本実施例では、下側リードフレーム６がリードフレームあることを特徴としている。すなわち、パターン５を形成するには、既存のリードフレームの製造技術を利用できる。そのため、特殊な設備投資を必要としないという利点がある。
【００４５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜変更が可能である。薄い金属板上に形成する放射パターンの幅と数を変更することにより、様々なインダンクタンス素子を製造することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成しなくても、省スペースで小型・軽量なインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【００４７】
請求項２の発明によれば、第１の薄板金属部材と第２の薄板金属部材とを重ね合せる際に、予めその間にコア芯を介在させるだけで、コア芯を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【００４８】
請求項３の発明によれば、既存のリードフレーム技術により巻線部となる第１パターンや第２パターンを簡単に製造できる。
【００４９】
請求項４の発明によれば、線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成しなくても、省スペースで小型・軽量なインダクタンス素子を簡単に製造できる。また、第１の薄板金属部材の決められた位置にコア芯を配置するだけで、コア芯を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【００５０】
請求項５の発明によれば、既存のリードフレーム技術により巻線部となる第１パターンを簡単に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例におけるインダクタンス素子の完成状態の斜視図である。
【図２】同上、枠材に下側リードフレームを形成した状態の平面図である。
【図３】同上、枠材に上側リードフレームを形成した状態の平面図である。
【図４】同上、上側リードフレームを重ね合わせた状態のはんだ付け接続前の要部の断面図である。
【図５】同上、半田付け接続直後の要部の平面図である。
【図６】同上、端部切断工程終了直後の平面図である。
【図７】本発明の第２実施例におけるインダクタンス素子の完成状態を示す斜視図である。
【図８】同上、ワイヤボンディングで接続した直後の要部の断面図である。
【図９】同上、別な変形例を示すワイヤボンディングで接続した直後の要部の断面図である。
【符号の説明】
１  巻線部
２  コア芯
５  パターン（第１パターン）
６  下側リードフレーム（第１の薄板金属部材）
７  上側リードフレーム（第２の薄板金属部材）
１２  線材
１５  パターン（第２パターン）
【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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