(57)【要約】【課題】コア部材間、およびコア部材とプリント基板との間を固定したコイル装置を、作業時間を短縮して製造でき、また、安定した品質で製造できる製造方法の提供を図る。【解決手段】プリント基板１のコイルの磁路となる位置に設けたコア孔２の付近に上部コア部材３を載置する。プリント基板１との間で上部コア部材３を保持するようにプリント基板１に上部固定具５をはんだ付けする。プリント基板１を反転させ下部コア部材４を載置する。下部コア部材４と上部固定具５との間に上部コア部材３を狭持するように下部固定具６を固定する。以上の工程により上部コア部材３と下部コア部材４とをコア孔２を介して当接させ、上部コア部材３と下部コア部材４とを磁路とするコイル装置１０を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルの磁路となる位置に開口部分を設けたプリント基板と、前記プリント基板の開口部分に配置される上部コア部材と、前記上部コア部材のプリント基板逆面に配置される下部コア部材と、を備え、上部コア部材と下部コア部材とを前記開口部分を介して当接させて前記磁路を形成するコイル装置の製造方法において、
前記プリント基板との間で前記上部コア部材を保持するように前記プリント基板に上部固定具を固定する工程と、前記プリント基板逆面に載置した前記下部コア部材と前記上部固定具との間に前記上部コア部材を狭持するように下部固定具を固定する工程とを備えるコイル装置の製造方法。
【請求項２】
前記下部固定具を固定する工程は、前記下部固定具を前記プリント基板に係止する工程である請求項１に記載のコイル装置の製造方法。
【請求項３】
前記下部固定具を固定する工程は、前記下部固定具を前記上部固定具に係止する工程である請求項１に記載のコイル装置の製造方法。
【請求項４】
コイル配線の磁路となる位置に開口部分を設けたプリント基板と、前記プリント基板の開口部分に配置される上部コア部材と、前記上部コア部材の設けられた前記プリント基板の逆面に配置される下部コア部材と、を備え、上部コア部材と下部コア部材とを前記開口部分を介して当接させて前記磁路を形成するコイル装置において、
前記上部コア部材を前記プリント基板との間で保持する上部固定具と、前記上部固定具と前記下部コア部材との間に前記上部コア部材を狭持する下部固定具と、を備えるコイル装置。
【請求項５】
前記下部固定具は、前記プリント基板に係止されるものである請求項４に記載のコイル装置。
【請求項６】
前記下部固定具は、前記上部固定具に係止されるものである請求項４に記載のコイル装置。
【請求項７】
前記上部固定具もしくは前記下部固定具は、前記上部コア部材もしくは前記下部コア部材の中央部分に当接する突起部を備える請求項４〜６のいずれか１項に記載のコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トランスやチョークコイルとして機能するコイル装置および、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に回路パターンを形成し電子部品を搭載するとともに、回路パターンの一部にコイル配線を形成し、コイルの磁心となるコア部材を搭載してモジュール構造のトランスやチョークコイルを製造する技術が特許文献１に示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１に示されたトランスやチョークコイルなどのモジュール構造（以下コイル装置という。）の構成を図１（Ａ）に基づいて説明する。
図１（Ａ）にコイル装置が設けられるプリント基板１１の端縁部分を示す。プリント基板１１の図上側の面には電子部品（不図示）を搭載するための回路パターンが形成され、その回路パターンの一部であるコイル配線（不図示）がコア孔１２を周回するように設けられる。また、このコア孔１２には上部コア部材１３が挿通され、上部コア部材１３がプリント基板１１の逆面に配置した下部コア部材１４に当接させられる。この一対の上部コア部材１３と下部コア部材１４とは、ともにフェライト等の磁性体材料を焼結成型して製作されたものであり、固定具１５により挟み合わされ、ギャップ面（コア部材同士の接続面）のずれが無いように組み合わされることで、コイルの磁心として用いられることになる。このような構成でコイル配線に通電することにより、コア孔１２に磁界が生じ、上部コア部材１３と下部コア部材１４とがコイルの磁心として作用することになる。
【０００４】
このコイル装置では、コア部材によりプリント基板１１が挟まれる部分の隙間がプリント基板１１の厚みよりも広く、コア部材（上部コア部材１３，下部コア部材１４）がプリント基板１１に対して動くことになってしまい、コイル装置の信頼性や安定性が損なう原因となっていた。
【０００５】
そこで、コア部材同士を固定するだけでなく、さらにプリント基板に固定保持する技術が知られている。
図１（Ｂ）は特許文献２を参考にしたコイル装置の構成である。プリント基板２１の図上側の面にはコイル配線（不図示）が複数のコア孔２２それぞれを周回するように設けられる。また、各コア孔２２には上部コア部材２３の脚部分が挿通され、上部コア部材２３の先端が下部コア部材２４に当接するように配置される。上部コア部材２３と下部コア部材２４の固定には固定具２５が用いられ、上部コア部材２３と下部コア部材２４とが挟み合わされる。この上部コア部材２３と下部コア部材２４はさらにカバー部材２６により固定される。この場合に、２つのコア部材（上部コア部材２３，下部コア部材２４）は固定具２５により相対的に固定され、さらにカバー部材２６によりプリント基板２１に固定される。このようにして、単に一対のコア部材を固定するだけでなく、さらにプリント基板に固定することで、コイル装置の信頼性や安定性が高められる。また、特許文献２にはコア部材をプリント基板に固定する方法として、接着剤を用いる構成も記載されている。
【特許文献１】特開平１１−４０４２５号公報
【特許文献２】特開２００２−９３６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来は、コア部材同士を固定するために、その製造時にプリント基板の表面および裏面に上部コア部材と下部コア部材とを仮止めしておき、次に固定具を変形させてコア部材同士を固定するという工程が必要であった。この工程はマウント装置などの汎用の自動機によっては自動化できず、作業者による手作業を必要としていた。
【０００７】
また、コア部材をプリント基板に対してさらに固定するためにも、カバー部材を変形させてプリント基板に係止する工程が必要で、この工程も汎用の自動機によっては自動化できなかった。
【０００８】
このように、従来はプリント基板にコア部材を固定するために、多くの手作業を必要とし、作業時間の短縮が困難で製品全体の納期遅延やコストアップの要因となっていた。また、作業者ごとまたは作業ごとに製品の仕上がり状態が大きく異なり、例えばコア部材の角が基板を削ってしまったり、コア部材自体がかけてしまったりすることで、コイル装置の品質を不安定にするという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、作業時間を短縮でき、また、品質を安定できるコイル装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためにこの発明は、コイル配線の磁路となる位置に開口部分を設けたプリント基板と、前記プリント基板の開口部分に配置される上部コア部材と、前記上部コア部材の前記プリント基板逆面に配置される下部コア部材と、を備え、上部コア部材と下部コア部材とを前記開口部分を介して当接させて前記磁路を形成するコイル装置の製造方法において、前記プリント基板との間で前記上部コア部材を保持するように前記プリント基板に上部固定具を固定する工程と、前記プリント基板の面を反転させ載置した前記下部コア部材と前記上部固定具との間に前記上部コア部材を狭持するように下部固定具を固定する工程とを備える。
【００１１】
この製造方法によると、上部固定具を固定する際に上部固定具とプリント基板との間に上部コア部材を単に保持するのみなので、上部固定具の取り付け時に上部固定具を変形させたり係止したりして荷重を加える必要が無く、汎用の自動機を用いて上部固定具を固定できる。例えばマウント装置により上部コア部材と上部固定具とをプリント基板上に載置し、固定具のみを固定するようにして工程を自動化できる。
【００１２】
一方、下部固定具を固定する際には、下部固定具により上部コア部材と下部コア部材とを同時に上部固定具に押し付ける必要があり、この工程は手作業や専門の装置を必要とするが、この一度の工程のみで下部コア部材と上部コア部材との両方を狭持できる。
【００１３】
このように、上部コア部材と下部コア部材とをプリント基板に対して固定しながらも工程全体から手作業を減らすことができるため、製品全体のリードタイム短縮ができるとともに、納期遅延やコストアップの解消ができる。また、手作業を減らして、作業者ごとまたは作業ごとの仕上がり状態を安定させることができ、コイル装置の良品率を高くできる。
【００１４】
また、この発明では前記下部固定具を前記プリント基板に係止する、または、前記上部固定具に係止する工程により下部固定具を固定する。
【００１５】
この製造方法によると、作業者が容易に下部固定具を固定できる。なお、上部固定具および下部固定具に金属などの硬く剛性が高い材質を用いる場合には、固定具同士を係止するほうが、ガラスエポキシ等によるプリント基板に固定具を係止するよりも破損が生じにくい。また、この場合にはプリント基板と固定具との接触を無く、基板が削れてかすが生じることも防ぐことができ、そのかすがコア部材同士が当接する部分を汚す事がなくなり、製品の良品率を高めることができる。
【００１６】
また、上部固定具もしくは下部固定具が、前記下部コア部材の中央部分に弾性力をかける突起部を備えるようにすることで、下部固定具からコア部材のエッジ部分に力が加わることを無くし、コア部材にひびが入ったり割れたりする可能性を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、上部コア部材と下部コア部材とをプリント基板に対して固定しながらも工程全体から手作業を減らすことができる。そのため製品全体のリードタイム短縮、納期遅延やコストアップの解消ができ。また、手作業が減るために作業者ごとに、また作業ごとに仕上がり状態をより安定させることができ、コイル装置の良品率を高くできる。このようにコア部材同士を固定するとともに、コア部材とプリント基板との間も固定した構成のコイル装置を、製造工程を半自動化し、また、安定した品質で製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、第１の実施形態として本発明の製造方法により製造されるコイル装置の構成について説明する。
【００１９】
図２（Ａ）に示すコイル装置１０において、プリント基板１はガラスエポキシ製の基板である。このプリント基板１は、貫通する複数のコア孔２と、プリント基板１上に形成した回路パターン（不図示）が予め設けられたものであり、各コア孔２を周回するようにコイル配線が形成されている。このプリント基板１の各コア孔２に、断面コの字型の上部コア部材３の脚部分と、同様に断面コの字型の下部コア部材４の脚部分とを挿通し、この上部コア部材３と下部コア部材４との脚部分の先端同士を当接させる。上部固定具５はプリント基板１へのはんだ付けにより、また下部固定具６はプリント基板にその爪部を係止することにより固定する。これにより上部コア部材３と下部コア部材４とはコイル配線の磁路を形成する。
【００２０】
図２（Ｂ）に示す上部固定具５は金属板を折り曲げて作製したものであり、平板状の天面部５Ａと、天面部５Ａの両端それぞれを屈曲させて形成した脚部５Ｂと、各脚部５Ｂの先端を外側に屈曲させて形成したはんだ付け部５Ｃから構成される。この上部固定具５は、はんだ付け部５Ｃがはんだ付けされることでプリント基板１に固定されることになる。なお、この上部固定具５の脚部５Ｂの図上下方向の寸法はＹ１である。
【００２１】
また、図２（Ｃ）に示す下部固定具６も金属板から作製されており、平板状の天面部６Ａ、天面部６Ａの両端それぞれの位置の脚部６Ｂとともに、脚部６Ｂの先端を外側に突出させて形成した爪部６Ｃから構成される。この下部固定具６は、爪部６Ｃがプリント基板１に係止されることでプリント基板１に固定されることになる。なお、この下部固定具６の脚部６Ｂの図上下方向の寸法はＹ２である。
【００２２】
また、図２（Ｄ）に示す上部コア部材３はフェライト等の磁性体材料を焼結成型して製作されたものであり、コの字型の断面形状を有する。上部コア部材３は平板状の天面部３Ａと、天面部３Ａの両端に設けた脚部３Ｂとから構成される。この上部コア部材３は脚部３Ｂがプリント基板１のコア孔２に挿通するように載置され、脚部３Ｂが下部コア部材４の脚部４Ｂと当接することになる。なお、この上部コア部材３の脚部３Ｂの図上下方向の寸法はＹ３である。この脚部３Ｂの寸法Ｙ３は、上部固定具５の脚部の寸法Ｙ１よりも小さく設計する。
【００２３】
図２（Ｅ）に示す下部コア部材４は、上部コア部材３と同様にフェライト等の磁性体材料を焼結成型して製作されたものであり、コの字型の断面形状を有する。下部コア部材４も平板状の天面部４Ａと、天面部４Ａの両端に設けた脚部４Ｂとから構成され、脚部４Ｂがプリント基板１のコア孔２に挿通するように載置され、脚部４Ｂが上部コア部材３の脚部３Ｂと当接することになる。なお、この下部コア部材４の脚部４Ｂの図上下方向の寸法はＹ４である。この脚部４Ｂの寸法Ｙ４は、下部固定具６の脚部の寸法Ｙ２よりも小さく設計する。
【００２４】
ここで上部固定具５と下部固定具６との間の図上下方向の隙間の幅は、その隙間に何も無い場合にはＹ１＋Ｙ２で表されることになる。また、上部コア部材３と下部コア部材４とをそれぞれの脚部分を当接させた状態での図上下方向の幅はＹ３＋Ｙ４で表されることになる。この上部コア部材３と下部コア部材４とによる幅Ｙ３＋Ｙ４は固定具間の隙間の幅Ｙ１＋Ｙ２よりも若干小さく設計している。また、折り曲げ加工の残留応力により固定具の天面部はコア部材の方向に反っている。したがって図２（Ａ）に示すように固定具間の隙間に上部コア部材３と下部コア部材４とを挟み込み固定した状態では、上部固定具５と下部固定具６とが互いに微小に撓み、その隙間の幅が上部コア部材３と下部コア部材４の幅Ｙ３＋Ｙ４に等しくなるように弾性変形する。この弾性変形により上部コア部材３と下部コア部材４とが、上部固定具５と下部固定具６の間に狭持される。このように、コア部材同士を固定するだけでなく、各コア部材をプリント基板１に対しても固定することで、コイル装置としての信頼性や性能の安定性を高めることができる。
【００２５】
また、ここでは隣接するコア孔間にある基板の図左右方向の寸法は、上部コア部材３および下部コア部材４の脚部間の寸法よりも若干小さく設計しており、その寸法差を極めて小さく設定することで、上部コア部材３および下部コア部材４がプリント基板１に対して図左右方向へはあまり動かないようにしている。
【００２６】
また、以上の説明では上部コア部材３および下部コア部材４をそれぞれ断面コの字型形状で２列の脚部を備える構成としたが、実際には、断面Ｅ型形状で３列の脚部を備える構成であってもよく、さらには２列や３列以上の脚部を設けるような構成であってもよい。あるいは、上部コア部材３が断面コの字形型状で下部コア部材４が断面Ｉ字型形状であってもよい。さらにまた、上部コア部材３が断面Ｅ字型形状で３列の脚部を備える構成で下部コア部材４が断面Ｉ字型形状であってもよい。上部コア部材３および下部コア部材４間の隙間にプリント基板が挟み込まれる構造であれば好適に実施できる。また、上部固定具５と下部固定具６とは金属製として説明したが、これらは樹脂など他の素材のものであってもよいが、非磁性体材料によるものであればコイル装置の特性に悪影響を与えないので好ましい。
【００２７】
次に、本実施形態に係るコイル装置の製造工程を図３に基づいて説明する。
【００２８】
（Ａ）まず、プリント基板１の上面１Ａにはんだペースト７を印刷塗布する工程を実施する。この工程では、プリント基板１の上面１Ａに印刷装置などを用いてはんだペーストをスキージ等でメタルマスクに伸ばして、電子部品装荷用のランド部分（不図示）にはんだペーストを印刷塗布するとともに、上部固定具を固定する位置にもはんだペースト７を印刷塗布する。
【００２９】
（Ｂ）次に、上部コア部材３および電子部品（不図示）をプリント基板１の上面１Ａに載置する工程を実施する。この工程ではマウント装置を用いて、上部コア部材３の脚部３Ｂをプリント基板１のコア孔２に挿通して上部コア部材をプリント基板１上に載置する。
【００３０】
（Ｃ）次に、上部コア部材３を覆うように上部固定具５を載置する工程を実施する。この工程ではマウント装置を用いて、上部固定具５のはんだ付け部５Ｃをプリント基板１上のはんだペースト７に載置する。
【００３１】
次の工程で、プリント基板１をリフロー炉に送り、はんだペースト７を溶融させ、上部固定具５および電子部品（不図示）をプリント基板１に溶着させる。これにより上部コア部材３は上部固定具５からの荷重が加わることが無い状態でプリント基板１上に保持され、上部コア部材３はプリント基板１に対して上部固定具の規制の範囲内で可動になる。なお、上部固定具５の脚部の寸法Ｙ１と、上部コア部材３の厚み寸法（Ｙ３）との寸法差を小さく設定しておくと、上部コア部材３がプリント基板１の厚み方向へはあまり動かず好適である。
【００３２】
（Ｄ）次に、プリント基板１の面を反転させる工程を実施する。この工程は作業者による手作業または、専用の自動機を用いることができる。
【００３３】
次の工程で、プリント基板１の下面１Ｂにはんだペーストを印刷塗布する工程を実施する。この工程では、プリント基板１の下面１Ｂの電子部品装荷用のランド部分（不図示）にはんだペーストを印刷塗布する。この後、マウント装置を用いて、電子部品（不図示）をプリント基板１上のハンダペースト（不図示）に載置する。
【００３４】
（Ｅ）次に、下部コア部材４を上部コア部材３上に載置する工程を実施する。この工程では下部コア部材４の脚部４Ｂをプリント基板１のコア孔２に挿通し、上部コア部材３の脚部３Ｂに当接させる。この工程もマウント装置など自動機を用いて実施することができる。
【００３５】
（Ｆ）次に、下部コア部材４を覆うように下部固定具６を載置する工程を実施する。この工程では下部固定具６の爪部６Ｃがコア孔２に係るように載置する。この工程もマウント装置などの自動機を用いて実施することができる。
【００３６】
そして次工程で下部固定具６をプリント基板１に係止する。この工程では下部固定具６の図上面両端矢印部分にプリント基板の方向の荷重を加える必要がある。下部固定具をプリント基板や上部固定具に係止する機能を有するマウント装置または専用の自動機を用いることができる。
【００３７】
次の工程で、プリント基板をリフロー炉に送り、プリント基板１の下面１Bに印刷塗布しておいたハンダペースト（不図示）を溶融させ、電子部品（不図示）をプリント基板１に溶着させる。
【００３８】
以上の各工程によりプリント基板１には、図２（Ａ）のように下部固定具６が係止されるとともに上部固定具５がはんだ付けされる。これにより、下部固定具６によって下部コア部材４が上部コア部材３に対して押し付けられ、また上部コア部材３が上部固定具５に対して押し付けられ固定される。したがって下部コア部材４および上部コア部材３、プリント基板１が互いに固定され、また少なくとも上部固定具６を固定して上部コア部材３を可動保持する工程が自動機によって自動化でき、製品全体のリードタイム短縮、納期遅延やコストアップの解消ができ。また、手作業が減らして、作業者ごとまたは作業ごとの仕上がり状態をより安定させることができ、コイル装置の良品率を高くできる。
【００３９】
なお、以上の説明では、上部固定具をプリント基板に固定する工程としてリフローはんだ法を示したが、他の方法によって上部固定具を固定してもよい。また、それ以外の工程も本発明の技術思想を逸脱しない限り様々な態様で実施することができる。
【００４０】
次に、第２の実施形態のコイル装置の構成について図４に基づいて説明する。
【００４１】
図４（Ａ）に示すコイル装置３０においては、下部固定具３６が上部固定具３５に係止される点で第１の実施形態と異なる。上部固定具３５には下部固定具３６の爪部３７を係止するための凹部（不図示）を設けており、下部固定具３６は上部固定具３５にその爪部３７を係止することでプリント基板１に対して相対的に固定される。これにより上部コア部材３３と下部コア部材３４とはコイルの磁心としてコイル装置を構成している。
【００４２】
また、下部固定具３６には、プリント基板３１を介して爪部３７に対向する位置に爪部３８を設けており、この爪部３８がプリント基板３１の下面３１Ｂに当接する。この爪部３８は、下部固定具３６をマウント装置などで上部固定具３５に係止するときに下部固定具３５の押し込み量を規制するものであり、これにより、上部固定具３５に過度の力が加わって、上部固定具３５とプリント基板１との溶着されている部分に破損が生じることがなくなる。なお、この爪部３８と同様な構造を第１の実施形態で示したコイル装置１０に適用してもよい。
【００４３】
このコイル装置３０の製造工程においても、マウント装置などの自動機や専用の自動機、リフロー炉などの既存の設備を用いて自動化ができる。
【００４４】
なお、上部固定具３５および下部固定具３６に金属などの硬く剛性が高い材質を用いる場合には、下部固定具３６を上部固定具３５に係止するほうが、ガラスエポキシによるプリント基板３１に係止するよりも破損が生じにくい。また、この場合にはプリント基板３１と下部固定具３６との接触が無く、プリント基板３１が削れてかすが生じることも無い。したがって、そのかすが上部コア部材３３と下部コア部材３４とが当接する部分を汚す事がなくなり、製品の良品率を高めることができる。
【００４５】
図４（Ｂ）に示すコイル装置４０においては、上部固定具４５が上部コア部材４３の中央部分に弾性力をかける突起部４９を備える点で第１の実施形態と異なる。上部固定具４５は金属板を折り曲げて作製したものであり、平板状の天面部と、天面部の両端それぞれの脚部と、各脚部の先端を屈曲させて形成したはんだ付け部とから構成される。さらにこの天面部には、その中央付近に、上部コア部材４３の天面形状よりも寸法が小さく上部コア部材４３の天面と面接触するように平面状に窪んだ突起部４９を設けている。上部固定具４５の突起部４９と下部固定具４６により、上部コア部材４３と下部コア部材４４とが固定され、これにより上部コア部材４３と下部コア部材４４とをコイルの磁心としてコイル装置を構成している。
【００４６】
このコイル装置４０の製造工程においても、マウント装置、自動機、リフロー炉などの既存の設備を用いて自動化ができる。
【００４７】
第１実施形態のように上部固定具に突起部が無い場合には、上部コア部材のエッジ部分（角部分）に集中荷重が加わり、ヒビや割れが生じることがあるが、この実施形態のように突起部４９を設けることで上部コア部材４３の中央部分に荷重が加わることになり、そのようなヒビや割れを防ぐことができる。このようにして、コイル装置としての信頼性や性能の安定性をさらに高めることもできる。
【００４８】
なお、本実施形態では、突起部４９の形状を平面状に窪んだものとしたが、この突起部の形状はここで示した形態に限らず、例えば複数の点状の突出部により接触するような構成や、複数の線状の突出部により接触するような構成など、様々な形態で同様の作用効果を奏することができる。また、ここでは、上部固定具４５に突起部４９を設ける形態を示したが、下部固定具４６に突起部を設けても同様な作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来のコイル装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るコイル装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るコイル装置の製造方法を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係るコイル装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，３１，４１−プリント基板
２−コア孔
３，３３，４３−上部コア部材
４，３４，４４−下部コア部材
５，３５，４５−上部固定具
６，３６，４６−下部固定具
７−ペースト
１０，３０，４０−コイル装置
３７，３８−爪部
４９−突起部
【図１】
2007214479.tif 000003
【図２】
2007214479.tif 000004
【図３】
2007214479.tif 000005
【図４】
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