(57)【要約】【課題】実装前のコイル素子内においてコイルに片寄りが生じた場合でも、回路基板に対する位置決めと電気的な接続を良好に行うことができるコイル素子を提供し、このようなコイル素子を用いることで、回路構成体を高い製造効率で提供可能とする。【解決手段】導体が巻回されたコイル１０を、ボビン３０、コア４０、カバー５０を含む取付部材２０に取付け、回路基板９に実装されるコイル素子１において、コイル１０には、コイル素子１が回路基板９に実装された状態において、実装方向Ｄ１から回路基板９に当接してコイル１０と回路基板９とを電気的に接続する接続部１２を形成するとともに、カバー５０には、コイル素子１が回路基板９に実装された状態において、実装方向Ｄ１からコイル１０に当接する弾性変形可能な弾性当接部５３を設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に実装方向から実装されるコイル素子であって、
導体が巻回されたコイルと、
前記コイルが取り付けられる取付部材と、を備え、
前記コイルには、前記導体の先端部が引き出されることで、前記コイル素子が前記回路基板に実装された状態において、前記実装方向から前記回路基板に当接して当該コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続部が形成されており、
前記取付部材には、前記コイル素子が前記回路基板に実装された状態において、前記実装方向から前記コイルに当接する弾性変形可能な弾性当接部が設けられているコイル素子。
【請求項２】
前記取付部材には、前記コイル素子が前記回路基板に実装された状態において、前記実装方向から前記回路基板に当接して当該取付部材を前記回路基板に対して位置決めする位置決め部が設けられている請求項１に記載のコイル素子。
【請求項３】
前記取付部材が、前記コイルを覆うカバーを含み、前記カバーに、前記位置決め部および前記弾性当接部が設けられている請求項２に記載のコイル素子。
【請求項４】
回路基板と、前記回路基板に実装された請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のコイル素子と、を備える回路構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、コイル素子および回路構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電気接続箱が搭載されており、この電気接続箱内に収容される回路構成体の回路部品として、コイルを含むコイル素子が用いられることがある。近年は、コンバータ等の大出力化に伴ってコイルが大型化しているため、導体が巻回されたコイルを、磁性体や、ボビン、フレーム、カバー等に取り付け、当該コイル素子内においてコイルを位置決めし、これを回路基板上に縦置きに（巻回軸が回路基板に略平行となるように）配置して、実装面積の縮小化を図ったものが提案されている（例えば、下記特許文献１）。このようなコイル素子を回路基板上に実装する際には、取付部材に設けた位置決め部を回路基板に当接させて位置決めを行い、コイルの導体の一部を回路基板の導電部材や導電回路に当接させて電気的に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、製造上や構造上の制約等から、コイル素子内で、コイルが片寄ることがある。コイルが回路基板への取付け方向において片寄ると、コイル素子の取付部材の位置決め部が回路基板に当接しないために位置ずれを生じたり、コイルの接続部が導電部材等と良好に接続されなかったりする不具合を招くため、このようなコイル素子は不良部品として処理され、コイル素子の製造効率を低下させる原因となっている。
【０００５】
本明細書に開示する技術は、上記事情に基づいて完成されたものであって、実装前の状態においてコイルに片寄りが生じた場合でも、回路基板に対する位置決めと電気的な接続を良好に行うことができるコイル素子を提供し、コイル素子の製造効率を高めることを目的とする。さらに、このようなコイル素子を備えることにより、接続信頼性に優れた回路構成体を高い製造効率で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するコイル素子は、回路基板に実装方向から実装されるコイル素子であって、導体が巻回されたコイルと、前記コイルが取り付けられる取付部材と、を備え、前記コイルには、前記導体の先端部が引き出されることで、前記コイル素子が前記回路基板に実装された状態において、前記実装方向から前記回路基板に当接して当該コイルと前記回路基板とを電気的に接続する接続部が形成されており、前記取付部材には、前記コイル素子が前記回路基板に実装された状態において、前記実装方向から前記コイルに当接する弾性変形可能な弾性当接部が設けられている。
【０００７】
上記構成によれば、コイル素子が回路基板に実装された状態において、実装方向、すなわち回路基板の逆側から弾性当接部がコイルに当接することにより、コイル素子内におけるコイルの片寄りが抑制される。すなわち、実装前のコイル素子内において、コイルが回路基板から離隔する側に片寄っている場合には、取付部材の弾性当接部が実装方向からコイルに当接して回路基板に向けて付勢することで、コイルを、回路基板側に移動させることができる。逆に、実装前のコイル素子内において、コイルが回路基板側に片寄っている場合には、取付部材を回路基板に押し当ててコイル素子を実装することで、必要に応じて弾性当接部を弾性変形させ、コイルを、コイル素子内において回路基板から離隔する側に相対移動させることができる。
【０００８】
前記取付部材には、前記コイル素子が前記回路基板に実装された状態において、前記実装方向から前記回路基板に当接して当該取付部材を前記回路基板に対して位置決めする位置決め部が設けられていてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、コイル素子が回路基板に実装された状態において、弾性当接部により、コイルをコイル素子内の正規位置に保持できる。ここで、正規位置とは、取付部材の位置決め部を回路基板に当接させた状態で、コイルの接続部が回路基板に電気的に良好に接続される位置をいう。
【００１０】
前述のように、実装前のコイル素子内において、コイルが回路基板から離隔する側に片寄っている場合には、取付部材の位置決め部を回路基板に当接させて位置決めすると、取付部材の弾性当接部が実装方向からコイルに当接して回路基板に向けて付勢し、コイルは、接続部が回路基板に良好に接続される正規位置まで押し込まれて保持される。逆に、実装前のコイル素子内において、コイルが回路基板側に片寄っている場合には、必要に応じて弾性当接部を弾性変形させつつ、取付部材を回路基板に向けて押し当てることで、コイルをコイル素子内の正規位置に相対移動させることができる。よって、取付部材の位置決め部を回路基板に当接させて位置決めを行うと同時に、コイルの接続部を回路基板に良好に接続できる。
【００１１】
このように、上記構成によれば、実装前の状態においてコイルに片寄りが生じているコイル素子も、回路基板に対する位置ずれや接続不良を引き起こすことなく使用できるようになるため、不良品の発生が抑制されて、製造効率を高めることができる。
【００１２】
本明細書が開示するコイル素子において、前記取付部材は、前記コイルを覆うカバーを含み、前記カバーに、前記位置決め部および前記弾性当接部が設けられていてもよい。このような構成のコイル素子によれば、簡易な構成により、コイルを保護するとともに、回路基板に対する位置決めと電気的な接続を行うことができる。
【００１３】
上記のようなコイル素子は、回路基板に実装して、回路構成体として用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本明細書が記載する技術によれば、実装前のコイル素子内においてコイルに片寄りが生じた場合でも、回路基板に対する位置決めと電気的な接続を良好に行うことができるコイル素子を提供し、コイル素子の製造効率を高めることができる。また、このようなコイル素子を用いることで、回路構成体を高い製造効率で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係るコイル素子の斜視図
【図２】回路構成体の正面図
【図３】回路構成体の右側面図
【図４】コイル素子の下面図
【図５】図２におけるＡ−Ａ断面図
【図６】図３におけるＢ−Ｂ断面図
【図７】従来技術に係る回路構成体におけるコイルの状態を表す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態＞
以下、実施形態のひとつに係るコイル素子１が実装された回路構成体Ｃ１について、図１ないし図６を参照しながら説明する。
以下の説明では、図１における紙面右奥側（図１におけるＦ方向）を前（正面）、右手前側（Ｌ方向）を左、上側（Ｕ方向）を上（天面）、とする。また、図２等に示すように、本実施形態に係るコイル素子１は、回路基板９に上方から実装されるものとする。すなわち、本実施形態では、上方（図１等におけるＤ１方向）が、請求項における実装方向である。
【００１７】
〔コイル素子１〕
図１等に示すコイル素子１は、車両に搭載される図示しない電気接続箱に収容される回路構成体Ｃ１（図２等参照）の回路部品である。本実施形態に係るコイル素子１は、表面実装型のコイルであって、後述する回路基板９の上面に実装される。コイル素子１は、大まかには、導体が巻回されたコイル１０と、コイル１０が取付けられて回路基板９に固定される取付部材２０と、からなる。本実施形態では、取付部材２０は、ボビン３０と、コア４０と、カバー５０と、から構成される。コイル１０は、ボビン３０の円筒部３２の外周に配され、円筒部３２の内方に、コア４０の凸部４２が挿入される。そして、コイル１０、ボビン３０、およびコア４０を、カバー５０が覆った構造である。
【００１８】
（コイル１０）
図１等に示すように、コイル１０は、いわゆるエッジワイズコイルであって、例えば銅又は銅合金からなり、扁平な矩形状の断面を有する平角帯状の導体を、短辺側が内径面および外径面となるように螺旋状に巻回して形成したものである。図２から図６に表されているように、コイル１０は、巻回軸Ｘ１を中心に円形状に複数回巻回された巻回部１１と、後述する回路基板９に接続される一対の接続部１２と、巻回部１１と接続部１２との間でＬ字状に曲げられた曲げ部１３と、を有する。
巻回部１１は、内径および外径が一定となるように巻回されている。一対の接続部１２は、コイル１０を形成する導体の両先端部が巻回部１１から引き出され、曲げ部１３で折り曲げられることで形成されており、ともに矩形状で互いに略平行に配置される。曲げ部１３は、巻回部１１と接続部１２との間を直角に接続し、一対の接続部１２は、後述する回路基板９のバスバー９０上面に対して実質的に平行な面を備えるように形成される。
【００１９】
（ボビン３０）
図１に示すように、ボビン３０は、絶縁樹脂製の一対の分割部材であるボビン部材３１Ａ，３１Ｂを組み合わせて構成される。以下、ボビン部材を総称するときは、ボビン部材３１とし、各ボビン部材を区別するときには、ボビン部材３１Ａまたはボビン部材３１Ｂと表記する（後述のコア部材４１、カバー部材５１についても同様とする）。
【００２０】
図２から図６に表されているように、ボビン部材３１は、当該部材中央部において、左右方向に延びる軸に沿った短軸な円筒状に形成された円筒部３２と、円筒部３２の一端に形成されたフランジ部３３と、を有し、フランジ部３３の上角部に形成されたボビン係合部３９によって、互いに係止されるようになっている。ボビン部材３１Ａ，３１Ｂの各円筒部３２は、互いに嵌合した状態で係止され、この外周に、前述のコイル１０の巻回部１１が取り付けられる。フランジ部３３は、側面視で半円の下方に長方形の台部が連設された概形の輪郭を有し、台部の底部が、後述するカバー５０の底面上に載置される。また、図６等に示すように、円筒部３２は、フランジ部３３を貫通して左右に開口しており、この開口から、後述のコア４０の凸部４２が挿入される。フランジ部３３の外面には、図２から図４等に示すように、コア当接部３８が突出形成されており、コア４０は、側壁部４３をコア当接部３８に当接させつつ保持される。
【００２１】
（コア４０）
図１に示すように、コア４０は、フェライト等の高透磁率の磁性体で形成された一対の分割部材であるコア部材４１Ａ，４１Ｂから構成されている。図２から図６に表されているように、各コア部材４１Ａ，４１Ｂは、ほぼ同形状の部材であり、側面視で略正方形をなす直方体状の側壁部４３中央部から、凸部４２が円柱状に突出形成されている。
【００２２】
（カバー５０）
図１に示すように、カバー５０は、絶縁樹脂製の一対の分割部材であるカバー部材５１Ａ，５１Ｂを組み合わせて構成される。図２から図６に表されているように、カバー部材５１は、それぞれ一側面が全面開口して側面視で略正方形をなす、矩形箱状に形成されている。図３および図６等に示すように、カバー部材５１Ａとカバー部材５１Ｂとは、開口端面を互いに当接させつつ、この開口端面において上側辺および両側辺中央部に形成された第二カバー係合部５８、並びに、上角部に形成された第一カバー係合部５９、によって係止される。なお、図２等に示すように、カバー５０の内面は、カバー部材５１Ａ，５１Ｂが互いに係止された状態で、ボビン３０に凸部４２を挿入したコア４０の側壁部４３が、前後左右方向にはほぼ隙間なく保持され、上下方向には側壁部４３の角部が当接する寸法とされている。図４等に示すように、カバー部材５１Ａ，５１Ｂの開口端面における下辺中央部には、切欠きが形成されており、カバー部材５１Ａ，５１Ｂが互いに係止された状態で、カバー５０の下面に開口５４が形成されるようになっている。
【００２３】
図１から図６に表されているように、カバー部材５１Ａ，５１Ｂの底面における角部からは、下方に向けて同じ突出長を有する円柱状の位置決め部５２が２本ずつ突出しており、カバー部材５１Ａ，５１Ｂが互いに係止された状態で、カバー５０底面の四隅部にそれぞれ位置決め部５２が配されるようになっている。
また、カバー部材５１Ａの天面には、弾性当接部５３が形成されている。図１および図５等に表されているように、弾性当接部５３は、カバー部材５１Ａ天面の中央付近に前後方向に延設された平行な２本のスリットの間の部分が、下方に向けて突出するように屈曲されることで、上下方向に弾性変形可能に形成されている。弾性当接部５３は、コイル１０等をカバー５０内に保持したときに、コイル１０の巻回部１１の上方に相当する位置に形成されている。
【００２４】
〔回路基板９〕
回路基板９は、絶縁基板の上面にプリント配線技術により図示しない導電回路が形成されたプリント配線基板８０の下面に、バスバー９０が所定のパターンで配索・接着されることで構成されており、導電回路とバスバー９０の所定の位置に、回路部品が上方から実装される。なお、本実施形態では、複数の回路部品のうちコイル素子１だけを示しており、回路基板９に実装された他の回路部品は省略している。
【００２５】
（プリント配線基板８０）
プリント配線基板８０には、例えば０．５ｍｍ程度の厚みに形成され、所定の位置に接続用貫通孔８１が穿孔された薄膜基板を用いることができる。接続用貫通孔８１は、回路部品を、接続用貫通孔８１から露出したバスバー９０上面に接続するためのものである。
【００２６】
（バスバー９０）
バスバー９０には、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等からなる金属板材を、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の厚みに形成し打ち抜き加工したものを用いることができる。回路部品は、プリント配線基板８０の接続用貫通孔８１から露出したバスバー９０の上面、または図示しない導電回路のランド上に、例えば半田付け等公知の手法により接続される。
【００２７】
〔回路構成体Ｃ１の組立方法〕
続いて、本実施形態に係る回路構成体Ｃ１の組立方法の一例について説明する。
まず、コイル１０および回路基板９を作製する。コイル１０は、平角帯状の導体を前述の所定の形状に巻回して巻回部１１を形成し、両端部を引き出して直角曲げすることにより、曲げ部１３および接続部１２を形成して作製する。回路基板９は、所定のパターンで配線および穿孔されたプリント配線基板８０と、バスバー９０とを重ね合わせて作製する。
【００２８】
上記のように作製したコイル１０の巻回部１１を、ボビン部材３１Ｂの円筒部３２外周に嵌め込み、ボビン部材３１Ａをボビン部材３１Ｂに係止して、コイル１０が取付けられたボビン３０を作製する。次いで、ボビン３０の両側から、円筒部３２内にコア部材４１Ａ，４１Ｂの凸部４２を挿入し、フランジ部３３に設けられたコア当接部３８に当接するまで押し込んで組み付ける。しかる後に、これらをカバー部材５１Ａ内に配置し、カバー部材５１Ｂをカバー部材５１Ａに係止して、コイル素子１を作製する。このとき、前述のように、ボビン３０に組み付けたコア４０の側壁部４３下面を、カバー５０の底面上に載置すると、側壁部４３の上辺角部がカバー５０の内面に当接すると同時に、側壁部４３が前後左右方向にほぼ隙間なく保持され、カバー５０内においてコア４０等が位置決めされるようになっている。また、コイル１０の巻回部１１下方に引き出された曲げ部１３および接続部１２は、開口５４から下方に向けて突出する。
【００２９】
上記のように組み立てられた本実施形態のコイル素子１を、予め作製した回路基板９上面に、上方（実装方向Ｄ１）から実装する。詳しくは後述するが、カバー５０の底面四隅から延出する位置決め部５２を、プリント配線基板８０上面の所定位置に当接させて位置決めし、コイル１０の接続部１２を、接続用貫通孔８１から露出するバスバー９０の上面に接触させて半田付けを行って、コイル１０とバスバー９０とを接続する。このようにして、回路構成体Ｃ１が完成する。
【００３０】
〔コイル素子１の実装構造〕
続いて、コイル素子１を回路基板９に実装した状態において、コイル１０をコイル素子１内における正規位置に保持する機構、すなわち、実装前のコイル素子１内におけるコイル１０の片寄りに関わらず、コイル素子１をプリント配線基板８０上面の所定位置に位置決めすると同時に、コイル１０をバスバー９０に電気的に良好に接続して実装する機構について、図７と、図５等とを比較しながら説明する。なお、図７は、参考として、弾性当接部５３が設けられていないカバー１５０を備えるコイル素子１０１を、回路基板９上面に載置した状態を模式的に示した断面図である。コイル素子１０１において、コイル素子１と同様の部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図７（Ａ）では、コイル１０は、コイル素子１０１内において、巻回部１１の巻回軸Ｘ１がボビン３０の円筒部３２の中心軸と重なるように配されており、この位置を、コイル素子１０１内におけるコイル１０の正規位置とする。すなわち、このようなコイル素子１０１を、回路基板９に、上方（実装方向Ｄ１）から載置して、カバー１５０の位置決め部５２をプリント配線基板８０上面に当接させて位置決めを行うと、コイル１０の接続部１２は、接続用貫通孔８１を貫通してバスバー９０の上面に接し、コイル１０が回路基板９に対して電気的に良好に接続されるように設定されている。
【００３２】
コイル素子１０１と同じく、本実施形態に係るコイル素子１も、コイル１０の巻回軸Ｘ１が円筒部３２の中心軸と重なる位置が正規位置となるように構成されている。そして、カバー５０天面に設けられた弾性当接部５３は、コイル１０が正規位置に保持されたときに、巻回部１１の上端に当接してコイル１０を回路基板９側に若干付勢する寸法形状に形成されている。
【００３３】
図７（Ｂ）のコイル素子１０１では、コイル１０の巻回軸Ｘ１がボビン３０の円筒部３２の中心軸よりも上方に位置しており、コイル１０は、正規位置よりも回路基板９から離隔する側に片寄って配されている。このようなコイル素子１０１を、回路基板９に上方から載置して、カバー１５０の位置決め部５２をプリント配線基板８０上面に当接させて位置決めを行っても、コイル１０の接続部１２がバスバー９０上面から浮き上がってしまい、コイル１０と回路基板９とを電気的に接続することが困難である。
【００３４】
これに対し、本実施形態に係るコイル素子１では、実装前の状態において、コイル１０が回路基板９から離隔する側に片寄っている場合であっても、図５等に示すように、カバー５０の位置決め部５２をプリント配線基板８０上面に当接させて位置決めを行うと、弾性当接部５３が上方からコイル１０に当接して回路基板９に向けて付勢し、コイル１０はコイル素子１内の正規位置まで押し込まれて保持される。これにより、接続部１２がバスバー９０に当接し、コイル１０と回路基板９とを電気的に接続することができる。
【００３５】
図７（Ｃ）のコイル素子１０１内では、コイル１０の巻回軸Ｘ１がボビン３０の円筒部３２の中心軸よりも下方に位置しており、コイル１０は、正規位置よりも回路基板９側に片寄って配されている。このようなコイル素子１０１を、回路基板９に、上方から載置しても、カバー１５０の位置決め部５２よりも前にコイル１０の接続部１２がプリント配線基板８０上面に当接するため、位置決め部５２による位置決めを行うことが困難である。
【００３６】
これに対し、本実施形態に係るコイル素子１では、実装前の状態において、コイル１０が回路基板９側に片寄っている場合であっても、図５等に示すように、必要に応じて弾性当接部５３を変形させつつカバー５０を回路基板９に向けて押し込むことで、コイル１０をコイル素子１内の正規位置に相対移動させることができる。これにより、カバー５０の位置決め部５２をプリント配線基板８０上面に当接させて位置決めすると、接続部１２がバスバー９０に当接し、コイル１０と回路基板９とを電気的に接続することができる。
【００３７】
〔効果〕
上記のように、本実施形態に係るコイル素子１によれば、実装前の状態において、コイル素子１内においてコイル１０が片寄っている場合であっても、回路基板９に対する位置ずれや接続不良を引き起こすことなく利用できるようになるため、不良品の発生が抑制され、製造効率を高めることができる。
【００３８】
本実施形態に係るコイル素子１では、コイル１０等を覆うカバー５０に、コイル素子１と回路基板９との位置決めを行う位置決め部５２と、コイル素子１内においてコイル１０に当接して正規位置に保持する弾性当接部５３が設けられている。よって、簡易な構成により、コイル１０等を保護するとともに、位置決めおよび電気的接続の形成を確実に行うことができる。
【００３９】
さらに、上記のようなコイル素子１を用いることで、回路構成体Ｃ１を高い製造効率で得ることができる。
＜他の実施形態＞
本明細書に開示される技術は、上記記述および図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
【００４０】
（１）位置決め部５２と弾性当接部５３は、カバー５０に設けられたものに限定されない。例えば、コア４０やボビン３０に、これらに相当する構造を設けてもよい。また、取付部材を構成する複数の部材において、一の部材に位置決め部を、他の部材に弾性当接部を設け、各部材を互いに位置決めしてもよい。
【００４１】
（２）弾性当接部５３の材質は、特に限定されない。例えば、本実施形態に係るカバー５０の天面に板バネを取付ける等、専用部品を付加して構成してもよい。また、上記実施形態では、弾性当接部５３を、コイル１０が正規位置に保持されたときに、巻回部１１の上端に当接してコイル１０を回路基板９側に若干付勢するような寸法形状としたが、これに限定されない。例えば、コイル１０が正規位置に保持されたときに、巻回部１１の上端にぴったり接触する（コイル１０を回路基板９側に付勢しない）ように形成しても、本発明の効果を得ることができる。
【００４２】
（３）位置決め部５２の寸法形状および材質は、特に限定されない。コイル素子１が実装される回路基板９の実装面に合わせて、様々な寸法形状および材質とすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
Ｃ１：  回路構成体
１，１０１：  コイル素子
９：  回路基板
１０：  コイル
１１：  巻回部
１２：  接続部
２０：  取付部材
３０：  ボビン
４０：  コア
５０，１５０：  カバー
５２：  位置決め部
５３：  弾性当接部
８０：  プリント配線基板
８１：  接続用貫通孔
９０：  バスバー
Ｄ１：  実装方向
Ｘ１：  巻回軸
【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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