CN100403462C

CN100403462C - 薄型变压器及其制造方法

Info

Publication number: CN100403462C
Application number: CNB028048628A
Authority: CN
Inventors: 中嵨浩二; 谷口悟; 桥本直树; 丸井富夫; 铃木�司; 桥本文明; 稻叶悟
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: CN1491423A; US20040070480A1; WO2003036665A1; EP1439553A1; US6859130B2; EP1439553A4; JPWO2003036665A1

Abstract

将两面具有压粘剂与粘结剂中至少一种的绝缘纸(13)插入薄型线圈之间至少一个以上的场所，从而形成多层线圈，从该多层线圈的上下方向装入磁芯(15)。由此，可以提供一种可以抑制上下方向的线圈(11)与线圈(12)之间的距离、线圈(11)及线圈(12)与磁芯(15)之间的距离变动的开关电源用的薄型变压器。

Description

薄型变压器及其制造方法

技术领域

本发明涉及装载于电子设备，主要是通信装置等上所使用的薄型电源上的开关电源用的薄型变压器及其制造方法。

背景技术

近年来，信息通信基础设施网增大，发展过程中功率消耗的增大成为社会性的问题。特别是为了响应通信装置小型化和功率消耗的降低，其供电方式从集中供电向分散供电发展。如今，在这些电源部内大多使用小型、薄型的机载电源。另一方面，为了伴随LSI高速化的大电流化和减小功率消耗，低电压化迅速发展。这些驱动LSI的机载电源也被要求与低电压化和大电流化对应。并且，作为这些薄型机载电源的更小型化的方式，倾向于进一步提高开关频率。特别是在属于电源部的主要构成部件的变压器上，要求为适合于高频驱动的低损耗、低噪音且小型便宜的表面安装式的薄型变压器。

为了与这些电源的开发需求相对应，在特开平10-340819号公报中揭示了将线圈叠层的薄型变压器。而且，为了叠层线圈的定位，设置有线圈基座。另外，为了提高线圈的占空系数，使变压器的电气特性提高，也尝试不使用定位用的线圈基座。图10是不具备叠层线圈定位用的线圈基座的已有的叠层型薄型变压器的分解立体图。图11是表示图10所示的已有的叠层型薄型变压器的叠层构成的剖面图。利用冲切、蚀刻等方法，由薄板状导体制造非绕线式的初级线圈、次级线圈各2个。如图10所示，将绝缘纸3、次级线圈2、绝缘纸3、初级线圈1、绝缘纸3、次级线圈2、绝缘纸3、初级线圈1、绝缘纸3依次叠层，形成多层线圈。接着，在多层线圈的上下面上适量涂覆固定磁芯5和叠层线圈用的粘结剂8。最后，从上下方向装入磁芯5，完成薄型变压器。各线圈在变压器完成后与端子连接。如图11所示，各线圈通过连接部7焊接在主体基板9上设置的端子6上，用焊接等方式连接。在图10所示的已有例中，不使用线圈定位用的线圈基座，来叠层线圈。

因此，由于线圈与绝缘纸3的相互位置不稳定，如图11所示，初级线圈和次级线圈之间的距离A、线圈和磁芯间的距离B产生较大的偏差。

另外，由于每个线圈分别被叠层，故装入磁芯时的操作性非常低。其结果是，绝缘性能或电气性能不稳定，导致在品质、生产率上存在较大的问题。

发明内容

本发明解决上述已有例中的问题，提供一种绝缘性能、电气性能稳定，生产率高的无线圈基座型的多层线圈式薄型变压器及其制造方法。

本发明提供一种具备：两面具有压粘剂与粘结剂中至少一种的绝缘纸；在薄型线圈层间至少一个以上的场所将上述绝缘纸插入而构成的多层线圈；和从上述多层线圈的上下方向装入的磁芯的薄型变压器。进而，提供一种包括：准备由初级线圈与次级线圈构成的薄型线圈的第1工序；将两面具有压粘剂与粘结剂中至少一种的绝缘纸插入上述薄型线圈之间至少一个以上的场所而形成多层线圈的第2工序；和从上述多层线圈的上下装入磁芯的最终工序的薄型变压器的制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的实施方案1中薄型变压器的叠层构成的剖面图。

图2是表示本发明的实施方案2中薄型变压器的叠层构成的剖面图。

图3是表示本发明的实施方案3中薄型变压器的叠层构成的剖面图。

图4是表示本发明的实施方案3中使用粘结剂的剖面图。

图5是表示本发明的实施方案4中薄型变压器的叠层构成的剖面图。

图6是表示本发明的实施方案5中薄型变压器的叠层构成的剖面图。

图7是表示本发明的实施方案5中线圈的叠层构成的分解立体图。

图8是本发明的实施方案5中薄型变压器的分解立体图。

图9是本发明的实施方案5中薄型变压器的立体图。

图10是说明已有的薄型变压器的分解立体图。

图11是表示已有的薄型变压器的叠层构成的剖面图。

具体实施方式

以下，利用附图，具体地说明本发明。而且，图面为模式图，并不是正确表示各位置尺寸的图面。

(实施方案1)

图1是表示本发明的实施方案1中薄型变压器的叠层构成的剖面图。如图1所示，利用冲切或蚀刻等方法，将薄板状的铜板制作成非绕线式线圈。各准备2个该线圈，作为初级线圈11和次级线圈12使用。接着，将两面涂覆了压粘剂18a的绝缘纸13冲切成规定的形状。另外，附着压粘剂18a的绝缘纸13也可以是市面上销售的带压粘剂的胶带。

再有，在绝缘纸13上涂覆压粘剂18a与粘结剂18的任何一种后，也可以使用。绝缘纸13优选为具有耐热性的聚酰亚胺薄膜(PI)。作为绝缘纸13，除了PI以外，只要是绝缘性薄膜材料哪一种都可以采用。接下来，如图1所示，将附着有压粘剂18a的绝缘纸13、次级线圈12、附着有压粘剂18a的绝缘纸13、初级线圈11依次叠层，形成多层线圈。虽然图中未示出，但在叠层时，为了确定线圈与绝缘纸13的相互位置关系，使用叠层用的夹具。在如此形成的多层线圈的上下面上适量涂覆用来固定磁芯15与叠层线圈的粘结剂18。最后，从上下方向装入磁芯15，完成薄型变压器。各线圈在变压器完成后与端子连接。如图1所示，各线圈通过连接部17焊接在主体基板19上设置的端子16上，用焊接等方式连接。以上，根据本发明的实施方案1，将两面具有压粘剂18a与粘结剂18中至少一种的绝缘纸13插入薄型线圈层间至少一个以上的场所而形成多层线圈。由于从该多层线圈的上下方向装入磁芯15，故在包括变压器的制造时和完成后都可以半永久性地避免线圈与绝缘纸13的移动。即，可以抑制上下方向的线圈之间的距离、线圈与磁芯之间的距离的变动。

另外，由于构成多层线圈的每个线圈，由绝缘纸两面涂覆的压粘剂18a或粘结剂18固定，从而一体化，所以安装磁芯时的操作性非常高。

本发明的实施方案1的制造方法包括：预先准备由初级线圈与次级线圈构成的薄型线圈的第1工序；将两面具有压粘剂18a与粘结剂18中至少一种的绝缘纸13插入薄型线圈层间至少一个以上的场所而形成多层线圈的第2工序；和从该多层线圈的上下方向装入磁芯15的最终工序。在第2工序中，由于使用的是具有压粘剂18a和粘结剂18之中至少一种的绝缘纸13，所以，无论在从叠层夹具出入时或最终工序中，都可以防止叠层线圈与绝缘纸13的位置变动。如此，可以提供绝缘性能、电气性能稳定，生产率高的无线圈基座型的多层线圈式薄型变压器及其制造方法。

再有，作为绝缘纸，由于采用的是熔点较高(400℃以上)的PI，故即使在线圈之间的绝缘中使用，相对于线圈的发热，其安全度也非常高。也可以实现承受即使是F种(155℃)以上的连续使用的高耐热绝缘。由此，可以进一步小型化变压器。进而，作为绝缘纸13，由于使用的是带压粘剂18a的胶带，在叠层线圈与绝缘纸13并固定的工序中，不需要粘结剂的涂覆工序和硬化工序。

还有，由于初级线圈11和次级线圈12中至少一方为薄板状的线圈，故初级线圈和次级线圈之间的磁效率被提高。而且，由于使用的是用铜板形成的薄板状线圈，所以，可以增大横截面积，也可以与大电流对应。这里，若在印刷电路板上形成初级线圈和次级线圈的至少一方，则由于线圈导体的位置、叠层线圈的厚度是稳定的，故可以降低性能的偏差。

另外，在叠层线圈的第2工序中，为了正确地定位线圈和绝缘纸进行叠层，使用适当的夹具。

其结果是，即使不使用线圈基座，也可以正确地确定线圈和绝缘纸的相互位置关系。

进而，如果在预先准备薄型线圈的第1工序中冲切铜板来形成线圈，则可以提高线圈的生产率，降低线圈的单价。再有，如果蚀刻铜板来形成线圈，则不需要冲切用的模具。由于可以抑制投资，故适合于多品种少量的生产。还有，线圈端面的毛刺也不会产生。而且，在本发明的实施方案1中，虽然在绝缘纸13上涂覆压粘剂18a，但也可以取代压粘剂18a，而在叠层工序中涂覆粘结剂。另外，取代预先准备将绝缘纸13加工成规定形状，也可以是在粘贴到线圈上后进行冲切加工，之后叠层。

(实施方案2)

图2是表示本发明的实施方案2中薄型变压器的叠层构成的剖面图。基本构成与实施方案1相同。较大的不同点为在最下层的绝缘纸13和最上层的绝缘纸13的两面上形成压粘剂18a这一点。由于在最下层及最上层中至少一方的绝缘纸13的两面上形成压粘剂18a，故不需要线圈和磁芯之间的粘接工序。

(实施方案3)

以下，利用图3、图4，说明本发明的实施方案3。图3是表示本发明的实施方案3中薄型变压器的叠层构成的剖面图。图4是表示本发明的实施方案3中使用粘结剂的剖面图。图3和图4的基本构成与图1相同。粘结剂18b并不是涂覆在绝缘纸13的整个表面上，而是涂覆一部分这一点与图1大不相同。制造方法为并不是将粘结剂18b涂覆在线圈的整个对向面上，只涂覆绝缘纸13的一部分。最下层和最上层使用的粘结剂18b与线圈层间使用的粘结剂18b是同一材料。由于可以共用粘结剂涂覆机械，故可以降低设备费用。而且，也可以减少粘结剂的使用量。由于没有必要将粘结剂18b均匀地涂覆在绝缘纸13的整个表面上，可以用简单的涂覆机械进行涂覆。另外，叠层时，线圈与绝缘纸13的位置偏差的修正也较为容易。

(实施方案4)

图5是表示本发明的实施方案4中薄型变压器的叠层构成的剖面图。虽然图5的基本构成与图1的构成相同，但在用绝缘树脂20密封住整个叠层线圈这一点上大不相同。在图5中，使用的绝缘树脂20为热可塑性的液晶聚合物。作为液晶聚合物，可以使用芳香族系的聚酰胺或聚酯树脂。密封方法是形成叠层线圈后注射成型多层线圈整体。由于用绝缘树脂20密封多层线圈整体，故叠层线圈的空隙间流入树脂。

其结果是，由于达到线圈部的均热化，所以可以降低温度上升。另外，由于也可以强化线圈与线圈之间、线圈与磁芯15之间的绝缘，故也可以减小绝缘距离，可以小型化。

再有，由于成型后的形状也稳定，所以磁芯15的安装也变得容易。还有，可以提高变压器成品的防湿性、防尘性。而且，由于模塑用的绝缘树脂20为热可塑性树脂，所以，树脂可以再生利用，可以降低材料费。还有，由于绝缘树脂20是高耐热性的液晶聚合物，所以可以和变压器的组装中的回流焊接工序相对应。进而，也可以实现承受F种(155℃)以上的连续使用温度的高耐热绝缘。

因此，可以进一步实现变压器的小型化。

另外，由于注射成型多层线圈整体，故可以缩短成型时间，提高生产率。再有，由于线圈和绝缘纸被粘合，所以也可以防止成型时树脂的流动压力所导致的线圈的移动。

(实施方案5)

接着，利用图6～图9，来说明本发明的实施方案5。基本构成与实施方案4相同。较大的不同点在于，初级线圈11是绕线而成的线圈，和用模塑树脂20覆盖初级线圈11a、次级线圈12与端子16的连接部17。如图7所示，预先准备绕线式初级线圈11a、非绕线式次级线圈12、附着压粘剂的绝缘纸13。初级线圈11a的线材为最外层具有溶剂溶粘型溶粘层的附着绝缘被膜的圆线。

初级线圈11a是，使用该线材，利用安装有溶剂涂覆装置的绕线机，用溶剂溶解绕线表面的溶粘层，同时使用绕线工具缠绕，从而形成的。此时的溶剂大多使用醇。乙醇、异丙醇等为醇的示例。接下来，如图7所示，将附着压粘剂的绝缘纸13插入线圈之间的同时，将初级线圈11a、次级线圈12依次叠层，来形成多层线圈。

其后，如图6所示，端子16与线圈连接后，用绝缘树脂20密封包括端子连接部17的多层线圈整体，成型，从而形成模塑线圈20a。接下来，如图8所示，从模塑线圈20a的上下方向装入磁芯15，完成如图9所示的薄型变压器。由于初级线圈与次级线圈的至少一方为缠绕绕线的线圈，故可以简单地和匝数的变更相对应，设计自由度较大。

另外，由于使用的导线为圆导线，故可以降低绕线材料的成本。再有，达到绕线的速度提高，提高操作性。进而，通过在该线圈上附着绝缘被膜，可以确保相邻绕线间的绝缘，也可以强化上下方向的线圈之间或线圈与磁芯之间的绝缘。

再有，由于在绕线表面上附着溶剂溶粘层，故可以在绕线的状态下仅借助涂覆溶剂进行固定。这样，用简单的设备即可以实现不使用绕线管的绕线形成。还有，通过在模塑树脂20的内部形成线圈与端子16的连接部17，可以强化连接部17与线圈之间的绝缘。

而且，由于可以防止外部的灰尘侵入连接部17，故可以实现高安全性、高可靠性。以上，在实施方案5的制造方法中预先准备薄型线圈的第1工序中，缠绕绕线来形成线圈。在需要变更线圈匝数的情况下，由于不需要蚀刻或冲切等工序，故可以容易地对应。另外，缠绕绕线，预先准备薄型线圈的第1工序，具有用溶剂溶解绕线表面的溶粘层的工序。只通过在绕线机中安装溶剂涂覆装置即可与绕线同时粘合。

与热溶粘等方法相比，不需要热硬化工序，可以简化制造工序。另外，在本发明的实施方案5中，由于导线为扁导线，可以提高绕线的占空系数。可以实现绕线电阻的降低即低损耗化。还有，在本发明的实施方案5中，如果将导线制作成附着3层绝缘被膜的导线，即使相对于高电压输入也可以保证充分的绝缘。再有，与安全规格的对应也容易。本发明的多层线圈，指的是初级线圈和次级线圈的至少一方由薄型线圈构成，将该薄型线圈叠层而成的线圈。

本发明提供一种绝缘性能、电气性能稳定且生产率高的无线圈基座型的线圈多层式薄型变压器及其制造方法。

Claims

1.一种薄型变压器，其特征在于，具备：

层叠多个薄板状线圈的多层线圈；和装入上述多层线圈的磁芯，

在上述薄板状线圈间配置有耐热性绝缘纸，并且

在上述薄板状线圈和上述绝缘纸间涂敷有粘结剂和压粘剂中的一种。

2.如权利要求1中所述的薄型变压器，其中，上述绝缘纸为聚酰亚胺膜。

3.如权利要求1中所述的薄型变压器，其中，具有压粘剂的上述绝缘纸为带压粘剂的胶带。

4.如权利要求3中所述的薄型变压器，其中，最下层与最上层的至少一方的上述绝缘纸在两面上具有上述压粘剂。

5.如权利要求1中所述的薄型变压器，其中，上述绝缘纸的表面的一部分上具有上述压粘剂。

6.如权利要求5中所述的薄型变压器，其中，最下层和最上层的至少一方的上述绝缘纸所具有的粘结剂或压粘剂与上述薄板状线圈之间使用的上述绝缘纸所具有的上述粘结剂或上述压粘剂相同。

7.如权利要求1中所述的薄型变压器，其中，用绝缘树脂密封上述多层线圈整体。

8.如权利要求7中所述的薄型变压器，其中，上述绝缘树脂为热可塑性树脂。

9.如权利要求8中所述的薄型变压器，其中，上述热可塑性树脂为液晶聚合物。

10.如权利要求1中所述的薄型变压器，其中，上述薄板状线圈为铜板。

11.如权利要求1中所述的薄型变压器，其中，初级线圈和次级线圈的至少一方为印刷电路板上形成的线圈。

12.如权利要求1中所述的薄型变压器，其中，初级线圈和次级线圈的至少一方为缠绕导线而形成的线圈。

13.如权利要求12中所述的薄型变压器，其中，上述导线为圆导线、扁导线和附着3层绝缘被膜的导线中的任一种。

14.如权利要求13中所述的薄型变压器，其中，上述导线具有溶剂溶粘层。

15.如权利要求14中所述的薄型变压器，其中，上述溶剂溶粘层为醇溶粘型。

16.如权利要求7-12的任一项中所述的薄型变压器，其中，上述多层线圈和端子的连接部被模塑树脂密封。

17.一种薄型变压器的制造方法，其特征在于，包括：

准备由初级线圈与次级线圈构成的薄板状线圈的第1工序；

将多个上述薄板状线圈层叠形成多层线圈的第2工序；

将磁芯装入上述多层线圈的最终工序，

在上述第2工序中，包括在上述薄板状线圈间配置耐热性绝缘纸的工序，和在上述薄板状线圈和上述绝缘纸间涂敷粘结剂和压粘剂中的一种的工序。

将两面具有压粘剂与粘结剂中至少一种的绝缘纸插入上述薄型线圈之间至少一个或以上的场所而形成多层线圈的第2工序；和

从上述多层线圈的上下方向装入磁芯的最终工序。

18.如权利要求17中所述的薄型变压器的制造方法，其中，在上述第2工序中，上述绝缘纸与上述多层线圈相对的面的一部分上涂覆上述粘结剂。

19.如权利要求17或18中所述的薄型变压器的制造方法，其中，在上述第2工序与上述最终工序之间还具有将上述多层线圈整体注射成型并密封的工序。

20.如权利要求中17或18中所述的薄型变压器的制造方法，其中，在上述第1工序中，冲切铜板以形成线圈。

21.如权利要求17或18中所述的薄型变压器的制造方法，其中，在上述第1工序中，蚀刻铜板以形成线圈。

22.如权利要求17或18中所述的薄型变压器的制造方法，其中，在上述第1工序中，缠绕导线以形成线圈。

23.如权利要求22中所述的薄型变压器的制造方法，其中，在上述第1工序中具有用溶剂溶解导线表面的溶粘层的工序。

24.如权利要求23中所述的薄型变压器的制造方法，其中，上述溶剂为醇。