JP2003324020A

JP2003324020A - トランス

Info

Publication number: JP2003324020A
Application number: JP2002128213A
Authority: JP
Inventors: Yukio Mukai; 幸夫向井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな巻線比を確保することが可能なトランス
を提供する。【解決手段】一方の面に巻数の多い一次コイル用導電パ
ターン３ａが配置され、他方の面に巻数の少ない二次コ
イル用導電パターン５ａが配置されたＦＰＣ基板２のコ
イル用導電パターン配置領域２ａを、スリット部９を境
にコイル用導電パターン非配置領域２ｂから剥がし、導
電パターン３ａ、５ａが円周方向となるように且つ一次
コイル用導電パターン３ａが配置された面同士が重なり
合うように円筒状に丸める。各一次コイル用導電パター
ン３ａの一方の端部に配置された一次コイル用接続ラン
ド４を他方の端部に配置された各一次コイル用接続ラン
ド４に対向させ、二次コイル用導電パターン５ａの一方
の端部に配置された二次コイル用接続ランドを他方の端
部に配置された二次コイル用接続ランド６ｃ、６ｄに対
向させ、一方の側に配置された補強用接続ランドを補強
用接続ランド８ｃ、８ｄに対向させて接続することによ
り、螺旋状の一次コイル及び二次コイルが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＰＣ基板（フレ
キシブル基板）を用いたトランスに関し、特に任意の巻
数比を得ることが容易で且つ配設が容易なトランスに関
する。

【０００２】

【従来の技術】プリント回路基板上や複数の構成部品に
よって構成する変圧モジュール上にトランスを配設する
際の作業効率を向上させるために、一次コイル及び二次
コイルの螺旋を平面上に展開した平行に延びる複数本の
導電パターンをＦＰＣ基板上に配置し、当該ＦＰＣ基板
を丸め、導電パターンが重なる箇所を半田で接続するこ
とによってトランスを形成し、当該トランスを実装する
技術が実開平６−１７２１６号公報、実開平６−１１３
２７号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻数比
（変圧比）を大きく確保する場合には、電流容量の制約
から高い電圧側の導電パターンの幅を広くする必要があ
るとともに、本数の異なる一次コイル及び二次コイルの
導電パターンを同一平面上に互いに平行に形成する必要
があるため、上記技術においてはレイアウト上の問題が
生ずる。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、大きな巻線比を確保するこ
とが可能なトランスを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、フレキシブル基板と、前記フレキ
シブル基板の一方の主面に形成され、当該フレキシブル
基板を折り返して重ねたときに一次側巻線を構成する第
１の導電パターンと、前記フレキシブル基板の他方の主
面に形成され、当該フレキシブル基板を折り返して重ね
たときに二次側巻線を構成する第２の導電パターンと、
を有するトランスが提供される（請求項１参照）。

【０００６】一次側巻線を構成する第１の導電パターン
をフレキシブル基板の一方の主面に配置し、二次側巻線
を構成する第２の導電パターンをフレキシブル基板の他
方の主面に配置し、当該フレキシブル基板を折り返して
重ねて、２つのコイルを有するトランスが形成されるこ
とにより、巻数が相違する第１の導電パターンと第２の
導電パターンとを同一のフレキシブル基板に配置するこ
とが可能となる。

【０００７】

【発明の効果】発明によれば、第１の導電パターンと第
２の導電パターンとをフレキシブル基板の異なる主面に
それぞれ配置させ、本数が異なる導電パターンを同一の
フレキシブル基板上で容易に配置することにより、大き
な巻数比を確保することが可能となり、トランスの特性
に対応した巻数比を容易に得ることが出来る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【０００９】［第１実施形態］図１は本発明の第１実施
形態におけるトランスコイルを用いたＤＣ−ＤＣコンバ
ータ降圧回路の回路図、図２は本発明の第１実施形態に
おける導電パターンが配置されたフレキシブル基板によ
りトランスコイルを形成した斜視図、図３は本発明の第
１実施形態における形成されたトランスコイルの断面
図、図４は本発明の第１実施形態におけるトランスコイ
ル形成前の一次コイル用導電パターンが配置された面の
フレキシブル基板の平面図、図５は本発明の第１実施形
態におけるトランスコイル形成前の二次コイル用導電パ
ターンが配置された面のフレキシブル基板の平面図、図
６は本発明の第１実施形態におけるコアが配置されたト
ランスコイルを示す透視図である。

【００１０】図１に示すように、本発明の第１実施形態
におけるトランスコイルを用いたＤＣ−ＤＣコンバータ
降圧回路３０は、一次入力側の電圧Ｖ１［Ｖ］の直流電
源３１と、スイッチングトランジスタ３３と、電流セン
サ５０と、メイントランス１と、整流回路３５と、平滑
回路３６とから構成されている。

【００１１】入力側の直流電源３１より供給された直流
電流は、制御回路３４により制御されたスイッチングト
ランジスタ３３のスイッチング作用により矩形波に変換
され、メイントランス１の一次コイル３に入力される。

【００１２】一次コイル３と二次コイル５との巻数比が
１２：１であるメイントランス１により、一次コイル３
に入力された電圧Ｖ１［Ｖ］の矩形波は、１／１２の二
次電圧Ｖ２［Ｖ］に降圧され二次コイル５から出力さ
れ、２つの整流ダイオード３５ａ、３５ｂを具備した整
流回路３５により整流され、平滑回路３６により平滑さ
れて二次出力として直流電流が出力される。

【００１３】ここで、メイントランス１における二次出
力の電流が一次出力の電流の１２倍となり、降圧側の回
路に高電流が流れるおそれがあるため、一次入力側に電
流センサ５０を具備しており、当該電流センサ５０によ
り一次入力側の電流の監視を行っている。当該電流セン
サ５０及び電流センサ用Ｉ／Ｆ回路５１により一次入力
側に所定値以上の電流が流れたことが検出されると、当
該検出に基づいて制御回路３４がスイッチングトランジ
スタ３３をオフにし、メイントランス１への電流の入力
を停止させる。なお、上記に説明したＤＣ−ＤＣ降圧コ
ンバータ回路３０におけるメイントランス１以外の回路
を、即ち、スイッチングトランジスタ３３、スイッチン
グトランジスタ用制御回路３４、電流センサ５０、電流
センサ用Ｉ／Ｆ回路５１、整流回路３５、平滑回路３６
を以下において周辺回路１０とも総称する。

【００１４】上記のＤＣ−ＤＣ降圧コンバータ３０に具
備されたメイントランス１について以下に詳細に説明す
る。

【００１５】図２及び図３に示すように、本発明の第１
実施形態におけるメイントランス１は、導電パターン３
ａ、５ａがそれぞれ表裏両面に配置されたＦＰＣ基板２
を円筒状に丸めることにより形成される。

【００１６】図３に示すように、当該ＦＰＣ基板２は、
両面銅張りフレキシブル基板であり、内側のカバーレイ
フィルム２１と、一次コイル用導電パターン３ａと、ベ
ースフィルム２０と、二次コイル用導電パターン５ａ
と、外側のカバーレイフィルム２１との５層で構成され
ており、ベースフィルム２０が、一次コイル用導電パタ
ーン３ａと二次コイル用導電パターン５ａとを絶縁して
いる。さらに、後述するように、当該ＦＰＣ基板２で円
筒形状のメイントランス１が形成された後、その円筒形
状の内側全面に薄い磁性体箔２２が張り付けられる。

【００１７】図４及び図５は、上記のメイントランス１
の形成前におけるＦＰＣ基板２の平面図を示しており、
図４は図２及び図３のようにＦＰＣ基板２を円筒状に丸
めた場合に内側となる一次コイル用導電パターン３ａが
配置された面１ａを示し、図５は図２及び図３にように
ＦＰＣ基板２を円筒状に丸めた場合に外側となる二次コ
イル用導電パターン５ａが配置された面１ｂを示してい
る。

【００１８】図４に示すように、ＦＰＣ基板２を円筒状
に丸めた際に内側となる内側面１ａには、両端末に接続
ランド４が具備された１２本の細い線状の一次コイル用
導電パターン３ａが、傾斜して（図４において右下が
り）実質的に互いに平行に延びて形成され、配置されて
いる。

【００１９】図４において、左右それぞれ１２個の一次
コイル用接続ランド４が配置されており、同図中の左側
最上段の接続ランド４ａから延びる導電パターン３ａは
右側２段目の接続ランド４ｅに至り、左側２段目の接続
ランド４ｂから延びる導電パターン３ａは右側３段目の
接続ランド４ｆに至り、以下同様の関係で左側の１１個
の接続ランド４と右側の１１個の接続ランド４との間に
導電パターン３ａが形成されている。即ち、同図中上か
らＮ段目の導電パターン３ａは、左側Ｎ段目の接続ラン
ド４と右側Ｎ＋１段目の接続ランド４との間を傾斜して
それぞれ配置されている。なお、左最下段及び右側最上
段の接続ランド４には導電パターンが配置されていな
い。

【００２０】さらに、図４の上下方向を中心として、即
ち導電パターン３ａが円周方向となるようにＦＰＣ基板
２が円筒状に丸められた際に、同図中の左側最上段の接
続ランド４ａと右側最上段の接続ランド４ｄとが対向
し、左側２段目の接続ランド４ｂと右側２段目の接続ラ
ンド４ｅとが対向し、左側３段目の接続ランド４ｃと右
側３段目の接続ランド４ｆとが対向するように、以下同
様の関係で各接続ランド４が配置されている。即ち、各
接続ランド４は、左側Ｎ段目の接続ランド４と右側Ｎ段
目の接続ランド４とが対向するようにそれぞれ配置され
ている。また、同図中の左側最上段の接続ランド４ａと
左側最下段の接続ランド４とからは、当該一次コイル用
導電パターン３ａから周辺回路１０へ延びる導電パター
ン３ｂ、３ｃが導出している。

【００２１】さらに、図４に示すように、上述の一次コ
イル用導電パターン３ａ及び一次コイル用接続ランド４
の外側周囲には、二次コイル用接続ランド６ａ〜６ｄ
と、スルーホール７と、補強用接続ランド８ａ〜８ｄが
配置されている。二次コイル用接続ランド６ａ〜６ｄ
は、同図の上下方向を中心としてＦＰＣ基板２が円筒状
に丸められた際に、同図中の左側の２つの接続ランド６
ａ、６ｂがそれぞれ、右側の２つの接続ランド６ｃ、６
ｄに対向するような関係で配置されている。同様にメイ
ントランス１を円筒状に形成を強固にするための補強用
接続ランド８ａ〜８ｄは、ＦＰＣ基板２が円筒状に丸め
られた際に、同図中の左側の２つの補強用接続ランド８
ａ、８ｂが、右側の２つの補強用接続ランド８ｃ、８ｄ
に対向するような関係で配置されている。

【００２２】また、同図中の左側２つの二次コイル用接
続ランド６ａ、６ｂからは、周辺回路１０へ延びる導電
パターン５ｂ、５ｃが導出している。さらに、メイント
ランス１の外側面１ｂの二次コイル用導電パターン５ａ
をベースフィルム２０を貫通して内側面１ａに導通させ
るスルーホール７が、同図の２つの二次コイル用接続ラ
ンド６ａ、６ｄの近傍に配置されている。図３の断面図
において、ＦＰＣ基板２の外側面１ｂに配置された二次
コイル用導電パターン５ａが、スルーホール７を介し
て、内側面１ａに配置された二次コイル用接続ランド６
ａに導通され、さらに半田２３を介して二次コイル用接
続ランド６ｃに導通されていることが分かる。図示して
いないが、二次コイル用接続ランド６ｂ、６ｄもスルー
ホール７及び半田２３を介して導通されている。

【００２３】図５に示すように、ＦＰＣ基板２を円筒状
に丸めた際に外側となる外側面１ｂには、両端に上述の
スルーホール７が配置された一本の太い線状の二次コイ
ル用導電パターン５ａが形成されている。一次コイル用
導電パターン３ａの幅と比較して、当該二次コイル用導
電パターン５ａが顕著に太い幅を有するのは、メイント
ランス１の変成により発生する二次出力の高電流を許容
し得る電流容量を具備させるためである。当該二次コイ
ル用導電パターン５ａの両端のスルーホール７は、上述
のＦＰＣ基板２の内側面１ａに設けられた２箇所のスル
ーホール７が、ベースフィルム２０を貫通したものであ
る。当該スルーホール７により、ＦＰＣ基板２の外側面
１ｂに配置された二次コイル用導電パターン５ａを内側
面１ａに導通させることが可能となる。

【００２４】図４及び図５に示すように、上述の一次コ
イル用導電パターン３ａ及び二次コイル用導電パターン
５ａが配置された領域２ａ（以下、コイル用導電パター
ン配置領域２ａとも言う。）の周囲には、概略コの字形
状にスリット部９が形成されており、円筒状のメイント
ランス１の形成時に、当該スリット部９を境に当該コイ
ル用導電パターン非配置領域２ａのＦＰＣ基板２を、導
電パターン３ａ、５ａが配置されていない領域２ｂ（以
下、コイル用導電パターン非配置領域２ｂとも言う。）
から剥がすことにより容易にメイントランス１を形成す
ることが可能となる。なお、図４における左側最上段及
び左側最下段の一次コイル用接続ランド４から周辺回路
１０へ導出する導電パターン３ｂ、３ｃと、同図におけ
る左側の２つの二次コイル用接続ランド６ａ、６ｂから
周辺回路１０へ導出する導電パターン５ｂ、５ｃとが、
コイル用導電パターン配置領域２ａのスリット部９が形
成されていない辺からコイル用導電パターン非配置領域
２ｂに延びている。

【００２５】さらに、図３に示すように、コイル用導電
パターン非配置領域２ｂに、周辺回路１０のための導電
パターン１１を形成し、スイッチングトランジスタ３
３、スイッチングトランジスタ用制御回路３４、電流セ
ンサ５０、電流センサ用Ｉ／Ｆ回路５１、整流回路３
５、平滑回路３６等の周辺回路１０を配置することによ
り、同一のＦＰＣ基板２上にトランス回路を構成するこ
とが可能となり、トランス回路へのメイントランス１の
接続作業が不要となる。なお、図３に示すように、コイ
ル用導電パターン非配置領域２ｂは、金属放熱板２５に
接着層２６を介して接着されているが、スリット部９内
の導電パターン形成領域２ａは金属放熱板２５に接着さ
れていない。

【００２６】次に、メイントランス１の形成の方法につ
いて説明する。

【００２７】まず、メイントランス１以外の回路、即
ち、スイッチングトランジスタ３３、スイッチングトラ
ンジスタ用制御回路３４、電流センサ５０、電流センサ
用Ｉ／Ｆ回路５１、整流回路３５、平滑回路３６等の周
辺回路１０を、リフロー工法により、ＦＰＣ基板２のコ
イル用導電パターン非配置領域２ｂの周辺回路のための
導電パターン１１上に実装する。

【００２８】次に、図２に示すように、ＦＰＣ基板２の
コイル用導電パターン配置領域２ａを、スリット部９で
剥がし、導電パターン３ａ、５が円周方向となり、且
つ、一次コイル用導電パターン３ａが配置された面１ａ
同士が重なり合うように丸める。そして、図４における
右側最上段の一次コイル用接続ランド４ｄを左側最上段
の接続ランド４ａに対向させ、右側２段目の接続ランド
４ｅを左側２段目の接続ランド４ｂに対向させ、右側３
段目の接続ランド４ｆを左側３段目の接続ランド４ｃに
対向させ、即ち、同図の右側Ｎ段目の接続ランド４と左
側Ｎ段目の接続ランド４とを対向させる。それと共に、
図４における右側上段の二次コイル用接続ランド６ｃを
左側上段の接続ランド６ａに対向させ、右側下段の接続
ランド６ｄを左側下段の接続ランド６ｂに対向させる。
さらに、図４における右側上段の補強用接続ランド８ｃ
を左側上段の接続ランド８ａに対向させ、右側下段の補
強用接続ランド８ｄを左側上段の接続ランド８ｂに対向
させる。

【００２９】次に、この対向関係を維持して、図３に示
すように、ＦＰＣ基板２の重なり合った部分に上方か
ら、パルス電流を流し発熱させたモリブデン、チタン等
の電気抵抗の高い金属ブロック２４を押し付け、熱圧着
することにより、上述の対向させた各接続ランド４、６
ａ〜６ｄ、８ａ〜８ｄが同時に一括して半田２３を介し
て接続される。

【００３０】この熱圧着による各接続ランド４、６ａ〜
６ｄの接続により、メイントランス１の内側面１ａに
は、周辺回路から一次コイルへの導電パターン３ｂ→一
次コイル用接続ランド４ａ→接続ランド４ａ、４ｅ間の
導電パターン３ａ→一次コイル用接続ランド４ｅ→一次
コイル用接続ランド４ｂ→接続ランド４ｂ、４ｆ間の導
電パターン３ａ→一次コイル用接続ランド４ｆ→一次コ
イル用接続ランド４ｃ→・・・→一次コイルから周辺回
路への導電パターン３ｃ、の接続を有する螺旋状の一次
コイル３が形成される。また、メイントランス１の外側
面１ｂ及び内側面１ａには、周辺回路から二次コイルへ
の導電パターン５ｂ→二次コイル用接続ランド６ａ近傍
のスルーホール７→二次コイル用導電パターン５ａ→二
次コイル用接続ランド６ｄ近傍のスルーホール７→二次
コイル用接続ランド６ｄ→二次コイル用接続ランド６ｂ
→二次コイルから周辺回路への導電パターン５ｃ、の接
続を有する螺旋状の二次コイル５が形成され、２つの螺
旋状のコイル３、５を有する円筒状のメイントランス１
が形成される。さらに、形成された円筒状のメイントラ
ンス１の内側全面に、薄い磁性体箔２２を張り付けて、
メイントランス１の形成が完了する。

【００３１】以上のように、一次コイル用導電パターン
と二次コイル用導電パターンとをＦＰＣ基板の異なる面
にそれぞれ配置させることにより、本数の異なる一次コ
イル用導電パターンと二次コイル用導電パターンの導電
パターンとを同一のＦＰＣ基板上で配置することが可能
となり、大きな巻数比を確保することが可能となると共
に大きな電流容量が必要とされる降圧側のコイルに太い
導電パターンを具備させることが可能となり、トランス
の特性に対応した巻数比、導電パターンの幅、配線ピッ
チを得ることが可能となる。

【００３２】また、本実施形態に示すように、メイント
ランス形成時に、巻数が多く且つ細い導電パターンを有
する面を内側に配置し、巻数が少なく且つ太い導電パタ
ーンを有する面を外側に配置することにより、円筒状に
丸めたＦＰＣ基板の外側面に生ずる応力や、当該トラン
ス自体の自己発熱等からのストレスによる導電パターン
の断線や剥がれを防止し、品質信頼性を確保することが
可能となる。

【００３３】また、メイントランスの外側面に配置され
たコイル用導電パターンからスルーホールを経由させ
て、外側面から内側面に導通させることにより、熱圧着
等により同時に一括して容易に形成することが可能とな
る。

【００３４】さらに、形成されたメイントランスのその
円筒形状の内側全面に薄い磁性体箔を張り付けることに
より、磁束の損失が少ないトランスとすることが可能と
なり、また、上述のトランスの円筒の内面に配置される
巻数が多く且つ細い導線パターンの断線や剥がれを防止
し、品質信頼性を確保することが可能となる。

【００３５】さらに、本発明の第１実施形態において
は、金属放熱板２５に接着されたＦＰＣ基板２におい
て、スリット部９を境にコイル用導電パターン配置領域
２ａが、コイル用導電パターン非配置領域２ｂから剥が
された後、金属放熱板２５が抜き出しとなる刳抜部２ｃ
が形成される。

【００３６】図６に示すように、上述の方法で形成され
たメイントランス１の円筒内にフェライト等の磁性を有
する材料から成る鉄心コア２７を配置させ、当該鉄心コ
ア２７の一部をＦＰＣ基板２の刳抜部２ｃから露出する
金属放熱板２５に密着させる。

【００３７】これにより、変圧により発生した熱をＦＰ
Ｃ基板を経由しないで金属放熱板に直接放熱させる最短
経路を確保すると共に、トランス形成に伴って生ずるＦ
ＰＣ基板の刳抜部を有効に活用することが可能となる。

【００３８】以下に、本発明の第２実施形態として、メ
イントランスの他の形成の方法について説明する。

【００３９】［第２実施形態］図７は本発明の第２実施
形態におけるトランスコイル形成前の一次コイル用導電
パターンが配置された面のフレキシブル基板の平面図、
図８は本発明の第２実施形態におけるトランスコイル形
成前の二次コイル用導電パターンが配置された面のフレ
キシブル基板の平面図、図９は本発明の第２実施形態に
おけるトランスコイルの形成の方法を示す図、図１０は
本発明の第２実施形態における接続部の要部拡大断面図
である。

【００４０】図７に示すように、本発明の第２実施形態
において、第１実施形態と同様に、ＤＣ−ＤＣ降圧コン
バータ回路３０を構成するメイントランス１は、ＦＰＣ
基板２上の概略コの字形状のスリット部９で囲まれたコ
イル用導電パターン配置領域２ａに、傾斜して（図７に
おいて右下がり）実質的に互いに平行に延びる１２本の
細い線状の一次コイル用導電パターン３ａと、一次コイ
ルから周辺回路への導電パターン３ｂ、３ｃと、一次コ
イル用接続ランド４と、一本の太い線状の二次コイル用
導電パターン５ａと、二次コイルから周辺回路への導電
パターン５ｂ、５ｃと、二次コイル用接続ランド６ａ〜
６ｄと、補強用接続ランド８ａ〜８ｄと、スルーホール
７とが配置されている。

【００４１】第１実施形態のメイントランス１との第１
の相違点は、図８におけるコイル用導電パターン配置領
域２ａの左端近傍の接続ランド４、６ｃ、６ｄ、８ｃ、
８ｄが、ＦＰＣ基板２を丸めてメイントランス１を形成
した際に、外側面１ｂに配置されている点である。第２
の相違点は、図７において当該コイル配置領域２ａの左
側近傍に存在するスルーホール７は、一次コイル導電パ
ターン３ａをＦＰＣ基板２の内側面１ａからベースフィ
ルム２０を貫通して外側面１ｂに導通させるために設け
られている点である。

【００４２】第１の相違点において、ＦＰＣ基板２が丸
めた際に、図７中の最上段の一次コイル用接続ランド４
ａが図８中の最上段の一次コイル用接続ランド４ｄに対
向し、図７中の２段目の接続ランド４ｂが図８中の２段
目の接続ランド４ｅに対向し、図７中の３段目の接続ラ
ンド４ｃが図８中の３段目の接続ランド５ｆに対向し、
以下同様の関係で各接続ランド４が配置されている。即
ち、各接続ランド４は、メイントランス１の内側面１ａ
のＮ段目の接続ランド４と外側面１ｂのＮ段目の接続ラ
ンド４とが対向するようにそれぞれ配置されている。ま
た、ＦＰＣ基板２を丸めた際に、図７中の二次コイル用
接続ランド６ａが図８中の接続ランド６ｃに対向し、図
７中の接続ランド６ｂが図８中の接続ランド６ｄに対向
するように配置されている。さらに、ＦＰＣ基板２を丸
めた際に、図７中の補強用接続ランド８ａが図８中の補
強用接続ランド８ｃに対向し、図７中の補強用接続ラン
ド８ｂが図８中の補強用接続ランド８ｄに対向するよう
に配置されている。

【００４３】第２の相違点において、図８に示すよう
に、本実施形態における外側面１ｂの二次コイル用導電
パターン５ａには、一方の側にしかスルーホールが具備
されていない。代わりに、外側面１ｂの各接続ランド４
の近傍に、それぞれスルーホール７が配置されており、
当該スルーホール７により当該外側面１ｂの接続ランド
４と内側面１ａに配置された一次コイル用導電パターン
３ａとが導通されている。

【００４４】従って、ＦＰＣ基板２の内側面２ａに配置
された１２本の一次コイル用導電パターン３ａは、図７
の内側面１ａの最上段の接続ランド４ａから延びる導電
パターン３ａは同図の右側の最上段のスルーホール７ａ
を介して図８の外側面１ｂの２段目の一次コイル用接続
ランド４ｅに導通し、図７の内側面１ａの２段目の接続
ランド４ｂから延びる導電パターン３ａは、同図の右側
の２段目のスルーホール７ｂを介して図８の外側面１ｂ
の３段目の接続ランド４ｆに導通し、以下同様の関係で
左側の１１個の接続ランド４と右側の１１個の接続ラン
ド４との間にそれぞれスルーホール７と導電パターン３
ａとが形成されている。即ち、内側面１ａに配置された
Ｎ段目の導電パターン３ａは、Ｎ段目の接続ランド４か
ら延び、Ｎ段目のスルーホール７を介して、外側面１ｂ
に配置されたＮ＋１段目の接続ランド４に導通してい
る。なお、図７中の最下段の接続ランド４には導電パタ
ーンが配置されておらず、図８中の最上段の接続ランド
４にはスルーホール７は配置されていない。

【００４５】次に、メイントランス１の形成の方法につ
いて説明する。

【００４６】まず、第１実施形態と同様に、メイントラ
ンス１以外の回路、即ち、スイッチングトランジスタ３
３、スイッチングトランジスタ用制御回路３４、電流セ
ンサ５０、電流センサ用Ｉ／Ｆ回路５１、整流回路３
５、平滑回路３６等の周辺回路１０を、リフロー工法に
より、ＦＰＣ基板２のコイル用導電パターン非配置領域
２ｂの周辺回路のための導電パターン１１上に実装す
る。

【００４７】次に、図９に示すように、ＦＰＣ基板２の
コイル用導電パターン配置領域２ａを、スリット部９で
剥がし、導電パターン３ａ、５が円周方向となり、且
つ、一次コイル用導電パターン３ａが配置された面１ａ
に二次コイル用導電パターン５ａが配置された面１ｂを
重ねるように丸める。

【００４８】そして、図８の外側面１ｂの最上段の一次
コイル用接続ランド４ｄを図７の内側面１ａの最上段の
接続ランド４ａに対向させ、外側面１ｂの２段目の接続
ランド４ｅを内側面１ａの２段目の接続ランド４ｂに対
向させ、外側面１ｂの３段目の接続ランド４ｆを内側面
１ａの３段目の接続ランド４ｃに対向させ、即ち、図８
のＮ段目の接続ランド４と図７のＮ段目の接続ランド４
とを対向させる。それと共に、図８の外側面１ｂの上段
の二次コイル用接続ランド６ｃを図７の内側面１ａの上
段の接続ランド６ａに対向させ、外側面１ｂの下段の接
続ランド６ｄを内側面１ａの下段の接続ランド６ｂに対
向させる。さらに、図８の外側面１ｂの右側上段の補強
用接続ランド８ｃを図７の内側面１ａ上段の接続ランド
８ａに対向させ、外側面１ｂの下段の補強用接続ランド
８ｄを内側面１ａの上段の接続ランド８ｂに対向させ
る。

【００４９】次に、この対向関係を維持して、図９に示
すように、ＦＰＣ基板２の重なり合った部分に上方か
ら、第１実施形態と同様の金属ブロック２４を押し付
け、熱圧着することにより、上述の対向させた各接続ラ
ンド４、６ａ〜６ｄ、８ａ〜８ｄが同時に一括して半田
２３により接続される。

【００５０】この熱圧着による各接続ランド４、６ａ〜
６ｄの接続により、メイントランス１の内側面１ａ及び
外側面１ｂには、周辺回路から一次コイルへの導電パタ
ーン３ｂ→一次コイル用接続ランド４ａ→接続ランド４
ａとスルーホール７ａとの間の導電パターン３ａ→スル
ーホール７ａ→一次コイル用接続ランド４ｅ→一次コイ
ル用接続ランド４ｂ→接続ランド４ｂとスルーホール７
ｂとの間の導電パターン３ａ→スルーホール７ｂ→一次
コイル用接続ランド４ｆ→一次コイル用接続ランド４ｃ
→・・・→一次コイルから周辺回路への導電パターン３
ｃ、の接続を有する螺旋状の一次コイル３が形成され
る。図１０に、ベースフィルム２０を貫通するスルーホ
ール７ａにより内側面１ａの一次コイル用導電パターン
３ａと導通する外側面１ｂの一次コイル用接続ランド４
ｅと、内側面１ａの一次コイル用接続ランド４ｂとが半
田２３により接続された状態が示されている。なお、図
示しないがスルーホール７ｂと一次コイル用接続ランド
４ｆと一次コイル用接続ランド４ｃとの間、さらに図７
における左側のＮ段目の一次コイル用スルーホール７
と、図８におけるＮ＋１段目の一次コイル用接続ランド
４と、図７におけるＮ＋１段目の一次コイル用接続ラン
ド４にも同様の接続状態が形成される。

【００５１】また、メイントランス１の外側面１ｂ及び
内側面１ａには、周辺回路から二次コイルへの導電パタ
ーン５ｂ→二次コイル用接続ランド６ａ近傍のスルーホ
ール７→二次コイル用導電パターン５ａ→二次コイル用
接続ランド６ｄ→二次コイル用接続ランド６ｂ→二次コ
イルから周辺回路への導電パターン５ｃ、の接続を有す
る螺旋状の二次コイル５が形成され、２つの螺旋状のコ
イル３、５を有する円筒状のメイントランス１が形成さ
れる。図１０に、ベースフィルム２０を貫通するスルー
ホール７により外側面１ｂの二次コイル用導電パターン
５ａと導通する内側面１ａの二次コイル用接続ランド６
ａと、外側面１ｂに配置された二次コイル用接続ランド
６ｃとが半田２３により接続された状態が示されてい
る。さらに、第１実施形態と同様に、形成された円筒状
のメイントランス１の内側全面に、薄い磁性体箔２２を
張り付けて、メイントランス１の形成が完了する。

【００５２】以上のように、一次コイル用導電パターン
と二次コイル用導電パターンとをＦＰＣ基板の異なる面
にそれぞれ配置させることにより、本数の異なる一次コ
イル用導電パターンと二次コイル用導電パターンの導電
パターンとを同一のＦＰＣ基板上で配置することが可能
となり、大きな巻数比を確保することが可能となると共
に大きな電流容量が必要とされる降圧側のコイルに太い
導電パターンを具備させることが可能となり、トランス
の特性に対応した巻数比、導電パターンの幅、配線ピッ
チを得ることが可能となる。

【００５３】また、本実施形態に示すように、メイント
ランス形成時に、巻数が多く且つ細い導電パターンを有
する面を内側に配置し、巻数が少なく且つ太い導電パタ
ーンを有する面を外側に配置することにより、円筒状に
丸めたＦＰＣ基板の外側面に生ずる応力や、当該トラン
ス自体の自己発熱等からのストレスによる導電パターン
の断線や剥がれを防止し、品質信頼性を確保することが
可能となる。

【００５４】また、メイントランスの外側面に配置され
たコイル用導電パターンからスルーホールを経由させ
て、外側面から内側面に導通させることにより、後述す
る熱圧着により、同時に一括して容易な形成が可能とな
る。

【００５５】さらに、形成されたメイントランスのその
円筒形状の内側全面に薄い磁性体箔を張り付けることに
より、磁束の損失が少ないトランスとすることが可能と
なり、また、上述のトランスの円筒の内面に配置される
巻数が多く且つ細い導線パターンの断線や剥がれを防止
し、品質信頼性を確保することが可能となる。

【００５６】また、メイントランスの形成方法におい
て、第１実施形態のＦＰＣ基板の同一面を重ねるように
接続する場合と比較して、メイントランスの形状を磁束
がより集まり易い形状となり、磁束の損失を減少させる
ことが可能となる。

【００５７】さらに、金属放熱板２５に接着されたＦＰ
Ｃ基板２において、スリット部９を境にコイル用導電パ
ターン配置領域２ａが、コイル用導電パターン非配置領
域２ｂから剥がされた後、金属放熱板２５が抜き出しと
なる刳抜部２ｃが形成される。

【００５８】第１実施形態と同様に、上述の方法で形成
されたメイントランス１の円筒内にフェライト等の磁性
を有する材料から成る鉄心コアを配置させ、当該鉄心コ
アの一部をＦＰＣ基板２の刳抜部２ｃから露出する金属
放熱板２５に密着させる。これにより、変圧により発生
した熱をＦＰＣ基板を経由しないで金属放熱板に放熱さ
せる最短経路を確保すると共に、トランス形成に伴うＦ
ＰＣ基板の刳抜部を有効に活用することが可能となる。

【００５９】以下に、本発明の第３実施形態として、内
側面にホール素子を配置したメイントランスについて説
明する。

【００６０】［第３実施形態］図１１は本発明の第３実
施形態におけるトランスコイルを用いたＤＣ−ＤＣコン
バータ降圧回路の回路図、図１２は本発明の第３実施形
態におけるトランスコイル形成前の一次コイル用導電パ
ターンが配置された面のフレキシブル基板の平面図、図
１３は本発明の第３実施形態におけるトランスコイルの
形成の方法を示す図である。

【００６１】図１１に示すように、本発明の第３実施形
態におけるＤＣ−ＤＣ降圧コンバータ回路３０は、第１
実施形態のＤＣ−ＤＣ降圧コンバータ回路に、メイント
ランス１の内部にホール素子４０を付加した回路となっ
ており、当該ホール素子４０によりメイントランス１に
おける磁界を検出し、ホール素子用Ｉ／Ｆ回路４４を介
して、スイッチングトランジスタ３３の制御回路３４に
フィードバックさせることが可能となっている。

【００６２】図１２に示すように、第１実施形態と同様
に、ＤＣ−ＤＣ降圧コンバータ回路３０を構成するメイ
ントランス１は、ＦＰＣ基板２上の概略コの字形状のス
リット部９で囲まれたコイル用導電パターン配置領域２
ａに、傾斜して（図１２において右下がり）実質的に互
いに平行に延びる１２本の細い線状の一次コイル用導電
パターン３ａと、一次コイルから周辺回路への導電パタ
ーン３ｂ、３ｃと、一次コイル用接続ランド４と、一本
の太い線状の二次コイル用導電パターン５ａと、二次コ
イルから周辺回路への導電パターン５ｂ、５ｃと、二次
コイル用接続ランド６ａ〜６ｄと、補強用接続ランド８
ａ〜８ｄと、スルーホール７とが配置されている。

【００６３】第１実施形態のメイントランス１との相違
点は、ＦＰＣ基板２を円筒状に丸めた際に内側となる内
側面１ａ上の当該円筒形状の内部に位置するような配置
で、ホール素子用接続ランド４１が配置されている点で
ある。さらに、当該ホール素子用接続ランド４１からコ
イル用導電パターン配置領域２ａのスリット部９が形成
されていない辺を経由してコイル用導電パターン非配置
領域２ｂに向かって、一次コイル用導電パターン４１の
傾斜に平行に、ホール素子用印加電流導電パターン４２
と、電圧検出用導電パターン４３とが導出されている。

【００６４】次に、メイントランス１の形成の方法につ
いて説明する。

【００６５】まず、第１実施形態と同様に、メイントラ
ンス１以外の回路、即ち、スイッチングトランジスタ３
３、スイッチングトランジスタ用制御回路３４、電流セ
ンサ５０、電流センサ用Ｉ／Ｆ回路５１、整流回路３
５、平滑回路３６等の周辺回路１０をＦＰＣ基板２のコ
イル用導電パターン非配置領域２ｂの周辺回路のための
導電パターン１１上にリフロー工法により実装すると同
時に、ホール素子４０をコイル用導電パターン配置領域
２ａのホール素子接続用ランド４１上に、リフロー工法
により実装する。

【００６６】次に、図１３に示すように、ＦＰＣ基板２
のコイル用導電パターン配置領域２ａを、スリット部９
で剥がし、導電パターン３ａ、５ａが円周方向となり、
且つ、一次コイル用導電パターン３ａが配置された面１
ａ同士が重なり合うように丸める。そして、第１実施形
態と同様の関係で、それぞれの一次コイル用接続ランド
４、二次コイル用接続ランド６ａ〜６ｄ、補強用接続ラ
ンド８ａ〜８ｄを対向させる。

【００６７】次に、この対向関係を維持して、図１３に
示すように、第１実施形態と同様に、ＦＰＣ基板２の重
なり合った部分に上方から、パルス電流を流し発熱させ
たモリブデン、チタン等の電気抵抗の高い金属ブロック
２４を押し付け、熱圧着することにより、上述の対向さ
せた各接続ランド４、６ａ〜６ｄ、８ａ〜８ｄが同時に
一括して半田２３により接続される。

【００６８】この熱圧着による各接続ランド４、６ａ〜
６ｄの接続により、メイントランス１の内側面１ａに
は、周辺回路から一次コイルへの導電パターン３ｂ→一
次コイル用接続ランド４ａ→接続ランド４ａ、４ｅ間の
導電パターン３ａ→一次コイル用接続ランド４ｅ→一次
コイル用接続ランド４ｂ→接続ランド４ｂ、４ｆ間の導
電パターン３ａ→一次コイル用接続ランド４ｆ→一次コ
イル用接続ランド４ｃ→・・・→一次コイルから周辺回
路への導電パターン３ｃの接続を有する螺旋状の一次コ
イル３が形成される。また、メイントランス１の外側面
１ｂ及び内側面１ａには、周辺回路から二次コイルへの
導電パターン５ｂ→二次コイル用接続ランド６ａ近傍の
スルーホール７→二次コイル用導電パターン５ａ→二次
コイル用接続ランド６ｄ近傍のスルーホール７→二次コ
イル用接続ランド６ｄ→二次コイル用接続ランド６ｂ→
二次コイルから周辺回路への導電パターン５ｃの接続を
有する螺旋状の二次コイル５が形成され、２つの螺旋状
のコイル３、５を有する円筒状のメイントランス１が形
成される。さらに、形成された円筒状のメイントランス
１の内側全面に、薄い磁性体箔２２を張り付けて、メイ
ントランス１の形成が完了する。

【００６９】以上のように、一次コイル用導電パターン
と二次コイル用導電パターンとをＦＰＣ基板の異なる面
にそれぞれ配置させることにより、本数の異なる一次コ
イル用導電パターンと二次コイル用導電パターンの導電
パターンとを同一のＦＰＣ基板上で配置することが可能
となり、大きな巻数比を確保することが可能となると共
に大きな電流容量が必要とされる降圧側のコイルに太い
導電パターンを具備させることが可能となり、トランス
の特性に対応した巻数比、導電パターンの幅、配線ピッ
チを得ることが可能となる。

【００７０】また、本実施形態に示すように、メイント
ランス形成時に、巻数が多く且つ細い導電パターンを有
する面を内側に配置し、巻数が少なく且つ太い導電パタ
ーンを有する面を外側に配置することにより、円筒状に
丸めたＦＰＣ基板の外側面に生ずる応力や、当該トラン
ス自体の自己発熱等からのストレスによる導電パターン
の断線や剥がれを防止し、品質信頼性を確保することが
可能となる。

【００７１】また、メイントランスの外側面に配置され
たコイル用導電パターンからスルーホールを経由させ
て、外側面から内側面に導通させることにより、後述す
る熱圧着により、同時に一括して容易な形成が可能とな
る。

【００７２】さらに、形成されたメイントランスのその
円筒形状の内側全面に薄い磁性体箔を張り付けることに
より、磁束の損失が少ないトランスとすることが可能と
なり、また、上述のトランスの円筒の内面に配置される
巻数が多く且つ細い導線パターンの断線や剥がれを防止
し、品質信頼性を確保することが可能となる。

【００７３】また、ホール素子用の導電パターン及び接
続ランドをＦＰＣ基板の内側面に配置させ、ホール素子
を円筒状のメイントランスの内部に実装させることによ
り、磁界検出回路を内蔵したトランスを容易に得ること
が可能となり、省スペースと安価な工法を実現すること
が出来る。

【００７４】さらに、金属放熱板２５に接着されたＦＰ
Ｃ基板２において、スリット部９を境にコイル用導電パ
ターン配置領域２ａが、コイル用導電パターン非配置領
域２ｂから剥がされた後、金属放熱板２５が抜き出しと
なる刳抜部２ｃが形成される。

【００７５】第１実施形態と同様に、上述の方法で形成
されたメイントランス１の円筒内にフェライト等の磁性
を有する材料から成る鉄心コアを配置させ、当該鉄心コ
アの一部をＦＰＣ基板２の刳抜部２ｃから露出する金属
放熱板２５に密着させる。

【００７６】これにより、変圧により発生した熱をＦＰ
Ｃ基板を経由しないで金属放熱板に放熱させる最短経路
を確保すると共に、トランス形成に伴うＦＰＣ基板の刳
抜部を有効に活用することが可能となる。

【００７７】なお、本発明の第１実施形態、第２実施形
態、第３実施形態における一次コイル及び二次コイル用
導電パターンは、１２本及び１本に限定されるものでは
なく、一次コイル用導電パターンは、１〜１１本又は１
３本以上であっても良く、二次コイル用導電パターン
は、２本以上であっても良く、必要とされるトランスの
特性に応じた本数を設定することが可能である。なお、
二次コイル用導電パターンが２本以上となる場合は、上
述の一次コイル用導電パターンと同様に、傾斜して実質
的に互いに平行に延びるように配置させれば良い。ま
た、二次コイル用導電パターンが一次コイル用導電パタ
ーンより多くの本数を有する場合には、一次コイル用導
電パターンをＦＰＣ基板の外側面に配置し、二次コイル
用導電パターンをＦＰＣ基板の内側面に配置すれば良
い。

【００７８】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態におけるトランスコイル
を用いたＤＣ−ＤＣコンバータ降圧回路の回路図であ
る。

【図２】本発明の第１実施形態における導電パターンが
配置されたフレキシブル基板によりトランスコイルを形
成した斜視図である。

【図３】本発明の第１実施形態における形成されたトラ
ンスコイルの断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態におけるトランスコイル
形成前の一次コイル用導電パターンが配置された面のフ
レキシブル基板の平面図である。

【図５】本発明の第１実施形態におけるトランスコイル
形成前の二次コイル用導電パターンが配置された面のフ
レキシブル基板の平面図である。

【図６】本発明の第１実施形態におけるコアが配置され
たトランスコイルを示す透視図である。

【図７】本発明の第２実施形態におけるトランスコイル
形成前の一次コイル用導電パターンが配置された面のフ
レキシブル基板の平面図である。

【図８】本発明の第２実施形態におけるトランスコイル
形成前の二次コイル用導電パターンが配置された面のフ
レキシブル基板の平面図である。

【図９】本発明の第２実施形態におけるトランスコイル
の形成の方法を示す図である。

【図１０】本発明の第２実施形態における接続部の要部
拡大断面図である。

【図１１】本発明の第３実施形態におけるトランスコイ
ルを用いたＤＣ−ＤＣコンバータ降圧回路の回路図であ
る。

【図１２】本発明の第３実施形態におけるトランスコイ
ル形成前の一次コイル用導電パターンが配置された面の
フレキシブル基板の平面図である。

【図１３】本発明の第３実施形態におけるトランスコイ
ルの形成の方法を示す図である。

【符号の説明】

１…メイントランス１ａ…内側面１ｂ…外側面２…フレキシブル基板（ＦＰＣ基板）２ａ…コイル用導電パターン配置領域２ｂ…コイル用導電パターン非配置領域２ｃ…刳抜部３…一次コイル３ａ…一次コイル用導電パターン３ｂ、３ｃ…一次コイルから周辺回路への導電パターン４、４ａ〜４ｆ…一次コイル用接続ランド５…二次コイル５ｂ、５ｃ…二次コイルから周辺回路への導電パターン６ａ〜６ｄ…二次コイル用接続ランド７、７ａ、７ｂ…スルーホール８ａ〜８ｄ…補強用接続ランド９…スリット部１０…周辺回路１１…周辺回路のための導電パターン２０…ベースフィルム２１…カバーレイフィルム２２…磁性体箔２３…半田２４…金属ブロック２５…金属放熱板２６…接着層２７…コア３０…ＤＣ−ＤＣコンバータ降圧回路３１…直流電源３３…スイッチングトランジスタ３４…スイッチングトランジスタ用制御回路３５…整流回路３５ａ…第１の整流ダイオード３５ｂ…第２の整流ダイオード３６…平滑回路４０…ホール素子４１…ホール素子用接続ランド４２…ホール素子用印加電流導電パターン４３…電圧検出用導電パターン４４…ホール素子用Ｉ／Ｆ回路５０…電流センサ５１…電流センサ用Ｉ／Ｆ回路Ｖ_１…一次電圧Ｖ_２…二次電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の一方の主面に形成され、当該フ
レキシブル基板を折り返して重ねたときに一次側巻線を
構成する第１の導電パターンと、前記フレキシブル基板の他方の主面に形成され、当該フ
レキシブル基板を折り返して重ねたときに二次側巻線を
構成する第２の導電パターンと、を有するトランス。
【請求項２】前記第１の導電パターン及び第２の導電パ
ターンは、一又はそれ以上の線状導電パターンを並行し
て設けることにより構成され、一つの線状導電パターン
の一端とこれに隣接する線状導電パターンの他端とを電
気的に接続するように、前記フレキシブル基板を折り返
して重ねることにより、一次側巻線又は二次側巻線を構
成する請求項１記載のトランス。
【請求項３】前記一次側巻線及び二次側巻線のうち巻線
数が多い方を内側面にして、前記フレキシブル基板を折
り返す請求項１又は２記載のトランス。
【請求項４】前記フレキシブル基板の一方の主面同士が
接触するように、当該フレキシブル基板を折り返して重
ねる請求項１〜３の何れかに記載のトランス。
【請求項５】前記フレキシブル基板の一方の主面と他方
の主面とが接触するように、当該フレキシブル基板を折
り返して重ねる請求項１〜３の何れかに記載のトラン
ス。
【請求項６】前記第１の導電パターン及び第２の導電パ
ターンの少なくとも一方を、当該導電パターンが形成さ
れたフレキシブル基板の主面の反対側主面に導通させる
スルーホールを有する請求項１〜５の何れかに記載のト
ランス。
【請求項７】前記フレキシブル基板の何れかの主面に、
スイッチングトランジスタ、電流センサ、整流回路及び
平滑回路の少なくとも何れか一つを含むトランスの周辺
回路が形成されている請求項１〜６の何れかに記載のト
ランス。
【請求項８】前記フレキシブル基板を折り返して重ねた
ときに前記円筒形状の内部となる前記フレキシブル基板
上の位置に、磁界検出手段を実装する端子が配置されて
おり、前記フレキシブル基板に、前記端子に導通した磁界検出
手段の電圧を検出する導電パターンと、前記端子に導通
した磁界検出手段に電流を印加する導電パターンと、が
配置された請求項１〜７の何れかに記載のトランス。
【請求項９】トランスからの発熱を主として放熱させる
伝熱材料からなる放熱板と、前記フレキシブル基板を折り返して重ねたときに、前記
円筒形状の内部に一部が配置される鉄心コアを有し、前記フレキシブル基板が、前記放熱板の上に設けられて
おり、前記フレキシブル基板を折り返して重ねたときに露出す
る前記放熱板の一部に、前記鉄心コアの他の一部が接触
するように配置される請求項１〜８の何れかに記載のト
ランス。
【請求項１０】前記フレキシブル基板を折り返して重ね
たときに、前記フレキシブル基板の最内側面に磁性体箔
が配置された請求項１〜９の何れかに記載のトランス。