JP2014075534A - 基板間接続構造、接合基板、及び誘導機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡素な構成にて基板間を電気的に接続することができる基板間接続構造、及びその基板間接続構造を有する接合基板を提供する。
【解決手段】接合基板10は、第1導体パターン22及び第2導体パターン23を有する第1の基板20と、第3導体パターン32を有する第2の基板30とを備えている。そして、第1の基板20と第2の基板30との間の基板間接続構造として、第1の基板20は、第1導体パターン22及び第2導体パターン23に導通される接続部としてのスルーホール24を備えるとともに、第2の基板30は、第3導体パターン32の一部が起立してなる一対の突起部33を備えている。そして、第1の基板20のスルーホール24と、第2の基板30の突起部33とが接触している。一対の突起部33はスルーホール24と接触するように離して形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続するための基板間接続構造に関する。また、その基板間接続構造を有する接合基板、及び誘導機器に関する。
導体パターンを有する基板同士を電気的に接続する技術としては、例えば、特許文献1に開示される技術が知られている。特許文献1では、コイルパターンを有するプリント配線板の両面にジョイナーランドを設けている。そして、積み重ねられた複数のプリント配線板のジョイナーランド同士を半田付けすることによって、プリント配線板同士を電気的に接続している。
特開平4−144212号公報
特許文献1のような基板の接続構造においては、基板間を電気的に接続するために半田等の基板以外の接続部材が必要である。
本発明の目的は、簡素な構成にて基板間を電気的に接続することができる基板間接続構造、並びにその基板間接続構造を有する接合基板及び誘導機器を提供することにある。
上記の目的を達成するために請求項1に記載の発明は、導体パターンを有する第1の基板と、導体パターンを有する第2の基板とを電気的に接続する基板間接続構造において、前記第1の基板は、導体パターンに導通される接続部を備え、前記第2の基板は、導体パターンの一部が起立してなる複数の突起部を備え、前記突起部は互いに前記接続部と接触するように離して形成されていることを要旨とする。
上記構成によれば、第2の基板の導体パターンの一部を利用して設けた突起部を第1の基板の接続部に接触させることによって、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続している。これにより、第1及び第2の基板以外の部材を用いずとも基板同士を電気的に接続することが可能となり、基板間の接続構造を簡素な構成にすることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1の基板は、導体パターンに導通される前記接続部としての貫通孔を備え、前記第2の基板の前記突起部は、前記貫通孔に嵌合されることを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記第1の基板は複数の導体パターンを有する多層基板であり、前記貫通孔は、前記導体パターン間を導通させるためのスルーホールであることを要旨とする。
上記構成によれば、第2の基板側の接点である突起部が第1の基板の貫通孔(スルーホール)に挿通されるため、基板同士をより密接させることができる。これにより、第1の基板と第2の基板とを接合してなる接合基板の小型化を図ることが容易になる。
請求項4に記載の発明は、磁性コアと、前記磁性コアに巻回されるコイルとを備える誘導機器において、前記コイルは、多層コイル基板を複数、積み重ねるとともに、前記多層コイル基板同士を電気的に接続してなり、前記コイルを構成する前記多層コイル基板は、請求項3に記載の基板間接続構造により電気的に接続されていることを要旨とする。
上記構成によれば、複数の多層コイル基板から構成されるコイルの構造を簡素なものとすることができる。これにより、誘導機器の小型化を図ることが容易になる。
請求項5に記載の発明は、導体パターンを有する第1の基板と、導体パターンを有する第2の基板とを電気的に接続した接合基板において、前記第1の基板は、導体パターンに導通される接続部を備え、前記第2の基板は、導体パターンの一部が起立してなる複数の突起部を備え、前記突起部は互いに前記接続部と接触するように離して形成されていることを要旨とする。
上記構成によれば、第2の基板の導体パターンの一部を利用して設けた突起部を第1の基板の接続部に接触させることによって、第1の基板と第2の基板とを電気的に接続している。これにより、第1及び第2の基板以外の部材を用いずとも基板同士を電気的に接続することが可能となり、接続構造を簡素な構成にすることができる。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記第1の基板は、導体パターンに導通される前記接続部としての貫通孔を備え、前記第2の基板の前記突起部は、前記貫通孔に嵌合されることを要旨とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記第1の基板は複数の導体パターンを有する多層基板であり、前記貫通孔は、前記導体パターン間を導通させるためのスルーホールであることを要旨とする。
上記構成によれば、第2の基板側の接点である突起部が第1の基板の貫通孔(スルーホール)に挿通されるため、基板同士をより密接させることができる。これにより、接合基板の小型化を図ることが容易になる。
本発明によれば、簡素な構成にて基板間を電気的に接続することができる。
(a)は第1実施形態の接合基板の上面図、(b)は(a)におけるA−A線断面図。 (a)、(b)は第1実施形態の接合基板の突起部の斜視図。 第2実施形態のトランスの斜視図。 第2実施形態のトランスの分解斜視図。 図3におけるB−B線断面図。 (a)、(b)は別例の接合基板の断面図。 (a)、(b)は別例の接合基板の断面図。 別例のトランスの分解斜視図。 別例のトランスの斜視図。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態について説明する。
図1に示すように、第1実施形態の接合基板10は、互いに電気的に接続される第1の基板20と第2の基板30とを備えている。
図1(b)に示すように、第1の基板20は絶縁基板21を備えている。絶縁基板21における第1の面(上面)には、所望の形状にパターニングされた銅板からなる第1導体パターン22が接着されるとともに、絶縁基板21における第2の面(下面)には、所望の形状にパターニングされた銅板からなる第2導体パターン23が接着されている。したがって、第1の基板20は両面に導体パターンを有する両面基板となっている。また、第1の基板20には、第1導体パターン22と第2導体パターン23とを導通する接続部としてのスルーホール24が設けられている。
第2の基板30は絶縁基板31を備えている。絶縁基板31における第1の面(上面)には、所望の形状にパターニングされた銅板からなる第3導体パターン32が接着されている。第3導体パターン32には、導体パターンの一部が起立してなる一対の突起部33が設けられている。図1(a)に示すように、上面視において、一対の突起部33は、一方の対角距離Lがスルーホール24の直径に略等しくなるように設定されている。
図2に示すように、第3導体パターン32の突起部33は、第3導体パターン32を成形する際に、パターン部分の側縁から延出する突出片33aを設けておき、この突出片33aを折り曲げることによって形成される。通常、導体パターンはシート状の銅板から抜き打ち加工により不要部分Rを取り除いてパターン部分のみを残すことによって成形される。本実施形態において、突出片33aは上記不要部分Rとなる領域を利用して、パターン部分から延出するように形成されている。
図1に示すように、接合基板10を構成する第1の基板20及び第2の基板30は、基板の厚さ方向に重なるように配置されている。そして、第1の基板20に設けられるスルーホール24に対して、第2の基板30の第3導体パターン32に設けられる突起部33が挿通され、スルーホール24内にてスルーホール24の内壁面と突起部33とが接触している。このスルーホール24と突起部33との接触によって、第1の基板20と第2の基板30との電気的な接続が行われている。
なお、第1の基板20において、スルーホール24を除いた第1導体パターン22及び第2導体パターン23の各表面は絶縁性の樹脂材料(図示略)によって被覆されている。同様に、第2の基板30において、突起部33を除いた第3導体パターン32の表面は絶縁性の樹脂材料(図示略)によって被覆されている。そのため、スルーホール24及び突起部33以外の部位においては、第2導体パターン23と第3導体パターン32とは絶縁されている。
次に、本実施形態の接合基板10の作用を説明する。
接合基板10では、第2の基板30の第3導体パターン32の一部(突出片33a)を起立させた突起部33を、第1の基板20のスルーホール24に接触させることによって、基板間の電気的な接続が行われている。これにより、第1の基板20及び第2の基板30以外の部材(例えば、半田)を用いずとも、基板間の電気的な接続を行うことが可能となり、基板間の接続構造を簡素な構成にすることができる。
また、接合基板10は、突起部33の位置とスルーホール24の位置とを合わせつつ、第2の基板30上に第1の基板20を積み重ねることによって製造される。そのため、基板間が電気的に接続された接合基板10を容易に製造することができる。
本実施形態によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
(1)本実施形態の接合基板10は、第1導体パターン22及び第2導体パターン23を有する第1の基板20と、第3導体パターン32を有する第2の基板30とを備えている。そして、第1の基板20と第2の基板30との間の基板間接続構造として、第1の基板20は、第1導体パターン22及び第2導体パターン23に導通される接続部としてのスルーホール24を備えるとともに、第2の基板30は、第3導体パターン32の一部が起立してなる一対の突起部33を備えている。そして、第1の基板20のスルーホール24と、第2の基板30の突起部33とが接触している。
上記構成によれば、簡素な構成にて基板間を電気的に接続することができる。また、基板間を電気的に接続するための部位が簡素化されることによって接合基板10の小型化を図ることが容易になる。
(2)第3導体パターン32の一部である突起部33を、第1の基板20のスルーホール24に直接、接触させている。上記構成によれば、半田やボルト等の接続部材を介して両基板の導体パターン間を電気的に接続した場合と比較して、両基板の導体パターン間の電気的な接点を減らすことができる。その結果、接合基板10における両基板の導体パターン間の接触抵抗を低減させることができる。
(3)第3導体パターン32の突起部33をスルーホール24に挿通させた状態で嵌合させている。上記構成によれば、基板同士をより密接させることができ、接合基板10の小型化を図ることが容易になる。
(4)第3導体パターン32に対して突起部33を一対設けている。そして、一対の突起部33はスルーホール24と接触するように離して形成されている。ここでは、上面視における一対の突起部33の長い側の対角距離Lを、スルーホール24の直径に略等しくなるように設定している。
上記構成によれば、スルーホール24に対して一対の突起部33が嵌合されることにより、スルーホール24の内壁面に突起部33をより確実に接触させることができる。また、スルーホール24に突起部33が嵌合されることにより、第1の基板20と第2の基板30とが互いに固定されて、面方向における基板間の位置ずれを抑制する効果も得られる。
(5)突起部33は、第3導体パターン32が成形される際に、通常除去される不要部分Rを利用して設けられている。そのため、第3導体パターン32の設計を大きく変更することなく、第3導体パターン32に対して突起部33を容易に設けることができる。
(第2実施形態)
以下、本発明を具体化した第2実施形態について説明する。
図3及び4に示すように、第2実施形態のトランスTは、磁性コア40と、磁性コア40に巻回される一次コイルC1及び二次コイルC2とを備える。
図4に示すように、磁性コア40はE型コア41とI型コア42とから構成されるE−I型のコアである。E型コア41は、四角板状に形成される本体部41aと、本体部41aの下面から突出する中央磁脚41b及び両側磁脚41cとを備えている。I型コア42は四角板状に形成されている。磁性コア40は、E型コア41の中央磁脚41bの先端面及び両側磁脚41cの先端面と、I型コア42の上面とを付き合わせるようにして組み合わせることによって閉磁路を形成する。
また、トランスTは絶縁基板50を備え、絶縁基板50の下面に対して、銅板からなる二次コイルC2がパターニングされている。図4に示すように、絶縁基板50にはE型コア41の中央磁脚41bが挿通される第1挿通孔51、及びE型コア41の両側磁脚41cが挿通される第2挿通孔52が設けられている。二次コイルC2は、絶縁基板50の第1挿通孔51を1周回する形状に形成され、これにより第1挿通孔51に挿通されるE型コア41の中央磁脚41bに巻回されている。
図3及び4に示すように、一次コイルC1は絶縁基板50の上面に配置されている。一次コイルC1は、6枚の多層コイル基板61を、基板の厚さ方向に積み重ねるとともに、それら多層コイル基板61同士を電気的に接続することによって構成されている。
一次コイルC1を構成する多層コイル基板61は四角板状をなし、その中央部にはE型コア41の中央磁脚41bが挿通される挿通孔62が設けられている。多層コイル基板61の上面には、挿通孔62を1周回する第1外層巻線分63aが設けられるとともに、下面には、挿通孔62を1周回する第2外層巻線分が設けられている(図5参照)。また、多層コイル基板61の内部には、挿通孔62を1周回する内層巻線分が多層コイル基板61の厚さ方向に14層、積層されている(図5参照)。
図4に示すように、多層コイル基板61には、上下に隣り合う巻線分を接続する基板内接続用の第1スルーホール64aが設けられている。上下に隣り合う巻線分は第1スルーホール64aのいずれかを介して直列に接続されることによって導通されている。したがって、1枚の多層コイル基板61は、第1及び第2外層巻線分と内層巻線分とを合わせて、1周回の巻線分を合計16層有する16ターンのコイルを構成している。なお、図3では6個に簡略化して示している。
図5に示すように、多層コイル基板61は、第1外層巻線分63a、内層巻線分63c、第2外層巻線分63bが絶縁層61aを介して積層されてなる基板である。各巻線分は銅板により形成されるとともに、基板の中央に設けられる挿通孔62を1周回する形状に形成されている。そして、各巻線分間の導通は、基板の一側部に設けられる第1スルーホール64aを通じて行われている。なお、内層巻線分63cの層数は14層であるが、図5では内層巻線分63cを3層に簡略化して示している。
図5に示すように、多層コイル基板61の他側部には、第2外層巻線分63bに導通される第2スルーホール64bが形成されている。そして、第1外層巻線分63aには、巻線分の一部を上方へ起立させた一対の突起部65が設けられている。多層コイル基板61において、第2スルーホール64b及び突起部65を除いた表面部分は絶縁性の樹脂材料(図示略)によって被覆されている。
一次コイルC1を構成する6枚の多層コイル基板61は、基板の厚さ方向に重ねられている。ここで、6枚の多層コイル基板61は、それぞれ上側に位置する多層コイル基板61の第2スルーホール64bに対して、下側に位置する多層コイル基板61の第1外層巻線分63aに設けられる突起部65を挿通させるようにして重ねられている。そして、第2スルーホール64b内にて、第2スルーホール64bの内壁面と突起部65とが接触している。
この第2スルーホール64bと突起部65との接触によって、上下に隣接する多層コイル基板61間の電気的な接続が行われている。なお、6枚の多層コイル基板61のうちの最上層に位置する多層コイル基板61については、接合相手となる基板が上側に存在しないため、突起部65を形成していない。
本実施形態においては、6枚の多層コイル基板61からなる一次コイルC1が接合基板を構成する。そして、6枚の多層コイル基板61のうちの最上層に位置する多層コイル基板61が第1の基板となるとともに、最下層に位置する多層コイル基板61が第2の基板となる。また、内側に位置する4枚の多層コイル基板61は全て第1の基板となると同時に、第2の基板となる。
本実施形態によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
(6)トランスTは、磁性コア40と、磁性コア40に巻回される一次コイルC1及び二次コイルC2とを備える。一次コイルC1は、多層コイル基板61を複数、積み重ねるとともに、多層コイル基板61同士を電気的に接続することによって構成されている。多層コイル基板61間の基板間接続構造として、多層コイル基板61は第2外層巻線分63bに導通される第2スルーホール64bを備えるとともに、第1外層巻線分63aの一部が起立してなる突起部65を備えている。そして、上下に隣り合う多層コイル基板61の一方に設けられる第2スルーホール64bと、他方に設けられる突起部65とが接触している。
上記構成によれば、簡素な構成にて多層コイル基板61間を電気的に接続することができる。また、基板間を電気的に接続するための部位が簡素化されることによって一次コイルC1及びトランスTの小型化を図ることが容易になる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第1実施形態において、各導電パターンは銅板から構成されるものに限定されることはなく、例えば、銅やアルミニウム等の導電性の材料から構成されるものであればよい。
○ 第1の基板20の接続点であるスルーホール24と、第2の基板30の突起部33との接触状態は特に限定されるものではなく、両部位間の接触が確保されていればよい。例えば、図6(b)に示すように、第1の基板20と第2の基板30との間に、外方側へ向かって折り返した突起部33を挟んだ状態として、ボルト等の固定部材Bを用いて第1の基板20及び第2の基板30を互いに固定する。そして、折り返した突起部33と、第1の基板20のスルーホール24の縁部とを接触させるようにしてもよい。
なお、図6(b)に示す接合基板10を形成する場合には、図6(a)に示すように、突起部33におけるスルーホール24と接触する部分に、第3導体パターン32側へ屈曲する屈曲部33bを設けておくことが好ましい。上記構成によれば、第1の基板20と第2の基板30とを固定した際に、突起部33の屈曲部33bに第1の基板20側へ立ち上がろうとする力が生じる。これにより、第1の基板20のスルーホール24の縁部と突起部33との接触状態を良好にすることができる。
また、図6に示すように、折り返した形状の突起部33を採用した場合には、第1の基板20に設けられる接続部はスルーホール24等の貫通孔である必要はない。例えば、第2導体パターン23の表面に、絶縁材料が被覆されていない露出部を部分的に設け、この露出部を接続部として、露出部と突起部33とを接触させるようにしてもよい。
○ 第1実施形態における第1の基板20及び第2の基板30の基板の種類は、特に限定されるものではない。第1の基板20及び第2の基板30はそれぞれ、導電パターンを1層のみ有する単層基板であってもよいし、複数の導電パターンを積層してなる多層基板であってもよい。多層基板は、第1及び第2の外層導体パターンを有する多層基板(両面基板)であってもよいし、第1及び第2の外層導体パターンと1層以上の内層導体パターンとを有する多層基板であってもよい。また、第1の基板20及び第2の基板30の組み合わせも特に限定されるものではない。
○ 第1の基板20及び第2の基板30のうちの少なくとも一方に多層基板を採用した場合において、電気的な接続が図られる導体パターンの組み合わせは特に限定されるものではない。例えば、図7に示す構成の接合基板10としてもよい。
図7(a)に示す接合基板10では、第2の基板30の第2面(第1の基板20との対向面と反対側の面)側に第3導体パターン34を設けている。そして、第3導体パターン34に突起部33を設けるとともに、第2の基板30の絶縁基板31に設けた貫通孔35を通して、突起部33を第1面側に突出させ、第1面側に突出させた突起部33の先端を第1の基板20のスルーホール24に接触させている。
図7(b)に示す接合基板10では、第1の基板20に対して、第1内層導体パターン25を設けるとともに、スルーホール24を第1内層導体パターン25のみに導通させている。また、第2の基板30に第2内層導体パターン36を設けるとともに、第2内層導体パターン36に突起部33を設ける。そして、第2の基板30の絶縁基板31に設けた貫通孔35を通して、突起部33を第1面側に突出させ、第1面側に突出させた突起部33の先端を第1の基板20のスルーホール24に接触させている。この場合、第1の基板20及び第2の基板30の内層導体パターン同士が電気的に接続される。
○ 第2実施形態のトランスTは、図8及び9に示す構成であってもよい。図8及び9に示すトランスTは、絶縁基板50と一次コイルC1との間に配置される配線基板70を備えている。配線基板70は、所望の形状にパターニングされた銅板からなる導体パターンである。図8に示すように、配線基板70には、E型コア41の中央磁脚41bが挿通される第1挿通孔71が設けられている。また、配線基板70には、配線基板70の一部が上方へ起立してなる一対の突起部72が第1挿通孔71を挟んで二組設けられている。突起部72は、その立設高さが6枚の多層コイル基板61からなる一次コイルC1の厚みよりも大きくなっている。
また、多層コイル基板61に関しては、第2スルーホール64bが省略されるとともに、第1外層巻線分63aに設けられていた突起部65が省略されている。そして、第2スルーホール64b及び突起部65に代えて、多層コイル基板61の両側部に、接続孔66aを有する外部端子66が設けられている。各外部端子66は第1外層巻線分63a及び第2外層巻線分63bにそれぞれ導通されている。
一次コイルC1を構成する6枚の多層コイル基板61は、配線基板70上において、外部端子66の位置を揃えた状態で基板の厚さ方向に重ねられている。そして、各多層コイル基板61の外部端子66の接続孔66aに対して、配線基板70の突起部72が挿通されるとともに、各外部端子66と突起部72とが接触している。これにより、各多層コイル基板61は、外部端子66に接触する突起部72を介して互いに電気的に接続されている。このように構成した場合にも、半田等の基板以外の接続部材を用いることなく、簡素な構成にて多層コイル基板61間を電気的に接続することができる。
○ 第2実施形態において、一次コイルC1を構成する多層コイル基板61の数は2枚以上であれば何枚であってもよい。
○ 一次コイルC1を構成する多層コイル基板61間の接続形式は特に限定されるものではない。例えば、全ての多層コイル基板61を直列又は並列に接続してもよいし、直列と並列とを組み合わせて接続してもよい。
多層コイル基板61間を直列で接続した場合には、多層コイル基板61の各層の巻線分ごとのターン数を増やすことなく、多層コイル基板61が形成する一次コイルC1全体のターン数を増やすことができる。これにより、一次コイルC1の多巻数化を図る場合において、一次コイルC1の幅を短く設定することが容易になる。
また、多層コイル基板61間を並列で接続した場合には、多層コイル基板61の各層の巻線分の線分幅を増大させることなく、巻線分の実質的な断面積を増大させることができる。これにより、特にコイルの大電流化を図る場合において、多層コイル基板の横幅を短く設定することが容易になる。
○ 多層コイル基板61を複数、積み重ねるとともに、多層コイル基板61同士を上記基板間接続構造により電気的に接続してなるコイル構造を、トランスの二次コイルC2に適用してもよいし、一次コイルC1及び二次コイルC2の両方に適用してもよい。
○ 第2実施形態では、上記基板間接続構造をトランスTに適用した場合について例示したが、上記基板間接続構造は、リアクトル等の他の誘導機器に適用することができることはもちろんのこと、他の様々な機器に適用することができる。
○ 一つの接続部に対して設けられる突起部33の数は2つに限らず、3つ以上であってもよい。
○ 一つの接続部に対して設けられる複数の突起部33の端部同士を接続する架橋部分が設けられていてもよい。
T…トランス、C1…一次コイル、C2…二次コイル、10…接合基板、20…第1の基板、24…スルーホール、30…第2の基板、33…突起部、35…貫通孔、40…磁性コア、61…多層コイル基板、63a…第1外層巻線分、63b…第2外層巻線分、65…突起部、64b…第2スルーホール。

Claims (7)

  1. 導体パターンを有する第1の基板と、導体パターンを有する第2の基板とを電気的に接続する基板間接続構造において、
    前記第1の基板は、導体パターンに導通される接続部を備え、
    前記第2の基板は、導体パターンの一部が起立してなる複数の突起部を備え、
    前記突起部は前記接続部と接触するように離して形成されていることを特徴とする基板間接続構造。
  2. 前記第1の基板は、導体パターンに導通される前記接続部としての貫通孔を備え、
    前記第2の基板の前記突起部は、前記貫通孔に嵌合されることを特徴とする請求項1に記載の基板間接続構造。
  3. 前記第1の基板は複数の導体パターンを有する多層基板であり、
    前記貫通孔は、前記導体パターン間を導通させるためのスルーホールであることを特徴とする請求項2に記載の基板間接続構造。
  4. 磁性コアと、前記磁性コアに巻回されるコイルとを備える誘導機器において、
    前記コイルは、多層コイル基板を複数、積み重ねるとともに、前記多層コイル基板同士を電気的に接続してなり、
    前記コイルを構成する前記多層コイル基板は、請求項3に記載の基板間接続構造により電気的に接続されていることを特徴とする誘導機器。
  5. 導体パターンを有する第1の基板と、導体パターンを有する第2の基板とを電気的に接続した接合基板において、
    前記第1の基板は、導体パターンに導通される接続部を備え、
    前記第2の基板は、導体パターンの一部が起立してなる複数の突起部を備え、
    前記突起部は互いに前記接続部と接触するように離して形成されていることを特徴とする接合基板。
  6. 前記第1の基板は、導体パターンに導通される前記接続部としての貫通孔を備え、
    前記第2の基板の前記突起部は、前記貫通孔に嵌合されることを特徴とする請求項5に記載の接合基板。
  7. 前記第1の基板は複数の導体パターンを有する多層基板であり、前記貫通孔は、前記導体パターン間を導通させるためのスルーホールであることを特徴とする請求項6に記載の接合基板。
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