JP2019176145A - コイル部品の基板取付方法および基板取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ低コストで確実に平角状コイルを巻いたコイル部品を基板上に取り付けるコイル部品の基板取付方法および基板取付構造を提供する。【解決手段】平角状コイル２を巻いたコイル部品１を当該平角状コイル２によって基板５上に取り付けるように、基板５の長孔のスルーホールに通した平角状コイル２の引出線の先端を、基板裏面５２から突出させて、当該引出線の突出端２１Ａを形成し、平角状コイル引出線の突出端２１Ａを、その突出方向回りに回転させて捻ることにより、長孔のスルーホールの内側面に、捻られた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定し、その状態で半田付けする。【選択図】図３

Description

本発明は、平角状コイルを巻いたコイル部品を基板上に取り付けるコイル部品の基板取付方法および基板取付構造に関する。

従来から、パワーコンディショナ等の電源機器の大電力化に伴い、トランスやリアクタとして使用される大型で大重量のトロイダルコイルのようなコイル部品を基板に搭載する場合が増加している。例えば丸線のコイルを巻いたトロイダルコイルを基板に取り付ける場合、基板裏面から所定長さ突出させた丸線コイルの引出線を折曲げて、半田付けする。トロイダルコイルを基板に搭載した電源機器が、大きくヒートサイクルや振動、衝撃などの影響を受ける環境下に設置されるとき、特に確実な固定が求められる。

一方、電源機器のコンパクト化の要請により、コイルの占積率を向上させて小型化するために、丸線コイルに代えて導体断面が長方形の平角線コイルを使用する場合も増加している。この場合も丸線コイルと同様に平角線コイルの引出線を所定長さ突出させて折曲げて固定することが想定される。

他方、トランスの固定構造として、トランスの枠体の下部に支持脚を形成し、支持脚に切欠部を設けて、この支持脚を基板の挿通孔に挿通したのち捻ることにより基板に固定することが知られている（例えば、特許文献１）。

また、金属板製の端子を有する電気部品を基板に固定するために、当該端子に切欠部を設けて、その端子の先端側を孔に挿入した状態で、端子先端を端子の長手方向回りに捻り変形させることにより固定することも知られている（例えば、特許文献２）。

実開平５−６２００７号公報 特開２０００−１００４９３号公報

ところで、電源機器にはさらなる低コスト化の要請がある。これに対して、平角状コイルを折曲げて基板に固定する場合、平角状コイルの引出線を基板裏面から所定長さ突出させる必要があり、この長さが長くなると、コイル材料が増加して低コスト化が図れない。したがって、平角状コイルの引出線の突出長さを可及的に短くし、コイルの使用量を削減して低コスト化を図るとともに、コイル部品を基板に確実に固定する必要があった。

また、特許文献１は、コイル固定用にコイルとは別に支持脚を設けるとともに、捻りやすさ等を考慮して当該支持脚に切欠部を設ける必要があり、加工の手間がかかる。特許文献２でも、捻りやすさ等を考慮して端子に切欠部を設ける必要があり、同様に加工の手間がかかる。

本発明の目的は、前記の問題点を解決して、容易かつ低コストで確実に平角状コイルを巻いたコイル部品を基板上に固定できるコイル部品の基板取付方法および基板取付構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一構成に係るコイル部品の基板取付方法および基板取付構造は、平角状コイルを巻いたコイル部品を当該平角状コイルによって基板上に取り付けるものである。前記基板の長孔のスルーホールに通した前記平角状コイルの引出線の先端を、当該引出線の突出端を形成する。そして、前記平角状コイル引出線の突出端を、その突出方向回りに回転させて捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻られた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定するとともに、前記平角状コイル引出線を前記捻られた摩擦状態で、前記基板のスルーホール内および前記基板裏面の前記スルーホール周辺部に半田付けするものである。

この構成によれば、平角状コイルの引出線の突出端を捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻じられた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定させるので、折り曲げて固定する場合に比して、引出線の突出端を可及的に短く形成することができ、またコイル部品を何ら加工することなく低コスト化できる。これとともに、前記摩擦状態で固定し半田付けするので、容易かつ確実に固定することができる。これにより、容易かつ低コストで確実に平角状コイルを巻いたコイル部品を基板上に固定することが可能となる。

本発明では、前記平角状コイル引出線の先端と着脱自在な捻り操作治具により、前記平角状コイル引出線の突出端を、その突出方向回りに回転させて捻るものとすることが好ましい。この場合、捻り操作治具によって容易に平角状コイルを巻いたコイル部品を基板上に固定することができる。

本発明では、前記捻り操作治具は、前記平角状コイル引出線の突出端と着脱自在に嵌合する先端把持部と、当該平角状コイル引出線の突出端に回転力を加える操作ハンドル部とを有するものが好ましい。この場合、捻り操作治具によってより容易に平角状コイルを巻いたコイル部品を基板上に固定することができる。

本発明では、前記基板裏面に前記平角状コイル引出線の突出端の周辺に回転可能位置を示す角度マークを表示してもよい。この場合、作業者は角度マークに基づいて作業ミスを減らしながら容易かつ適正に平角状コイル引出線の突出端を捻ることができる。また、平角状コイル引出線の突出端の回転角度が５°〜４５°の範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、平角状コイルの材料に銅やアルミニウム合金を使用しても捻りによる破断が生じにくい。

好ましくは、前記平角状コイル引出線の突出端を、前記長孔のスルーホールの内側面との摩擦状態からさらに捻ることにより、前記基板裏面から突出した部分のみを前記長孔のスルーホールの幅方向を超えてはみ出させた状態にする。したがって、このはみ出し部分がコイル部品の基板からの抜け止めになるので、ヒートサイクルや振動があっても、より確実にコイル部品を基板に固定することができる。

また好ましくは、さらに前記基板裏面にスペーサを介在させて前記平角状コイル引出線の突出端を捻るとともに、前記捻られた摩擦状態での半田付け時に前記スペーサも同時に半田付けする。したがって、コイル部品を基板により強固に固定することができる。

本発明の他の構成に係るコイル部品の基板取付方法および基板取付構造は、丸線コイルを巻いたコイル部品をコイル引出線により基板上に取り付ける際に、当該丸線コイル引出線を複数並置させて全体として略平角状の形状をもつ並置コイル引出線によって基板上に取り付けるものである。前記基板の長孔のスルーホールに通した前記並置コイル引出線の先端を、基板裏面から突出させて、当該引出線の突出端を形成し、前記並置コイル引出線の突出端を、その突出方向回りに回転させて捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻られた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定するとともに、前記並置コイル引出線を、前記捻られた摩擦状態で、前記基板のスルーホール内および前記基板裏面の前記スルーホール周辺部に半田付けする。

この構成によれば、丸線コイルを並置させた略平角状の並置コイル引出線の突出端を捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻じられた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定させるので、折り曲げて固定する場合に比して、引出線の突出端を可及的に短く形成することができ、またコイル部品を何ら加工することなく低コスト化できる。これとともに、前記摩擦状態で固定し半田付けするので、丸線コイルであっても容易かつ確実に基板上に固定することができる。

本発明は、平角状コイルの引出線の突出端を捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻じられた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定させるので、折り曲げて固定する場合に比して、引出線の突出端を可及的に短く形成することができ、またコイル部品を何ら加工することなく低コスト化できる。これとともに、前記摩擦状態で固定し半田付けするので、容易かつ確実に固定することができる。

本発明の一実施形態に係るコイル部品の基板取付方法を示すトロイダルコイルが基板に取り付けられた状態の側面図である。 図１の状態を示す平面図である。 図１の状態を示す裏面図である。 図１のコイル部品の基板取付方法に使用する回転捻り治具を示す斜視図である。 （Ａ）は平角状コイル引出線が基板に取り付けられる状態を示す断面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）はその後に半田付けした状態を示す断面図である。 実施例を示す裏面図である。 図５（Ｂ）にさらにスペーサを介在させた状態を示す断面図である。 実施例を示す側面図である。 （Ａ）は他の実施形態に係るコイル部品の基板取付方法を示すトロイダルコイルが基板に取り付けられた状態の側面図、（Ｂ）、（Ｃ）はその一部斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるコイル部品の基板取付方法を示すものであり、コイル部品に相当するトロイダルコイルが基板に取り付けられた状態の側面図である。図１では、断面形状が長方形の導体からなる平角状コイル２をコア３に巻いたトロイダルコイル１を当該平角状コイル２の引出線２１によって多層基板のような基板５上に取り付けている。図２はその状態を示す平面図である。図３はその裏面図を示し、例えば、基板５の裏面５２に６箇所の引出線２１の短い突出端２１Ａを形成している。

この例では、平角状コイル２の材料には、捻りによる塑性変形を考慮し、捻れても破断し２くい銅のような粘りのある材料が使用される。平角状コイル２には、例えば２ｍｍ×７ｍｍの長方形の導体が使用される。なお、これに代えて同様の性質を有するアルミニウム合金を使用してもよい。

図４は、本基板取付方法に使用する捻り操作治具７を示す斜視図である。捻り操作治具７は、断面形状が長方形の平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａと着脱自在に嵌合する凹部を有する先端把持部１１と、これと棒材１３を介して接続されて、当該平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａに対して回転方向Ｒに回転力を加える操作ハンドル部１２とを有している。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａを基板５に取り付ける状態を示す。この例では、図５（Ｂ）のように、基板５のスルーホール５３の内側面および基板５の表裏面のスルーホール５３周辺部には、半田付け用の銅箔であるランドパターン５４が形成されている。

図５（Ｂ）のように、前記基板５の長孔のスルーホール５３に通した平角状コイル２の引出線２１の先端を、その先端と着脱自在な捻り操作治具７により操作可能な分だけ基板裏面５２から突出させて、当該コイル引出線２１における直方体の突出端２１Ａを短く形成している。

例えば、コイル引出線２１のトロイダルコイル底部からの突出長さが４ｍｍで、基板５の厚さが２ｍｍの場合に、基板裏面５２からのコイル引出線２１における突出長さは２ｍｍとなる。この場合、作業者は手動により、先端把持部１１の凹部を、平角状コイル引出線２１の２ｍｍだけ突出した直方体の突出端２１Ａと嵌合させて、操作ハンドル部１２を回転させることによって簡単に突出端２１Ａを捻ることができる。

図５（Ａ）のように、前記捻り治具治具７により前記平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａを、その突出方向回りに回転させて捻ることにより、長孔のスルーホール５３の内側面５３Ｓに、前記捻られたコイル引出線２１の外側面２１Ｓを摩擦部分３１で摩擦させた状態で固定する。

ところで、丸線コイルの場合、コイル引出線を軸方向回りに捻ったとしても、スルーホールの内周面に、前記捻られたコイル引出線の外側面を摩擦させた状態で固定することは困難であるが、平角状コイル２の場合には、長方形の導体であるため、容易に長孔のスルーホール５３の内側面５３Ｓに、前記捻られたコイル引出線の外側面２１Ｓを摩擦部分３１により摩擦状態で固定することができる。しかも、基板５の厚さが変動しても、捻り操作治具７により操作可能な分だけ基板裏面５２から突出していればよいので、基板５の多少の厚さのばらつきにも対応できる。

この場合、図５（Ｂ）のように、コイル引出線２１は、スルーホール５３内の基板裏面５１に近い方（図では上方）でより大きく捻られて当該スルーホール５３の内側面の摩擦部分３１で摩擦状態が生じ、このコイル引出線２１がつっかえ棒のようにスルーホール５３内でグリップされて固定される。この例では２箇所の摩擦部分３１で摩擦状態となっている。

仮に、上記固定がない状態でコイル引出線２１を半田付けすると、加熱冷却に伴う平角状コイル２およびコイル引出線２１の伸縮によって半田が引きずられて、半田クラックが生じやすくなるが、この固定により、コイル引出線２１が伸縮しても、基板５もそれに伴って一緒に動いてくれるので、図５（Ｃ）のように、後述する半田付けしても、半田にクラックが入りにくくなる。

図５（Ｃ）において、前記平角状コイル引出線２１を摩擦状態で、基板５のスルーホール５３内および基板裏面５２のスルーホール周辺部のランドパターン５４に半田１７付けをして確実に固定する。

図６のように、捻り操作治具７の使用に際して目印となるように、基板裏面５２に平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａの周辺にその回転可能位置を示す角度マーク１５を表示している。作業者はこの角度マーク１５に基づいて捻り操作治具７を回転させて突出端２１Ａを捻ればよいので（破線）、作業ミスを減らすとともに容易かつ適正に突出端２１Ａを固定することができる。

前記平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａの回転設定角度は、長孔の長手方向中心線を基準として、例えば５°〜４５°の範囲内である。より好ましくは１５°〜３０°の範囲内である。この範囲内であれば、平角状コイル２の材料に銅やアルミニウム合金を使用しても捻りによる破断が生じにくい。なお、捻り操作治具をロボット等に装着して自動で捻る場合には、平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａの回転設定角度は、所定のプログラムにより制御されるため、角度マーク１５を設ける必要はない。

図５（Ｂ）のように、平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａを、長孔のスルーホール５３の内側面５１ａとの摩擦状態からさらに捻ることにより、基板裏面５２から突出した部分のみを長孔のスルーホール５３の幅方向を超えてはみ出させた状態にする（破線）。

すなわち、突出端２１Ａを捻ることにより、図ではその下方のスルーホール５３内の引出線２１がスルーホール５３の内側面にあたって摩擦力を生じるとともに、突出端２１Ａの部分だけがさらに回転方向Ｒに捻れて、スルーホール５３の側端からはみ出させたものである。この場合、突出端２１Ａが一部破断していても、後に半田付けするのでその固定は十分に確保される。これにより、このはみ出し部分がコイル部品１の基板５からの抜け止めになるので、ヒートサイクルや振動の大きい環境下であっても、より確実にコイル部品１を基板５に固定することができる。

図７のように、さらに基板裏面５２にスペーサ１６を介在させて平角状コイル引出線２１の突出端２１Ａを捻るとともに、捻られた摩擦状態での半田付け時にスペーサ１５も同時に半田付けしてもよい。これにより、より強固な固定が可能となる。

また、例えば、図８に示すように、平角状コイル２の突出端２１Ａを捻りやすくするために、突出端２１Ａの突出方向に延びる切込み１８を入れることもできる。具体的には、当該切込み１８は、突出端２１Ａにおいて、長手方向の一端から他端まで延びる幅を有するとともに、少なくとも突出方向の先端面から突出端２１Ａの突出長さに亘って延びる深さを有するものである。

なお、この実施形態では、大型で大重量の平角状コイル２を巻いたトロイダルコイル１を基板５上に取り付けているが、平角状コイル２を用いて基板５上に取り付けるものであれば、他の電源機器にも使用できる。また、コイル部品としてトロイダルコイルに限定されるものではなく、リアクトル、トランス、チョークコイルなどに代表されるコイル部品全般に用いることができる。さらに、捻り操作治具７には、図示の形状以外に、突出端２１Ａを捻ることができる種々の形状が含まれる。

なお、この実施形態では平角状コイル２における一方の端部と他方の端部の両方を、各々対応する長孔のスルーホールに通して突出させて一対の突出端を形成し、かかる一対の突出端を各々の長孔のスルーホールの内側面に前記捻られた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定するものであるが、これに限定されるものではなく、平角状コイル２における一方の端部における突出端のみを突出方向回りに回転させて捻ることにより、当該突出端を長孔のスルーホールの内側面に前記捻られた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定するものであってよい。

図９（Ａ）は、他の実施形態に係るコイル部品の基板取付方法を示すトロイダルコイル３１が基板５に取り付けられた状態の側面図、（Ｂ）は基板５の表面側から見た一部斜視図、（Ｃ）は基板５の裏面側から見た一部斜視図である。この実施形態では、上記した平角線コイルの実施形態と異なり、丸線コイル３２が使用されており、トロイダルコイル３１は丸線コイル３２をコア３に巻いて形成されている。

前述したように、丸線コイル単独では、コイル引出線を捻じることは困難であるが、図９（Ｂ）のように、例えば、２本の丸線コイル３２の引出線を並置させて全体として略平角状の形状をもつ並置コイル引出線３３によって、トロイダルコイル３１を基板５上に取り付けている。例えば、丸線コイル３２の引出線の先端部は半田付け用に半田めっき３２ａされたものである。

すなわち、図９（Ｃ）のように、若干の隙間を設けて並置させた２本の丸線コイル３２の引出線３２ａをそれごとまとめて略平角状の並置コイル引出線３３とし、図４の捻り操作治具７により前記した平角線コイルのコイル引出線２１と同様に、当該並置コイル引出線３３の突出端を容易に捻ることができる。これにより、丸線コイル３２のトロイダルコイル３１は、長孔のスルーホール５３ａの内側面に捻じられた並置コイル引出線３３の外側面を摩擦させた状態で固定されて、基板５に取り付けられる。その他の構成は平角線コイルの実施形態と同様である。

この実施形態では、丸線コイルを並置させた略平角状の並置コイル引出線の突出端を捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻じられた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定させるので、折り曲げて固定する場合に比して、引出線の突出端を可及的に短く形成することができ、またコイル部品を何ら加工することなく低コスト化できる。これとともに、前記摩擦状態で固定し半田付けするので、丸線コイルであっても容易かつ確実に基板上に固定することが可能となる。

以上のとおり図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。

１：コイル部品
２：平角状コイル
３：コア
５：基板
７：捻り操作治具
１１：先端把持部
１２：操作ハンドル部
１５：角度マーク
１６：スペーサ
１７：半田
２１：コイル引出線
２１Ａ：突出端
３１：コイル部品
３２：丸線コイル
３３：並置コイル引出線
５２：基板裏面
５３：スルーホール
５３ａ：スルーホール

Claims (10)

1. 平角状コイルを巻いたコイル部品を当該平角状コイルによって基板上に取り付けるコイル部品の基板取付方法であって、
   前記基板の長孔のスルーホールに通した前記平角状コイルの引出線の先端を、基板裏面から突出させて、当該引出線の突出端を形成し、
   前記平角状コイル引出線の突出端を、その突出方向回りに回転させて捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻られた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定するとともに、
   前記平角状コイル引出線を前記捻られた摩擦状態で、前記基板のスルーホール内および前記基板裏面の前記スルーホール周辺部に半田付けする、
   コイル部品の基板取付方法。
2. 請求項１において、前記平角状コイル引出線の先端と着脱自在な捻り操作治具により、前記平角状コイル引出線の突出端を、その突出方向回りに回転させて捻るものである、コイル部品の基板取付方法。
3. 請求項１において、前記捻り操作治具は、前記平角状コイル引出線の突出端と着脱自在に嵌合する先端把持部と、当該平角状コイル引出線の突出端に回転力を加える操作ハンドル部とを有するものである、コイル部品の基板取付方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記基板裏面の前記平角状コイル引出線の突出端の周辺に回転可能位置を示す角度マークを表示している、コイル部品の基板取付方法。
5. 請求項４において、前記平角状コイル引出線の突出端の回転角度が１５°〜４５°の範囲内である、コイル部品の基板取付方法。
6. 請求項１において、前記平角状コイル引出線の突出端を、前記長孔のスルーホールの内側面との摩擦状態からさらに捻ることにより、前記基板裏面から突出した部分のみを前記長孔のスルーホールの幅方向を超えてはみ出させた状態にする、コイル部品の基板取付方法。
7. 請求項１において、さらに前記基板裏面にスペーサを介在させて前記平角状コイル引出線の突出端を捻るとともに、前記捻られた摩擦状態での半田付け時に前記スペーサも同時に半田付けする、コイル部品の基板取付方法。
8. 丸線コイルを巻いたコイル部品をコイル引出線により基板上に取り付ける際に、当該丸線コイル引出線を複数並置させて全体として略平角状の形状をもつ並置コイル引出線によって基板上に取り付けるコイル部品の基板取付方法であって、
   前記基板の長孔のスルーホールに通した前記並置コイル引出線の先端を、基板裏面から突出させて、当該引出線の突出端を形成し、
   前記並置コイル引出線の突出端を、その突出方向回りに回転させて捻ることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻られた引出線の外側面を摩擦させた状態で固定するとともに、
   前記並置コイル引出線を、前記捻られた摩擦状態で、前記基板のスルーホール内および前記基板裏面の前記スルーホール周辺部に半田付けする、
   コイル部品の基板取付方法。
9. 平角状コイルを巻いたコイル部品が当該平角状コイルによって基板上に取り付けられるコイル部品の基板取付構造であって、
   前記基板の長孔のスルーホールに通した前記平角状コイルの引出線の先端が、基板裏面から突出されて、当該引出線の突出端が形成され、
   前記平角状コイル引出線の突出端が、その突出方向回りに回転されて捻られることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻られた引出線の外側面が摩擦された状態で固定されるとともに、
   前記平角状コイル引出線が前記捻られた摩擦状態で、当該平角状コイル引出線が前記基板のスルーホール内および前記突出端が前記基板裏面の前記スルーホール周辺部に半田付けされている、
   コイル部品の基板取付構造。
10. 丸線コイルを巻いたコイル部品がコイル引出線により基板上に取り付けられる際に、当該丸線コイル引出線を複数並置させて全体として略平角状の形状をもつ並置コイル引出線によって基板上に取り付けられたコイル部品の基板取付構造であって、
    前記基板の長孔のスルーホールに通した前記並置コイル引出線の先端が、基板裏面から突出されて、当該引出線の突出端が形成され、
    前記並置コイル引出線の突出端が、その突出方向回りに回転されて捻られることにより、前記長孔のスルーホールの内側面に、前記捻られた引出線の外側面が摩擦された状態で固定されるとともに、
    前記並置コイル引出線が、前記捻られた摩擦状態で、前記基板のスルーホール内および前記基板裏面の前記スルーホール周辺部に半田付けされている、
    コイル部品の基板取付構造。

Images