JP3150022B2 - 積層形プリントコイル及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業機器、民生機器等
の各種電気製品に広く利用可能の積層形プリントコイル
及びその製造方法に関し、更に詳しくは、コイルをプリ
ント配線技術により絶縁基板上に形成するようにしたト
ランス等に用いられる積層形プリントコイルであって、
コイルの層間距離が均一で、大量生産に適する積層形プ
リントコイルおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】幾つかのコイルとコアとを結合して構成
される各種トランスは、産業機器、民生機器を問わずあ
らゆる分野で広く使用されている。これらに使用されて
いるトランスを構成する場合、その基本性能として信号
絶縁性能や信頼性が重視され、そのために、従来より、
コイルをプリント配線技術により構成する構造やその製
造方法が提案されている（例えば、特開昭５８−１５５
７１１号公報，特開昭６０−２４５２０８号公報等）。

【０００３】この様なトランスは、絶縁基板上にプリン
ト配線技術によりコイルパターンを形成したコイル基板
を少なくとも２枚以上用意し、これらのコイル基板間に
樹脂などの絶縁材を充填，介在させ、各コイルパターン
が同心状となるように積層し、各コイル中央部に設けら
れる貫通穴にコアを組み付けて構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様な構成の積層形
プリントコイルを用いたトランスは、１次コイル，２次
コイル，その他の複数個のコイルが，いずれも信号絶縁
と電力変換を行う機能を持つもので、それらの巻数やパ
ターン幅は、トランスとしての仕様や回路的な要求に従
って様々な値に選定される。

【０００５】この為に、絶縁基板の平面積に対するコイ
ルパターンの占める面積の比率（占積率）が、通常は複
数のコイル基板で異なることとなる。積層するコイル基
板相互間でコイルパターンの占積率が異なると、各コイ
ル基板を絶縁材を充填させながら積層したとき、絶縁材
で充填される領域が各コイル基板毎に異なり、一体化構
成とした後のコイル層間距離が大きく変動することが知
られている（例えば、プリント回路学会編 プリント回
路技術便覧 第１２８頁 日刊工業新聞社 発行等）。

【０００６】この場合、コイル層間距離があらかじめ設
計した値より小さくなると、コイル相互間の絶縁性能が
確保できなくなって、長期信頼性を維持する上から問題
となる。本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたも
ので、コイル層間距離を正確に維持することが可能であ
って、品質が良好で信頼性が高く、大量生産に適した積
層形プリントコイル及びその製造方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の積層形プリントコイルは、絶縁基板上にプリ
ント配線技術により形成されるコイルパターンと前記絶
縁基板上に前記コイルパターン領域を避けて形成される
ダミーパターンとが設けられた少なくとも２枚以上のプ
リントコイル基板からなり、これらのプリントコイル基
板を熱硬化性の絶縁材を介して積層し、加熱，加圧して
一体化構造とすると共に、前記ダミーパターン部分を除
去して構成される積層形プリントコイルであって、前記
ダミーパターンの平面積は、前記絶縁基板に対する前記
コイルパターンと前記ダミーパターンとを合わせた全体
での占積率が2枚以上のプリントコイル基板間において
ほぼ等しくなるように選定され、前記コイルパターン間
または前記プリントコイル基板間の距離が一定となるよ
うにしたことを特徴とする積層形プリントコイルであ
る。

【０００８】また、本発明の積層形プリントコイルは、
2枚以上の絶縁基板の表面にプリント配線技術によりコ
イルパターンを形成する工程と、前記絶縁基板に対する
前記コイルパターンと合わせた全体での占積率が2枚以
上のプリントコイル基板間においてほぼ等しくなるよう
に平面積が選定され、前記コイルパターン領域を避けて
配置されるダミーパターンを形成する工程と、前記工程
により得られた少なくとも２枚以上のプリントコイル基
板の表面に熱硬化性の絶縁材を介在させて積層配置し、
加熱・加圧して各層間、コイルパターン，ダミーパター
ン間に前記絶縁材を充填させ、前記コイルパターン間ま
たは前記プリントコイル基板間の距離が一定となるよう
に一体化構造とする工程と、前記ダミーパターン部分を
除去する工程とを経て製造される積層形プリントコイル
の製造方法である。

【０００９】

【作用】コイル基板上には、あらかじめ決められた形状
のコイルパターンとこのコイルパターンを避けた領域に
ダミーパターンとがプリント配線技術により形成されて
いる。複数のコイル基板は、熱硬化性の絶縁材を介して
積層され、加熱・加圧することにより、コイルパターン
やダミーパターンの相互間に絶縁材が充填され、各コイ
ル基板が一体化構造となる。

【００１０】ここで、ダミーパターンは、加熱・加圧の
際の熱硬化性絶縁材の流動を阻止するように作用すると
共に、各基板に加わる圧力を受け止める作用を行い、コ
イル層間距離を正確に維持する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明に係わる積層形プリントコイ
ルの構成斜視図、図２はその断面図である。ここでは積
層形プリントコイルをコアと組み合わせてトランスを構
成する場合を想定しており、積層形プリントコイルの中
央部に、コアを組み付けるための貫通穴が設けてあるも
のを示す。

【００１２】これらの図において、１は第１のプリント
コイル基板で、この表面には、例えば、１次コイルとな
るコイルパターン１１がプリント配線技術により形成さ
れている。２は第２のプリントコイル基板で、この表面
には、例えば、２次コイルとなるコイルパターン２１が
プリント配線技術により形成されている。ここで、１次
コイルとして機能するコイルパターン１１の巻数は、２
次コイルとして機能するコイルパターン２１の巻数に比
べて多く選定され、また、パターンの幅は小さく選定し
てある。

【００１３】３は第１のプリント基板１の表面側に配置
された被覆絶縁層（カバーシート）、４は絶縁材であ
る。この絶縁材４は、例えばエポキシや無機材料等のフ
ィラーを含む樹脂材が用いられていて、第１，第２の各
コイル基板相互間や、第１のコイル基板とカバーシート
３との間、コイルパターン相互間、コイルパターンと後
で説明するダミーパターン（図示せず）との相互間に充
填され、各コイル基板，カバーシートが一体化構造とな
っている。

【００１４】５はトランスを構成する場合のコアを組み
付ける貫通穴、６はコイルパターンと外部回路との電気
的接続を行うための端子である。なお、この例では、２
つのコイル基板を用いた例を示すが、コイルの種類や必
要な巻数を確保するような場合には、それ以上の枚数の
コイル基板が用いられる。

【００１５】図３は、図１，図２に示す構成の積層プリ
ントコイルの製造方法を各工程に従って示す説明図で、
各図の符号（ａ）〜（ｃ）は以下で説明する各工程（手
順）と対応している。 工程（ａ） はじめに、第１，第２のプリントコイル基板１，２の表
面に、それぞれプリント配線技術によりコイルパターン
１１，２１，ダミーパターン１２，２２をそれぞれ形成
する。また、必要に応じて、各コイルからのリード線や
端子となるパターン等も併せて形成する。ここで、１次
コイルとして機能するコイルパターン１１と、２次コイ
ルとして機能するコイルパターン２１とは、その形状が
同心渦巻き状等、有効に磁気結合するように、また、各
コイルのサイズ等はそこを流れる電流の密度等を考慮し
て選定されている。

【００１６】各ダミーパターン１２，２２は、いずれも
コイルパターン部分を避けた領域、この例では、渦巻き
状コイルパターンのほぼ中央付近に円形状に形成されて
いる。そして、これらのダミーパターンの平面積は、そ
のコイル基板上に形成されるコイルパターンの平面積、
あるいはコイル基板の平面積に対するコイルパターンの
平面積の比（占積率）に応じて変えるようにしてある。
これにより、第１，第２の各プリントコイル基板におい
て、コイルパターンとダミーパターンとを合わせた全体
でのパターン占積率を等しくするようにしている。

【００１７】この結果、図３に示す例では、第１のプリ
ントコイル基板１上に形成されているダミーパターン１
２の平面積は、第２のプリントコイル基板２上に形成さ
れているダミーパターン２２の平面積より多少大きくな
っている。一方、各プリントコイル基板１，２の厚さ
は、コイル基板両面側に位置するコイル相互間で必要と
する絶縁度等に応じて選定される。例えば、コイル基板
として、樹脂基板を用いた場合であって、基板両面に位
置するコイル相互間で必要とする耐電圧が、１０ＫＶと
すると、基板厚さｄ１は、０．２ｍｍ、耐電圧が２５０
０Ｖとすれば、基板厚さｄ１は、０．０５ｍｍ程度のも
のが選定される。

【００１８】工程（ｂ） 前記工程（ａ）により得られた第１，第２の各プリント
コイル基板１，２の間と、第１のプリントコイル基板１
とカバーシート３との間に、それぞれ熱硬化性の絶縁材
４０を介在させて積層配置し、加熱・加圧して、各層間
およびコイル相互間、コイルとダミーパターンとの間に
絶縁材を充填させて一体化構造とする。

【００１９】ここで、各コイル基板とカバーシートの加
熱・加圧の作業を、特に真空中で行うと、熱硬化性絶縁
材から溶融・流出する樹脂が、各層間およびコイルパタ
ーンやダミーパターン間等に効果的に充填され、内部に
空洞などができることはない。熱硬化性の絶縁材４０と
しては、エポキシや無機材料等の樹脂材シートを用いる
ことが望ましい。この樹脂材シートは、例えばガラス繊
維で構成されたクロスあるいはシートに、あらかじめ、
例えばエポキシや無機材料等のフィラーを含む樹脂材を
含浸して半硬化させて構成されるもの（プリプレグシー
トと呼ばれるものを含む）や、前述したような樹脂材を
シート状としてそれを乾燥処理あるいは半硬化処理して
構成される。これらの樹脂シートを加熱すると共に加圧
すると、シートを構成していた（あるいはクロスに含浸
していた）樹脂材が溶融し、流出して、コイルパターン
１１，２１やダミーパターン１２，２２の相互間や、各
コイル基板の間、コイル基板とカバーシートとの間に充
填され、これらが一体化構造となる。

【００２０】ここで、ダミーパターン１２，２２は、各
基板とカバーシートの加熱・加圧に際して、熱硬化性絶
縁材（樹脂材）の流動を阻止するように作用し、また、
カバーシート３やコイル基板を介して加圧される圧力を
受け止め、コイル基板間の距離を正確に維持するように
機能する。 工程（ｃ） カバーシート，各コイル基板が一体化構成となった積層
基板において、ダミーパターン１２，２２が形成されて
いる中央部分を除去する。この中央部分の除去は、例え
ば、ドリルなどにより穴をあけることで行われる。この
場合、基板に残された貫通穴５は、トランスを構成する
場合、コアを組み付けるための穴に利用される。なお、
ダミーパターン１２，２２は、ここでは、あらかじめ、
コア穴の形成位置を考慮した領域に形成されているもの
とする。

【００２１】この様な工程を経て製造される積層形プリ
ントコイルによれば、各プリントコイル基板上に形成さ
れたコイルパターン１１，２１の間の距離（絶縁距離）
を精度よく管理することができる。従って、安定な構造
で、信頼性の高い積層形プリントコイルが実現できる。
図４は、本発明の更に他の製造方法を示す図である。

【００２２】この実施例では、同じサイズの多数の積層
プリントコイルを一度に製造する場合に適している。 工程（ａ） 絶縁基板１の表面に、多数のコイルが配列するようにし
てプリント配線技術によりコイルパターン１１とダミー
パターン１２とを形成する。基板上に配列するコイルパ
ターン及びダミーパターンは、図示するように多数のコ
イルが、基板表面の縦方向，横方向に共に一列に並ぶよ
うに形成される。なお、ここでは、１枚のプリントコイ
ル基板のみを示すが、他のプリントコイル基板も同様に
して構成される。

【００２３】工程（ｂ） 工程（ａ）により作成された複数のプリントコイル基板
１，２およびカバーシート３を、絶縁材シート４０を介
して積層し、加熱・加圧・硬化させて一体化構造とす
る。 工程（ｃ） 工程（ｂ）で得られた一体化構造の積層板において、各
コイルパターンを含む所定単位に図示するように例えば
カッター等により切断、分離する。また、ダミーパター
ン１２，２２を形成させた部分（渦巻き状コイルの中心
部）を除去してコア貫通穴５を形成する。

【００２４】なお、ダミーパターン部分の除去作業（貫
通穴加工）は、所定の単位に分離する前に行うようにし
てもよい。この様な工程により製造される積層形プリン
トコイルは、同一品質の積層形プリントコイルを多数同
時に製造することができる。また、材料の利用率が高い
等の格別な効果がある。

【００２５】図５は、絶縁基板上に形成するダミーパタ
ーンの他の例を示す説明図で、図４に示した製造方法を
利用する場合を想定している。この実施例では、各絶縁
基板上に、プリント配線技術によりコイルパターン１１
を横方向，縦方向に多数個配列（この例では、異なった
仕様のコイルを混在させて配列した例を示している）す
るように形成すると共に、ダミーパターン１２を各単位
コイルパターンの外部を取り囲む格子形状に形成させた
ものである。

【００２６】この様なダミーパターンを形成させたプリ
ントコイル基板を用いた場合、カバーシートと共に一体
化構成した積層板からダミーパターン部分を除去する作
業は、各単位コイル相互間を分離する作業と兼用して行
うことができる。なお、上記の各説明では、各コイルパ
ターンに対応して、ダミーパターンを設ける場合を説明
したが、このダミーパターンは離散的に設けるようにし
てもよい。また、ダミーパターンは、全てのコイル基板
に設けなくてもよく、例えば、コイルパターンの占積率
が低い基板に対してのみ設けるようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、以下のような種々の効果が期待できる。 （ａ）複数のコイル基板を一体化構成とした後のコイル
パターン相互間の距離を正確に維持することができ、品
質及び信頼性の高い、積層形プリントコイルが実現でき
る。 （ｂ）ダミーパターンは、複数のコイル基板を一体化構
成とした後に除去されるので、完成後の単位コイルの絶
縁や電気的特性に影響を与えることはない。 （ｃ）ダミーパターンの形成はコイルパターンの形成と
同時に行えるものであり、また、ダミーパターン部分の
除去は、コア貫通穴加工あるいは単位コイルとしての分
離作業と兼用することが可能で、低コスト化が可能とな
る。

【００２８】この様な構成の積層形プリントコイルは、
コアと組み合わせてトランスに用いる外に、電磁波の送
受信用アンテナや、磁界検出用のコイル等各種分野に広
く適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる積層形プリントコイルの構成斜
視図である。

【図２】図１に示す構成の積層形プリントコイルの構成
断面図である。

【図３】図１に示す構成の積層形プリントコイルの製造
方法を各工程に従って示す説明図である。

【図４】本発明の更に他の製造方法を示す図である。

【図５】絶縁基板上に形成するダミーパターンの他の例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 第１のプリントコイル基板 ２ 第２のプリントコイル基板 ３ カバーシート １１ １次コイルとなるコイルパターン ２１ ２次コイルとなるコイルパターン １２，２２ ダミーパターン ４ 絶縁材シート ５ 貫通穴 ６ 端子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上にプリント配線技術により形成
   されるコイルパターンと前記絶縁基板上に前記コイルパ
   ターン領域を避けて形成されるダミーパターンとが設け
   られた少なくとも２枚以上のプリントコイル基板からな
   り、これらのプリントコイル基板を熱硬化性の絶縁材を
   介して積層し、加熱，加圧して一体化構造とすると共
   に、前記ダミーパターン部分を除去して構成される積層
   形プリントコイルであって、 前記ダミーパターンの平面積は、前記絶縁基板に対する
   前記コイルパターンと前記ダミーパターンとを合わせた
   全体での占積率が2枚以上のプリントコイル基板間にお
   いてほぼ等しくなるように選定され、前記コイルパター
   ン間または前記プリントコイル基板間の距離が一定とな
   るようにしたことを特徴とする積層形プリントコイル。
2. 【請求項２】コイルパターンを渦巻き状のパターンとす
   ると共に、ダミーパターンを渦巻き状コイルパターンの
   中心に設けた請求項１の積層形プリントコイル。
3. 【請求項３】絶縁基板上に形成されるコイルパターンを
   複数個とすると共に、ダミーパターンを各コイルパター
   ンの外部を取り囲む格子状とし、前記ダミーパターン部
   分を除去することで各単位コイル相互間を分離して構成
   される請求項１の積層形プリントコイル。
4. 【請求項４】2枚以上の絶縁基板の表面にプリント配線
   技術によりコイルパターンを形成する工程と、 前記絶縁基板に対する前記コイルパターンと合わせた全
   体での占積率が2枚以上のプリントコイル基板間におい
   てほぼ等しくなるように平面積が選定され、前記コイル
   パターン領域を避けて配置されるダミーパターンを形成
   する工程と、 前記工程により得られた少なくとも２枚以上のプリント
   コイル基板の表面に熱硬化性の絶縁材を介在させて積層
   配置し、加熱・加圧して各層間、コイルパターン，ダミ
   ーパターン間に前記絶縁材を充填させ、前記コイルパタ
   ーン間または前記プリントコイル基板間の距離が一定と
   なるように一体化構造とする工程と、 前記ダミーパターン部分を除去する工程とを経て製造さ
   れる積層形プリントコイルの製造方法。