JP4324952B2 - Inductance element manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板等に省スペースで実装ができる、軽量かつ製造が簡単なインダクタンス素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のインダクタンス素子の製造方法として、フェライト等の磁性体をコア芯として銅線などの線材を巻回すものが知られている。このようなインダクタンス素子はコア芯に線材を巻回す手間が掛かかり、小型化が困難で、重いものが多い。そのため近年では、例えば特許文献1に示すように、複数の導体パターンを形成する上部配線層と、スルーホールなどのコンタクト部を有する中間層と、複数の導体パターンを形成する下部配線層とを順に積層し、中間層のコンタクト部を介して、上部配線層と下部配線層の各導体パターンを螺旋状に接続することにより、トロイダル状のコイルを1つの多層基板内に形成したものが開示されている。
【0003】
また、別な特許文献2には、配線基板表面にドーナツ状コアの配置領域を設け、この配置領域を横切るように導電パターンである配線膜を形成すると共に、配置領域からはみ出た配線膜の両端に端子挿入孔を設け、ドーナツ状コアを跨ぐようにして端子挿入孔間にジャンパ線からなる上側配線子を接続したトロイダルコイルが開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−289436号公報(明細書段落番号[0033]〜[0036]等)
【特許文献2】
特開平8−203762号公報(明細書段落番号[0012]〜[0013]等)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように円形状のコアに線材を巻回する作業は手作業により行われるため、非常に手間が掛かり、インダクタンス素子の製造コストを高いものにしていた。また特許文献1のように、多層基板によりインダクタンス素子を製造する場合には、印刷配線基板に導体パターンを形成した上に、各印刷配線基板を積層しなければならず、製造に手間がかかる。また、印刷配線基板にはある程度の厚さが要求されるため、インダクタンス素子の小形化を図れない、さらに、トロイダル形状のインダクタンス素子では、コアに相当する磁性体パターンを印刷配線基板にさらに形成しなければならず、製造工程が著しく増加する。また、設計変更が生じた際にも、再度印刷配線基板から作り起こさなければならず、素早い対応が行えない。
【0006】
一方、特許文献2のように、印刷配線基板とジャンパ線との組み合わせによりインダクタンス素子を製造する場合であっても、印刷配線基板に導体パターンを形成した上に、磁性体であるドーナツ状コアを所定の領域に配置し、その後でジャンパ配線を行わなければならない手間が掛かると共に、印刷配線基板を使用している関係で、インダクタンス素子の小形化を図れない。さらに、印刷配線基板上に導体パターンを設けているため、設計変更の際には、基板から再度作り起こさなければならないという問題を生じる。
【0007】
本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は、線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成しなくても、省スペースで小型・軽量なインダクタンス素子を簡単に製造できるインダクタンス素子の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1のインダクタンス素子の製造方法は、上記目的を達成するために複数の第1パターンを放射状に形成した下側リードフレームと、複数の第2パターンを放射状に形成した上側リードフレームとを重ね合わせ、前記第1パターンの中心側にある一端と、この第1パターンに隣接する別の第1パターンの外周側にある他端との間を、外形形状に合せて切断し曲げ加工した前記第2パターンでそれぞれ接合し、前記下側リードフレームおよび前記上側リードフレームの前記他端の外周近傍において不要な部分を切断して、前記第1パターンと前記第2パターンとによりトロイダル形状の巻線部を形成したものである。
【0009】
このようにして得られるトロイダル形状の巻線部は、下側リードフレーム及び上側リードフレームに形成した第1パターンおよび第2パターンだけで形成され、また、外形形状に合せて切断し曲げ加工した第2パターンによりコア芯の位置決めと共に接合部同士の位置合わせを容易にすることができ、さらに、下側リードフレーム及び上側リードフレームの他端部の外周近傍において不要な部分を切断することで所望の巻線部を得ることができる。そのため従来のような線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成したものに比べて、製造性を向上できると共に、インダクタンス素子の小形・軽量化も容易に実現できる。また、第1パターンや第2パターンを形成するには、既存のリードフレームの製造技術を利用できるので、特殊な設備投資を必要としない。
【0010】
また請求項2におけるインダクタンス素子の製造方法は、前記下側リードフレームと上側リードフレームとの間にコア芯を介在させて、この下側リードフレームと第上側リードフレームとを重ね合せたものである。
【0011】
コア芯入りのインダクタンス素子を製造するには、下側リードフレームと上側リードフレームとを重ね合せる際に、予めその間にコア芯を介在させるだけでよい。そのため、コア芯を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【0012】
【発明の実施形態】
以下、本発明における好ましいインダクタンス素子とその製造方法の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。図1は完成状態におけるインダクタンス素子の外観を示すもので、1はトロイダル状に形成されたインダクタンス素子の巻線部で、これは図2および図3に示すように、薄い金属板からなる枠材9から形成された所定のパターン形状を有するリードフレーム6,7を上下に接合することにより構成される。また2は、フェライト等の磁性体若しくは誘電体のコア芯である。3は、巻線部1と同様に下側リードフレーム6若しくは上側リードフレーム7で構成されるインダクタンス素子の接続部たるリード部で、これは外部回路との接続を図るためのもので、例えば印刷基板(図示せず)の部品取付け用パットに直接はんだ付け、あるいは印刷基板のスルーホールに挿入してはんだ付け接続される。なお、リード部3を用いずに、巻線部1そのものを接続部としてもよい。
【0013】
前記図2および図3は、巻線部1を形成する前の枠材9を示したものである。同図において、枠材9は例えばCu系素材やFe系素材などの機械的強度,電気導電度,熱伝導度および耐食性に優れた薄板金属母材の帯状体からなり、この枠材9にプレス,エッチング,若しくはレーザなどの加工手段で、巻線部1の下側をなす第1の下側リードフレーム6(図2)と、巻線部1の上側をなす第2の上側リードフレーム7を一乃至複数形成する。リードフレーム6,7の製造手順については、ここでは詳細に説明しないが、一般的な半導体パッケージに組み込まれるリードフレームの製造技術をそのまま適用すればよい。
【0014】
第1のリードフレーム6は、枠材9がカットされた中空部4を中心として、実質的な巻線部1の下面部となる放射状のパターン5が複数形成される。各々のパターン5は、中空部4に臨むパターン5の一端部5Aが各々独立しているのに対し、外周側にある他端部5Bは繋がっている。パターン5の一端部5Aは、後述する第2のリードフレーム7におけるパターン15の一端部15Aが接合すると共に、パターン5の他端側は、一端部5Aに接続するパターン15とは別の隣接するパターン15が接合する。このパターン5の他端側における接合部8は、図2の破線で示されている。
【0015】
第2のリードフレーム7も、枠材9がカットされた中空部14を中心として、実質的な巻線部1の上面部となる放射状のパターン15が複数形成される。各々のパターン15は、中空部14に臨むパターン15の一端部15Aが各々独立しているのに対し、外周側にある他端部15Bは繋がっている。各パターン15は、第1のリードフレーム6における一方のパターン5の一端部5Aと、この一方のパターン5に隣接する別なパターン5の接合部8とを連結するように形成される。パターン15の他端側は、パターン5の他端側にある接合部8と接合するが、この接合部18は図3の破線で示されている。
【0016】
また前記一対のリード部3は、本実施例では第2のリードフレーム7に形成されたパターン15の一部を利用して設けられる。勿論、このリード線3についても、枠材9から第2のリードフレーム7を製造する際に、上述の加工手段にて他のパターン15と共に所望の形状に形成できる。なお、各パターン5の一端部5Aから接合部8までの幅と、各パターン15の一端部15Bから接合部18までの幅はそれぞれ同じに形成するが、後述する半田付け作業を容易にするために、下側リードフレーム6のパターン5の幅を、上側リードフレーム7のパターン15の幅よりも広くするのが好ましい。
【0017】
次に、本実施例におけるインダクタンス素子の好ましい製造方法を、図4〜図6をも参照しつつ説明する。先ず、リードフレーム製造工程では、薄板金属母材である枠材9を、プレス,エッチングまたはレーザカットにより加工して、放射状のパターン5,15を有する所望形状の下側リードフレーム6および上側リードフレーム7を製造する。枠材9には複数の下側リードフレーム6や上側リードフレーム7が形成されるが、リードフレーム6,7の外形形状に合せて個々に切断してもよいし、連続したリードフレーム6,7のまま使用してもよい。
【0018】
次の端部接合工程では、下側リードフレーム6と上側リードフレーム7との半田付け接続が行なわれる。コア芯2付きのインダクタンス素子を製造する場合は、先ず枠材9から上側リードフレーム7を外形形状に合せて切断し、リング状のコア芯2の外形形状に沿うように、個々の上側リードフレーム7の各パターン15を曲げ加工する。これは、コア芯2の位置決めと共に、一端部5A,15Aおよび接合部8,18どうしの位置合わせを容易にするためのものである。例えば図4に示すように、コア芯2の断面形状が角型の場合は、上側リードフレーム7の各パターン15を略コ字状に折り曲げ形成する。一方、コア芯2の断面形状が丸型であれば、上側リードフレーム7の各パターン15を略U字状に折り曲げ形成すればよい。なお、コア芯2が薄い平板形状である場合は、この曲げ加工を省略してもよい。
【0019】
次いで、下側リードフレーム6におけるパターン5の一端部5Aと接合部8との間の配置領域にコア芯2を載せ、このコア芯2を包み込むようにパターン15の部分が折り曲げられた上側リードフレーム7を重ね合せる。そして、下側リードフレーム6の各パターン5の一端部5Aと、これにそれぞれ対応する上側リードフレーム7の各パターン15の一端部15Aとを、例えばはんだなどの導電性の接合部材10により連結すると共に、下側リードフレーム6の各パターン5の接合部8と、これにそれぞれ対応する上側リードフレーム7における各パターン15の接合部18とを、同じく接合部材10により連結する(図5参照)。その場合、本実施例ではパターン5,15の幅が異なっていて、パターン5,15の一端部5A,15Aと接合部8,18において、幅広のパターン5の上面に露出部19が形成されるため、この露出部19を利用して接合部材10によりこれらの各部を確実に連結することができる。なお、ここでの各部の連結は金属どうしの接合であるため、溶接や加締めで実施することができる。
【0020】
最後の端部切断工程では、所望の巻線部1を得るために、接合部8,18の外周近傍において、不要な下側リードフレーム6および上側リードフレーム7を切断する。また、リード線3も必要な長さに切断する。図6にはこの切断部20が破線で示されている。なお、この図6では便宜上、コア芯2を一点鎖線で示している。
【0021】
以上のようにして得られたインダクタンス素子の巻線部1は、線材を巻回したり、印刷配線基板に形成された導電パターンを積層により繋ぎ合わせたものではない。リードフレーム6,7は多層の印刷配線基板に比べて極めて薄く、インダクタンス素子の小形・軽量化を実現できる。
【0022】
なお、前記端部接合工程において、リードフレーム6,7間にコア芯2を介在させずに、各パターン5,15の一端部5A,15Aおよび接合部8,18を接合し、最終的に空芯のインダクタンス素子を製造してもよい。この場合も必要な空芯面積を確保するために、いずれか一方のリードフレーム6,7を曲げ加工するのが好ましい。
【0023】
さらに、巻線部1の上側部と下側部が直接またはコア芯2に接触しないように、予め枠材9の裏面に絶縁材を接合させて、リードフレーム6,7を製造してもよい。
【0024】
完成後におけるインダクタンス素子は、例えばリード部3を基板上の部品実装パットに直接はんだ付けするか、スルーホールに差し込んではんだ付けし、基板上に実装する。あるいは、インダクタンス素子をそのままリードフレーム上に実装し、インダクタンス体としての利用も可能である。
【0025】
以上のように本実施例では、複数の第1パターンであるパターン5を放射状に形成した第1の薄板金属部材としての下側リードフレーム6と、複数の第2パターンであるパターン15を放射状に形成した第2の薄板金属部材としての上側リードフレーム7を重ね合せ、前記パターン5の中心側にある一端(一端部5A)と、このパターン5に隣接する別のパターン5の外周側にある他端(接合部8)との間を、パターン15でそれぞれ接合し、パターン5の他端の外側近傍で切断して、パターン5,15によりトロイダル形状の巻線部1を形成している。
【0026】
このようにして得られるトロイダル形状の巻線部1は、2枚の薄板金属部材であるリードフレーム6,7に形成したパターン5,15だけで構成される。そのため従来のような線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成したものに比べて、製造性を向上できると共に、インダクタンス素子の小形・軽量化も容易に実現できる。
【0027】
また本実施例では、リードフレーム6,7を重ね合せる製造工程において、リードフレーム6,7間にコア芯2を介在させている。
【0028】
コア芯2入りのインダクタンス素子を製造するには、リードフレーム6,7を重ね合せる際に、予めその間にコア芯2を介在させるだけでよい。そのため、コア芯2を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【0029】
さらに本実施例では、前記第1の薄板金属部材および前記第2の薄板金属部材がリードフレーム6,7であることを特徴としている。すなわち、パターン5,15を形成するには、既存のリードフレームの製造技術を利用できる。そのため、特殊な設備投資を必要としないという利点がある。
【0030】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜変更が可能である。薄い金属板上に形成する放射パターンの幅と数を変更することにより、様々なインダンクタンス素子を製造することができる。
【0031】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、線材を巻回したり、印刷配線基板に導電パターンを形成しなくても、省スペースで小型・軽量なインダクタンス素子を簡単に製造できる。また、既存のリードフレーム技術により巻線部となる第1パターンや第2パターンを簡単に製造できる。
【0032】
請求項2の発明によれば、下側リードフレームと上側リードフレームとを重ね合せる際に、予めその間にコア芯を介在させるだけで、コア芯を有するインダクタンス素子を簡単に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例におけるインダクタンス素子の完成状態の斜視図である。
【図2】同上、枠材に下側リードフレームを形成した状態の平面図である。
【図3】同上、枠材に上側リードフレームを形成した状態の平面図である。
【図4】同上、上側リードフレームを重ね合わせた状態のはんだ付け接続前の要部の断面図である。
【図5】同上、半田付け接続直後の要部の平面図である。
【図6】同上、端部切断工程終了直後の平面図である。
【符号の説明】
1 巻線部
2 コア芯
5 パターン(第1パターン)
6 下側リードフレーム(第1の薄板金属部材)
7 上側リードフレーム(第2の薄板金属部材)
12 線材
15 パターン(第2パターン)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing an inductance element that can be mounted on a substrate or the like in a space-saving manner and is lightweight and easy to manufacture.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for manufacturing this type of inductance element, a method of winding a wire such as a copper wire using a magnetic material such as ferrite as a core core is known. Such an inductance element takes time and effort to wind a wire around a core, and is difficult to reduce in size and is often heavy. Therefore, in recent years, for example, as shown in
[0003]
In another
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-289436 A (paragraph numbers [0033] to [0036], etc.)
[Patent Document 2]
JP-A-8-203762 (paragraph numbers [0012] to [0013] etc.)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the work of winding the wire around the circular core as described above is performed manually, it is very time-consuming and increases the manufacturing cost of the inductance element. In addition, as in
[0006]
On the other hand, as in
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to easily manufacture a space-saving, small and lightweight inductance element without winding a wire or forming a conductive pattern on a printed wiring board. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an inductance element.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an inductance element comprising: a lower lead frame in which a plurality of first patterns are radially formed; and an upper lead frame in which a plurality of second patterns are radially formed. In addition, the first pattern is cut and bent in accordance with the outer shape between one end on the center side of the first pattern and the other end on the outer peripheral side of another first pattern adjacent to the first pattern. Two patterns are joined, and unnecessary portions are cut in the vicinity of the outer periphery of the other end of the lower lead frame and the upper lead frame , and a toroidal winding portion is formed by the first pattern and the second pattern. Is formed.
[0009]
The toroidal winding portion thus obtained is formed only by the first pattern and the second pattern formed on the lower lead frame and the upper lead frame , and is cut and bent according to the outer shape. The two patterns make it easy to position the core core and align the joints, and cut the unnecessary part near the outer periphery of the other end of the lower and upper lead frames. Ru can be obtained winding portion. Therefore, the productivity can be improved and the inductance element can be easily reduced in size and weight as compared with a conventional case in which a wire is wound or a conductive pattern is formed on a printed wiring board. In addition, since the existing lead frame manufacturing technology can be used to form the first pattern and the second pattern, no special capital investment is required.
[0010]
The manufacturing method of the inductance element in the second aspect, said core core is interposed between the lower lead frame and the upper lead frame is obtained by superposing this and the lower lead frame and the upper lead frame .
[0011]
In order to manufacture an inductance element including a core core, when the lower lead frame and the upper lead frame are overlapped, it is only necessary to interpose the core core between them in advance. Therefore, an inductance element having a core can be easily manufactured.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an inductance element and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an external appearance of an inductance element in a completed state.
[0013]
2 and 3 show the
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The pair of
[0017]
Next, a preferable method for manufacturing the inductance element in the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, in the lead frame manufacturing process, the
[0018]
In the next end joining step, the
[0019]
Next, the
[0020]
In the final end cutting step, unnecessary lower and upper lead frames 6 and 7 are cut in the vicinity of the outer periphery of the
[0021]
The winding
[0022]
In the end portion joining step, the
[0023]
Further, the lead frames 6 and 7 may be manufactured by previously bonding an insulating material to the back surface of the
[0024]
The completed inductance element is mounted on the substrate, for example, by soldering the
[0025]
As described above, in the present embodiment, the
[0026]
The toroidal winding
[0027]
In the present embodiment, the
[0028]
In order to manufacture the inductance element including the
[0029]
Furthermore, in this embodiment, the first thin metal member and the second thin metal member are
[0030]
In addition, this invention is not limited to the said Example, In the range of the summary of this invention, it can change suitably. Various inductance elements can be manufactured by changing the width and number of radiation patterns formed on a thin metal plate.
[0031]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a small and lightweight inductance element can be easily manufactured without winding a wire or forming a conductive pattern on a printed wiring board. Further, the first pattern and the second pattern to be the winding part can be easily manufactured by the existing lead frame technology.
[0032]
According to the second aspect of the present invention, when the lower lead frame and the upper lead frame are overlapped with each other, an inductance element having a core core can be easily manufactured simply by interposing a core core therebetween.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a completed state of an inductance element according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a state in which the lower lead frame is formed on the frame member.
FIG. 3 is a plan view showing a state in which an upper lead frame is formed on the frame member.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part before soldering connection in a state where the upper lead frame is overlaid.
FIG. 5 is a plan view of the main part immediately after the soldering connection.
FIG. 6 is a plan view immediately after the end cutting step is completed.
[Explanation of symbols]
1 Winding
6 Lower lead frame (first sheet metal member)
7 Upper lead frame (second sheet metal member)
12
Claims (2)
前記第1パターンの中心側にある一端と、この第1パターンに隣接する別の第1パターンの外周側にある他端との間を、外形形状に合せて切断し曲げ加工した前記第2パターンでそれぞれ接合し、
前記下側リードフレームおよび前記上側リードフレームの前記他端の外周近傍において不要な部分を切断して、前記第1パターンと前記第2パターンとによりトロイダル形状の巻線部を形成したことを特徴とするインダンクタンス素子の製造方法。A lower lead frame in which a plurality of first patterns are formed radially and an upper lead frame in which a plurality of second patterns are formed radially are overlapped,
The second pattern obtained by cutting and bending in accordance with the outer shape between one end on the center side of the first pattern and the other end on the outer peripheral side of another first pattern adjacent to the first pattern. Each joined with
An unnecessary portion is cut in the vicinity of the outer periphery of the other end of the lower lead frame and the upper lead frame , and a toroidal winding portion is formed by the first pattern and the second pattern. A method for manufacturing an inductance element.
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