JP4877313B2 - 表面実装型バルントランス - Google Patents

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本発明は表面実装型バルントランスに関し、特に3つのコイルの巻数がすべて異なる表面実装型バルントランスに関する。
通常、アンテナなどに接続される伝送線路は不平衡伝送線路である一方、半導体ICなどの高周波回路に接続される伝送線路は平衡伝送線路である。このため、不平衡伝送線路と平衡伝送線路とを接続する場合、これらの間には不平衡信号及び平衡信号を相互に変換するバルントランスが挿入される。ここで、不平衡信号とは固定電位(例えば接地電位)を基準としたシングルエンド型の信号を指し、平衡信号とは差動型の信号を指す。
バルントランスとしては、メガネ型コアを用いたタイプやトロイダルコアを用いたタイプが一般的であるが、これらのバルントランスは、全体のサイズが比較的大型であるとともに、巻線の巻回作業の自動化や表面実装が困難である。そこで、近年は、特許文献1に記載されるようなドラム型コアを用いたバルントランス(表面実装型バルントランス)が登場している。表面実装型バルントランスは、小型化が容易であるとともに、巻線の巻回作業の自動化や表面実装に適しているというメリットを有している。
図8は、背景技術による表面実装型バルントランス1の等価回路を示す図である。同図に示すように、表面実装型バルントランス1は3つのコイルL1〜L3を有しており、コイルL1の一端とコイルL2の他端がそれぞれ平衡伝送線路ST,SBに接続され、コイルL3の一端と他端がそれぞれ不平衡伝送線路PとグランドGNDに接続される。コイルL1の他端とコイルL2の一端は短絡されて中間タップCTとなる。
図9(a)は、表面実装型バルントランス1をドラム型コアを用いて構成した場合に、ドラム型コアを下面から見た平面図である。また、図9(b)は、図9(a)に示した表面実装型バルントランス1のC−C'線断面図である。図9(a)(b)に示すように、表面実装型バルントランス1はドラム型コア2と板状コア3とを有しており、コイルL1〜L3はドラム型コア2の巻芯部2aに巻回される。また、図9(a)(b)では、コイルL1〜L3の巻数比は1:1:2としている。
コイルL1〜L3を巻芯部2aに巻回する作業は、上記のようにコイルL1〜L3の巻数比が1:1:2である場合、2回に分けて行われる。すなわち、巻数が同一であるコイルL1,L2については、ペアにしてバイファイラ巻きすることで、1回の巻回作業でコイルL1,L2の両方を巻回する。残りのコイルL3については、コイルL1,L2とは異なる層に単独で巻回する。
特開平10−326715号公報
通常のバルントランスでは、上述した例のように、3つのコイルのうちの2つの巻数が同一である。特に、平衡伝送線路側の2つのコイルの巻数が同一になる。しかしながら、極めて限られた特殊用途のバルントランスでは、3つのコイルの巻数がすべて異なる場合がある。具体的には、FMチューナーの一部に用いられるバルントランスでは、巻数比が4:1:5となる。
このような場合、どのコイルの組み合わせに対してもバイファイラ巻きを用いることができないため、3つのコイルを1つずつ順に巻回していくことになる。コイルの巻回作業は表面実装型バルントランスの製造工程の中でも特に時間のかかる作業であるため、このように3回の巻回作業を行うことは、表面実装型バルントランスの製造時間の長時間化の原因となる。
したがって、本発明の目的の一つは、3つのコイルの巻数がすべて異なる場合に、コイルの巻回工程に要する時間を短縮できる表面実装型バルントランスを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明による表面実装型バルントランスは、巻芯部を有するドラム型コアと、前記巻芯部の表面に、巻数nの螺旋形状で形成された導体パターンと、前記巻芯部に、巻数n(n≠n)で巻回された第1のワイヤと、前記巻芯部に、巻数n(n≠n,n≠n)で巻回された第2のワイヤとを備え、前記導体パターン並びに前記第1及び第2のワイヤのうちの2つが平衡伝送線路に接続され、残る1つが不平衡伝送線路に接続されることを特徴とする。
本発明によれば、巻回作業の対象となるワイヤは2本のみであるので、3つのコイルの巻数がすべて異なる表面実装型バルントランスにおいてコイルの巻回工程に要する時間を短縮できる。
また、上記表面実装型バルントランスにおいて、前記巻数nは、前記巻数n及びnより小さいこととしてもよい。導体パターンの線幅はワイヤに比べて広くなるが、上記のように最も小さい巻数を導体パターンに割り当てることで、ドラム型コアが大きくなってしまうことを防止できる。
また、上記表面実装型バルントランスにおいて、前記ドラム型コアは、前記巻芯部の表面に、巻数nの螺旋形状で形成された溝部を有し、前記導体パターンは、前記溝部内に形成されることとしてもよい。これによれば、導体パターンが巻芯部の表面から突出しないようにすることが可能になる。したがって、導体パターンの剥がれを防止できる。また、溝部は金型によって精度よく作ることができ、かつ導体パターンの形成時には溝部がガイドとなるため、精度よく導体パターンを形成することが可能になる。
また、上記表面実装型バルントランスにおいて、前記巻芯部の端部には、端子電極を有する鍔部が設けられており、前記導体パターンは、前記巻数nの螺旋形状の部分と前記端子電極とを接続する引出導体パターンを含み、前記鍔部は、前記引出導体パターンが形成される部分に傾斜面を有することとしてもよい。これによれば、マスクスパッタ等で導体パターンを形成する場合に、鍔部への引出導体パターンの形成を確実に行えるようになる。
また、上記表面実装型バルントランスにおいて、前記巻芯部の磁心方向と垂直な断面の形状は、角が5つ以上の多角形、円形、楕円形のいずれかであることとしてもよい。これによれば、巻芯部の断面を四角形とする場合に比べ、巻芯部の角部での導体パターンの接続不良リスクを軽減することができる。また、ワイヤと巻芯部の接触によるワイヤの破損リスクも軽減できる。
このように、本発明によれば、3つのコイルの巻数がすべて異なる表面実装型バルントランスにおいてコイルの巻回工程に要する時間を短縮できる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態による表面実装型バルントランス10の外観を示す略斜視図である。また、図2は、ワイヤS2,S3を取り除いて描画した表面実装型バルントランス10の外観を示す略斜視図である。また、図3は、図1に示した表面実装型バルントランス10のA−A'線断面図である。以下、これらの図を参照しながら説明する。
図1及び図2に示すように、表面実装型バルントランス10はドラム型コア11と、ドラム型コア11に取り付けられた板状コア12と、ドラム型コア11の表面に形成された導体パターンS1と、ドラム型コア11に巻回されたワイヤS2,S3とを備えている。
ドラム型コア11は、棒状の巻芯部11aと、巻芯部11aの両端に設けられた鍔部11b,11cとを備え、これらが一体化された構造を有している。ドラム型コア11は基板(不図示)上に設置して用いるものであり、鍔部11b,11cの上面11b−1,11c−1を基板に対向させた状態で該基板に貼り付けられる。板状コア12は、鍔部11b,11cの下面(上面11b−1,11c−1の反対側の面)と固着している。
なお、ドラム型コア11及び板状コア12は、比較的透磁率が高く、かつ絶縁性の磁性材料、例えばNi−Zn系フェライトの焼結体によって作られている。
鍔部11bの上面11b−1には3つの端子電極E1〜E3が形成されており、鍔部11cの上面11c−1には3つの端子電極E4〜E6が形成されている。端子電極E1〜E3は、図1に示したx方向(基板面内で磁心方向(y方向)と垂直な方向)の一端側から、この順で配置されている。同様に、端子電極E4〜E6も、x方向の一端側から、この順で配置されている。端子電極E2,E4は導体パターンS1と電気的に接続している。また、端子電極E1,E3,E5,E6にはワイヤS2,S3の各端部が熱圧着により継線される。
導体パターンS1は、図3の断面図に示すようにドラム型コア11の表面に埋め込まれた導体パターンである。
図4は、表面実装型バルントランス10の表面(一部のみ)の展開図である。同図には、巻芯部11aの表面11a−1〜4、鍔部11bの表面11b−1,2、鍔部11cの表面11c−1,2のみを示している。同図に示すように、導体パターンS1は、巻芯部11aを周回する螺旋形状で形成された螺旋導体パターンS1aと、螺旋導体パターンS1aと端子電極E2,E4とを接続する引出導体パターンS1b,S1cとを有している。螺旋導体パターンS1aはコイル導体を構成しており、その巻数nは、本実施の形態では3である。
導体パターンS1の製造方法について説明する。図5は、導体パターンS1を形成するために用いるドラム型コア11の外観を示す略斜視図である。同図に示すように、ドラム型コア11は、巻芯部11aの各表面及び鍔部11b,11cの表面11b−1,11b−2,11c−1,11c−2に、巻数nの螺旋形状部分を含む溝部11dを有している。溝部11dは、ドラム型コア11を製造する際に用いる金型に溝部11dに対応する凸部を形成しておくことで作製してもよいし、溝部11dのないドラム型コアを作製した後、レーザ等を用いて切削することで作製してもよい。
そして、溝部11dの中に導体を埋め込み、導体パターンS1を形成する。具体的には、銀ペーストなどの導体ペーストを溝部11dの中に塗布して充填し、硬化させる。
以上のようにして溝部11dの中に導体パターンS1を形成することで、図3にも示すように、導体パターンS1の表面とドラム型コア11の表面とを面一とすることができる。したがって、剥がれにくい導体パターンS1が得られるとともに、ワイヤS2,S3の巻回が容易になる。また、溝部11dは金型によって精度よく作ることができ、かつ導体パターンの形成時には溝部11dがガイドとなるため、精度よく導体パターンS1を形成することが可能になる。
ここで、図3等に示したように、鍔部11b,11cの表面11b−2,11c−2は、z方向となす角度がθ(0°<θ<90°)の傾斜面となっている。表面11b−2,11c−2は引出導体パターンS1b,S1cが形成される面であり、傾斜させることで、上述した導体ペーストの塗布乃至硬化による導体パターンS1の形成を確実に行えるようになる。
また、図5に示したように、ドラム型コア11の溝部11dは、表面11b−1及び表面11c−1にも延設されている。このようにしているのは、導体パターンS1の形成後、ドラム型コア11の表面に形成される端子電極E2,E4と導体パターンS1との接続を確実に行うためである。
なお、本実施の形態では溝部の中に導体パターンを埋め込むこととしているが、溝部を設けずにドラム型コア11表面に導体パターンを形成することとしてもよい。この場合、上記のような効果は得られないが、製造工程は簡素化される。具体的には、マスクスパッタ法及び電気めっきを用いて導体パターンS1を作製することが可能になる。この場合にも、表面11b−2,11c−2が傾斜していることで、導体パターンS1の形成を確実に行えるようになる。
次に、ワイヤS2,S3は被覆導線であり、巻芯部11aに互いに同一の巻回方向で巻回されてコイル導体を構成する。本実施の形態では、ワイヤS2の巻数nは12であり、ワイヤS3の巻数nは15である。具体的な巻き方としては、図3に示すように、相対的に巻数の大きいワイヤS3を1層目、相対的に巻数の小さいワイヤS2を2層目とする2層構造で巻回する。
具体的には、まず初めにワイヤS3の一端を端子電極E3に継線する(図1)。そして、ドラム型コア11を回転させることによりワイヤS3を巻芯部11aにn回巻回し、その後ワイヤS3の他端を端子電極E6に継線する。次に、ワイヤS2の一端を端子電極E1に継線する。そして、ドラム型コア11を回転させることによりワイヤS2を巻芯部11aにn回巻回し、その後ワイヤS2の他端を端子電極E5に継線する。
図6は、以上説明した構成により実現される表面実装型バルントランス10の等価回路を示す図である。同図に示すように、端子電極E1,E4をそれぞれ基板(不図示)上の平衡伝送線路ST,SBに接続し、端子電極E3,E6をそれぞれ基板上の不平衡伝送線路PとグランドGNDに接続する。また、端子電極E2,E5は短絡して中間タップCTとして用いる。以上のような接続により、ワイヤS2は、表面実装型バルントランス10の平衡伝送線路プラス側のコイルL1として機能し、導体パターンS1は平衡伝送線路マイナス側のコイルL2として機能し、ワイヤS3はの不平衡伝送線路側のコイルL3として機能する。また、巻芯部11aは磁心として機能する。
以上説明したように、表面実装型バルントランス10によれば、巻回作業の対象となるワイヤはワイヤS2,S3の2本のみである。したがって、上述したFMチューナー用バルントランスのように、3つのコイルの巻数がすべて異なる特殊な表面実装型バルントランスにおいて、コイルの巻回工程に要する時間を短縮できる。
また、表面実装型バルントランス10では、導体パターンS1の巻数n(=3)を、ワイヤS2,S3の巻数n(=12)及びn(=15)よりも小さくしている。導体パターンS1の線幅は、図3にも示したようにワイヤS2,S3の線幅に比べて大きくなるが、上記のように最も小さい巻数を導体パターンS1に割り当てることで、ドラム型コア11が大きくなってしまうことを防止できる。
ここで、巻芯部11aの磁心方向(図1に示したy方向)と垂直な断面の形状について説明しておく。図7(a)は、図1に示した巻芯部11aのB−B'線断面図である。ここまでに説明した各図面では、巻芯部11aの断面形状は、図7(a)に示すように四角形としていた。しかしながら、巻芯部11aの断面形状は四角形でなければならないわけではなく、角が5つ以上の多角形、円形、楕円形などとしてもよい。
図7(b)〜図7(c)には、巻芯部11aのy方向断面形状のバリエーションを示している。図7(b)は六角形の断面形状を有する巻芯部11aの断面図である。また、図7(c)は楕円形の断面形状を有する巻芯部11aの断面図である。図7(d)は円形の断面形状を有する巻芯部11aの断面図である。
このように、巻芯部11aのy方向断面形状を角が5つ以上の多角形、円形、楕円形などとすることで、四角形とする場合に比べ、巻芯部11aの角部での導体パターンS1の接続不良リスクを軽減することができる。また、ワイヤS2,S3と巻芯部11aの接触によるワイヤの破損リスクも軽減できる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、平衡伝送線路マイナス側のコイルを導体パターンとしたが、他のコイルを導体パターンとしてもよいのは勿論である。表面実装型バルントランスを構成する3つのコイルのうち、最も巻数の小さいものを導体パターンとすることが好適である。
また、端子電極E1〜E6と導体パターンS1の作製を同時に行うこととしてもよい。すなわち、導体パターンS1を溝部を用いて形成する場合には、端子電極の位置にも溝部を形成し、導体パターンS1と同様にして導体を埋め込むことで端子電極を形成することができる。また、溝部を用いずに導体パターンS1を形成する場合には、マスクスパッタで用いるマスクパターンを、導体パターンと端子電極の両方を含む形状とすることで、導体パターンと端子電極とを同時に形成することができる。
また、上記実施の形態ではドラム型コア11及び板状コア12の材料として絶縁性の磁性材料であるNi−Zn系フェライトの焼結体を用いたが、導電性の磁性材料であるMn−Zn系フェライトの焼結体を用いることも可能である。ただし、Mn−Zn系フェライトは導電性を有するので、導体パターンS1を形成する際には、導体パターンS1とドラム型コア11表面の間に絶縁層を設けることが必要となる。
また、上記実施の形態ではコイルL1〜L3の巻数比が4:1:5である場合について説明したが、本発明は、例えばコイルL1〜L3の巻数比が4:11:1となる場合など3つのコイルの巻数がすべて異なる場合に、広く適用可能である。なお、コイルL1〜L3の巻数比が4:11:1となる場合には、コイルL3を1ターンの導体パターンS1によって構成し、コイルL1,L2をそれぞれ4ターンのワイヤS2,11ターンのワイヤS3によって構成することが好適である。
本発明の好ましい実施の形態による表面実装型バルントランスの外観を示す略斜視図である。 本発明の好ましい実施の形態による表面実装型バルントランスの外観を示す略斜視図である。本図では、ワイヤの描画を省略している。 図1に示した表面実装型バルントランス10のA−A'線断面図である。 本発明の好ましい実施の形態による表面実装型バルントランスの表面(一部のみ)の展開図である。 本発明の好ましい実施の形態による導体パターンを形成するために用いるドラム型コアの外観を示す略斜視図である。 本発明の好ましい実施の形態による表面実装型バルントランスの等価回路を示す図である。 (a)は、図1に示した巻芯部のB−B'線断面図である。(b)〜(d)は、本発明の好ましい実施の形態による巻芯部のy方向断面形状のバリエーションを示す図である。 本発明の背景技術による表面実装型バルントランスの等価回路を示す図である。 (a)は、本発明の背景技術による表面実装型バルントランスをドラム型コアを用いて構成した場合に、ドラム型コアを下面から見た平面図である。(b)は、(a)に示した表面実装型バルントランスのC−C'線断面図である。
符号の説明
10 表面実装型バルントランス
11 ドラム型コア
11a 巻芯部
11b,11c 鍔部
11d 溝部
12 板状コア
E1〜E6 端子電極
S1 導体パターン
S2,S3 ワイヤ
S1a 螺旋導体パターン
S1b,S1c 引出導体パターン

Claims (4)

  1. 巻芯部を有するドラム型コアと、
    前記巻芯部の表面に、巻数nの螺旋形状で形成された導体パターンと、
    前記巻芯部に、巻数n(n≠n)で巻回された第1のワイヤと、
    前記巻芯部に、巻数n(n≠n,n≠n)で巻回された第2のワイヤとを備え、
    前記導体パターン並びに前記第1及び第2のワイヤのうちの2つが平衡伝送線路に接続され、残る1つが不平衡伝送線路に接続され
    前記導体パターンの線幅は、前記第1及び第2のワイヤの線幅に比べて大きく、
    前記巻数n は、前記巻数n 及びn より小さいことを特徴とする表面実装型バルントランス。
  2. 前記ドラム型コアは、前記巻芯部の表面に、巻数nの螺旋形状で形成された溝部を有し、前記導体パターンは、前記溝部内に形成されることを特徴とする請求項1に記載の表面実装型バルントランス。
  3. 前記巻芯部の端部には、端子電極を有する鍔部が設けられており、
    前記導体パターンは、前記巻数nの螺旋形状の部分と前記端子電極とを接続する引出導体パターンを含み、
    前記鍔部は、前記引出導体パターンが形成される部分に傾斜面を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の表面実装型バルントランス。
  4. 前記巻芯部の磁心方向と垂直な断面の形状は、角が5つ以上の多角形、円形、楕円形のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の表面実装型バルントランス。
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