JP4920089B2 - エッジワイズコイル及びインダクタ - Google Patents

Description

本発明は、エッジワイズコイル及びインダクタに関し、特に、コイル部材の両端部の位置決めを容易に行うことができ、かつ、位置ずれを容易に防止することができるエッジワイズコイル及び当該エッジワイズコイルを備えるインダクタに関する。

従来より、チョークコイル等のインダクタの構成部品として、エッジワイズコイルが利用されている。一般的なエッジワイズコイルは、断面長方形の平角線材を、その断面の長辺が放射方向に延在するように螺旋状に巻回される部材である。エッジワイズコイルは断面長方形の平角線材を用いることにより扁平に構成可能であるため、高さの低い低背型の構成が要求される環境において好まれる。このエッジワイズコイルを利用した従来のチョークコイル及びインダクタンスが、引用文献１に開示されている。

従来のチョークコイルは、エッジワイズコイルを支持及び固定する円筒状のボビンと、ボビンの外周面に螺旋状に巻回されるエッジワイズコイルと、ボビンをその長手方向に挟み込むように保持する一組の上方及び下方コアとから構成されている。また、ボビンやエッジワイズコイル等の各構成部品は、それぞれ異なる製造元からアセンブリメーカに供給され、アセンブリメーカがチョークコイルを組み立て、電源基板等への実装を行うことがある。

特開２００５−４５１１９号公報

エッジワイズコイルをアセンブリメーカに搬送する際、その両端部は固定されていない。従って、アセンブリメーカが、エッジワイズコイルをボビンやコアに組み付ける際、さらに、チョークコイルを電源基板等に実装する際に、エッジワイズコイルの両端部を所定位置に正確に位置決めする必要がある。従って、エッジワイズコイルの組み付け及びチョークコイルの実装という両工程において、エッジワイズコイルの両端部を位置決めする作業が必要となり、従来のエッジワイズコイルの構造では、現状の作業時間をさらに短縮することが難しい。また、エッジワイズコイルの平角線材は扁平であることから、コアに対して、エッジワイズコイルが傾いて組み付けられたり、エッジワイズコイルが組み付けられたチョークコイル自体が傾くことによって、低背型への要求を満たすことができないことがある。

また、電子部品の微小化に伴い、エッジワイズコイルの厚さが非常に薄くなっている。このようなエッジワイズコイルの両端部を固定しない状態で搬送すると、振動や衝撃等によりエッジワイズコイルのコイル部が割れたり、切断する恐れや、自由に動く状態である両端部が曲がってしまう等の恐れがある。また、エッジワイズコイルのコイル部が輸送時の振動や衝撃等により傾くと、搬送後に行う両端部の回路基板等に対する電気的な連結が十分に行えない恐れがある。

さらに、従来のチョークコイルのように、ボビンを利用してエッジワイズコイルの両端部を位置決めすることも考えられるが、ボビンの寸法の分、チョークコイルが大きくなり、結果としてチョークコイルの低背型及び小型化の要請に応えることが難しい。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で両端部の位置決め及び回路基板に対する導通を正確かつ確実に行うことができ、小型化が可能なエッジワイズコイル及び当該エッジワイズコイルを備えるインダクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明のエッジワイズコイルは、基材と、両端部が前記基材に固定され、前記基材に載置される外部巻き線部と、前記基材内に延材する内部巻き線部と、を有するコイル部材と、を備え、前記外部巻き線部の一端部及び前記内部巻き線部の一端部が前記基材に固定され、前記外部巻き線部の他端部が前記内部巻き線部の他端部に電気的に連結されていることを特徴とする。

本発明のエッジワイズコイルによれば、前記外部巻き線部と前記内部巻き線部とは、直列に電気的に連結されていることを特徴とする。

本発明のエッジワイズコイルによれば、前記外部巻き線部の他端部と、前記内部巻き線部の他端部とは、前記基材に設けられている導通領域を介して連結されていることを特徴とする。

本発明のエッジワイズコイルによれば、前記外部巻き線部の巻回軸心と、前記内部巻き線部の巻回軸心とは、同心であることを特徴とする。

本発明のエッジワイズコイルによれば、前記外部巻き線部の一端部は、前記基材の位置決め凹部に絶縁部材を介して連結され、前記外部巻き線部の一端部及び前記内部巻き線部の一端部は、前記基材の同一面側に配置されていることを特徴とする。

本発明のエッジワイズコイルによれば、前記コイル部材は、平角線から構成され、前記外部巻き線部の長辺面は、前記基材に対して接着剤により固定されていることを特徴とする。

本発明のエッジワイズコイルによれば、前記外部巻き線部の巻き径と、前記内部巻き線部の巻き径とが、同じであることを特徴とする。

さらに、上記課題を解決するための本発明のインダクタは、上述のいずれか１のエッジワイズコイルと、前記エッジワイズコイルを挟み込むように保持するコアと、を備えることを特徴とする。

本発明のインダクタによれば、前記コアは、前記コイル部材の両端部が前記コアの外部へ露出する形状であることを特徴とする。

本発明によれば、コイル部材の一部を基材内に延在し、コイル部材の両端部が基材に固定されるエッジワイズコイル及び当該エッジワイズコイルを備えるインダクタであるので、後工程において、両端部を電気部品に組み付ける際にも、改めて両端部の位置決めを行う必要がなく、正確かつ確実に両端部を回路基板に連結させることができる。特に、エッジワイズコイルの両端部が基材に固定されることから、エッジワイズコイル及び当該エッジワイズコイルを備えるインダクタに対して振動や衝撃が加えられた場合であっても、両端部の位置がずれてしまうことが無く、無用な位置決め作業の発生が防止可能である。

また、従来のインダクタでは必要であったボビンが不要となり、インダクタの低背型及び小型化を実現できる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るインダクタの外観を示す斜視図であり、(ｂ)は、図１（ａ）の底面図である。 図１のインダクタの分解図である。 （ａ）は、図２のエッジワイズコイルを示す斜視図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ矢視部の拡大図である。 図２のエッジワイズコイルの裏面図である。 図２のエッジワイズコイルを構成する積層基板の積層状態を示す斜視図である。 図５の積層基板内の導通の経路を概念的に示す斜視図である。 図１のインダクタの電源基板への実装方法を示す斜視図である。

〔インダクタの構成〕
以下に、本発明の実施形態に係るエッジワイズコイル３を適用したインダクタ１について図１乃至図６を参照しつつ説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るインダクタ１の外観を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の底面図、図２は、図１のインダクタ１の分解図、図３（ａ）は、図２のエッジワイズコイル３を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ矢視部の拡大図、図４は、図２のエッジワイズコイル３の裏面図である。なお、図面の明瞭化のため、図３（ｂ）に示す電気絶縁接着剤２０を図３（ａ）から割愛した。

図１及び図２に示すように、インダクタ１は、エッジワイズコイル３と、上部コア５と、下部コア７と、を備え、エッジワイズコイル３のコイル部材１１が巻回される巻回軸心Ｘ方向において上部コア５及び下部コア７によりエッジワイズコイル３が挟持されている。

図３（ａ）に示すように、エッジワイズコイル３は、基材である積層基板９と、積層基板９に両端部１３、４５（図４参照。）が固定されるコイル部材１１と、を備え、コイル部材１１は、積層基板９に載置される外部巻き線部１１ａと、積層基板９内に延在する内部巻き線部１１ｂと、を有する。即ち、内部巻き線部１１ｂは、積層基板９内に収納されている。外部巻き線部１１ａは、その断面が矩形状（長方形）である銅製の平角線材から構成され、平角線材の短辺が内径面及び外径面を形成し、巻回軸心Ｘ回りに長辺が放射方向に延在するように螺旋状に巻回されている。

なお、コイル部材１１を構成する外部巻き線部１１ａの始端部１５の裏面は、積層基板９の内部巻き線部１１ｂの上端部３５（図５参照。）に半田部材１７により電気的に連結されている。外部巻き線部１１ａを構成する平角線材は、積層基板９に固定されている始端部１５から図２及び図３中の上方に向かい巻回されている。外部巻き線部１１ａの最上層巻部１９は、積層基板９にほぼ平行に延び、積層基材９に対して垂直方向で積層基板９に近づくように延びる垂直部１８に連続し、さらに、積層基板９に平行に延びる終端部１３に連続する。

また、図３（ｂ）に示すように、外部巻き線部１１ａの垂直部１８の裏面１８ａは、積層基板９の縁部の切欠きである位置決め凹部１０に対して電気的に絶縁できる電気絶縁接着剤１６等の固定手段により固定される。従って、終端部１３は、この位置決め凹部１０への接着により固定され、接着後の位置ずれ等が防止される。

［積層基板の構成］
本実施形態の内部巻き線部１１ｂは、積層基板９内に形成されている銅箔パターンにより構成される。積層基板９について主として図５及び図６を用いて説明する。図５は、図２のエッジワイズコイルを構成する積層基板９の積層状態を示す斜視図、図６は、図５の積層基板９内の導通の経路を概念的に示す斜視図である。図５（ａ）〜（ｇ）の基板構成部材２１〜３１は、それぞれ略環状の薄板部材から形成され、その順番に重ね合わせ接合することにより、内部巻き線部１１ｂが形成される。

積層基板９の最上層である第１の基板構成部材２１は、積層基板９の表面９ａを構成するものであって、レジスト層の薄膜であり、後述する第２の基板構成部材２３の上面に塗布（被覆）されるものである。その厚さ方向に貫通する貫通口３３が設けられている。矩形状の貫通口３３を介して、外部巻き線部１１ａの始端部１５が、半田部材１７等により後述する第２の基板構成部材２３の導電領域３５に連結される（導電領域３５が露出する）（図１〜３参照。）。第１の基板構成部材２１の下層に配置されるのは、第２の基板構成部材２３である。第２の基板構成部材２３は、織物等に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させたシートから成るプリプレグ層と、プリプレグ層の第１の基板構成部材２１と接する表面に銅箔により形成されている銅箔パターンと、を有する。銅箔パターンは、略Ｌ字形状の導電領域３５と、略矩形状の導電領域３７と、から構成されている。なお、銅箔パターンには、メッキ処理がなされている。

第２の基板構成部材２３の下層に配置されるのは、第３の基板構成部材２５である。第３の基板構成部材２５は、プリプレグ層と、プリプレグ層の第２の基板構成部材２３が接触する表面に対向する裏面に、その基板構成部材２５の周縁に沿って延在する略Ｃ字形状の銅箔パターンである導電領域３９と、を有する。第２及び第３の基板構成部材２３、２５を積層すると、略Ｃ字形状の導電領域３９の一端部３９ａは、第２の基板構成部材２３の略Ｌ字形状の導電領域３５に、後述するスルーホール４６ａを介して導通する。

第３の基板構成部材２５の下層に配置されるのは、コア基板層である第４の基板構成部材２６である。

第４の基板構成部材２６の下層に配置されるのは、第５の基板構成部材２７である。第５の基板構成部材２７は、第３の基板構成部材２５と同様に、プリプレグ層と、プリプレグ層の第４の基板構成部材２６が接触する表面に形成された銅箔パターンである導電領域３９と、を有する。略Ｃ字形状の導電領域４１は、第３の基板構成部材２５の導電領域３９と同一寸法及び同一形状（構成）である。

第５の基板構成部材２７の下層に重ねられるのは、第６の基板構成部材２９である。第６の基板構成部材２９は、プリプレグ層と、プリプレグ層の第５の基板構成部材２７に接触する表面と対向する裏面に、銅箔により形成されている銅箔パターンと、を有する。銅箔パターンは、略矩形状の導電領域４３から構成されている。なお、銅箔パターンには、メッキ処理がなされている。

さらに、第６の基板構成部材２９の下層に重ねられるのは、第７の基板構成部材３１である。第７の基板構成部材３１は、積層基板９の裏面９ｃを構成するものであって、基材９の最下層を構成するレジスト層の薄膜であり、第６の基板構成部材２９の下面に塗布（被覆）されるものである。最上層である第１の基板構成部材２１と同様に、第７の基板構成部材３１の厚さ方向に貫通する略矩形状の貫通口４５が設けられている。この貫通口４５を介して、第６の基板構成部材２９の矩形状の導電領域４３が後述する電源基板５１の導通パッド５５に導通できる構成である。従って、導電領域４３は、本実施形態におけるコイル部材１１の一端部を構成する。

さらに、上記の第１〜第７の基板構成部材２１〜３１には、同一寸法、同一形状、同一位置で厚さ方向に貫通する複数のスルーホール４６（４６ａ、４６ｂ、４６ｃ）が、前述の各導電領域３５〜４３の形成後に穿孔されるとともに、メッキ処理が施されている。従って、積層基板９は、スルーホール４６を介して基板構成部材の所定の導電領域間で導通できる構成となっている。

例えば、第２の基板構成部材２３の略Ｌ字状の導電領域３５は、スルーホール４６ａを介して、第３及び第５の基板構成部材２５、２７の導電領域３９、４１の一端部３９ａ、４１ａの各々に導通している。また、第３及び第５の基板構成部材２５、２７の導電領域３９、４１の他端部３９ｂ、４１ｂは、スルーホール４６ｂ、４６ｃを介して、第２の基板構成部材２３の略矩形状の導電領域３７と第６の基板構成部材２９の略矩形状の導電領域４３に導通している。

また、第１〜第７の基板構成部材２３〜２９は、スルーホール４６を除いて互いに導通しない構成である。従って、図６に示すように、第１〜第７の基板構成部材２１〜３１（積層基板９）の内部には、電流が流れる導通経路（一点鎖線で示す）３２である内部巻き線部１１ｂが形成される。

なお、本実施形態では、上記の通り、第３及び第５の基板構成部材２５、２７の略Ｃ形状の導電領域３９、４１の導電パターンは並列に連結されているが、本発明は特にこの構成に限定されることはない。すなわち、内部巻き線部の形状、巻数、寸法、巻回方向等は、所望のインダクタンス容量に応じて適宜変更できる。また、本実施形態では、内部巻き線部のインダクタンス容量は、外部巻き線部の１ターン分のインダクタンス容量と等価になるように設定している。

［コアの構成］
上記構成のエッジワイズコイル３は、図１及び図２に示すように、同一寸法、同一形状である上方コア５及び下方コア７により保持される。従って、下方コア７のみについて説明する。平面視で瓢箪の如き形状の基部７ａと、基部７ａのほぼ中央部で、巻き線軸線Ｘ方向に沿って突出する円柱状の支持部７ｄと、基部７ａの両端部から、支持部７ｄと同方向に隆起する突出部７ｂ及び図７ｃと、を備える。

支持部７ｄの外径は、積層基板９の内周面４９の直径より若干小さくなるように寸法付けされ、積層基板９の開口内に支持部７ｄが位置するように、積層基板９を下方コア７ｄに装着すると、下方コア７の積層基板９に対する位置決めがなされる。突出部７ｂ、７ｃの湾曲面７ｆ、７ｇと、積層基板９の円弧状部の外周面９ｂとは、曲率半径がほぼ同じように寸法付けされ、積層基板９の下方コア７ｄへの組み付け性を向上させている。

また、下方コア７と上方コア５は、下方コア７の支持部７ｄと上方コア５の支持部５ｄとを対面させて突き合わせると、エッジワイズコイル３を上方及び下方コア５、７間に保持しつつ、下方コア７の支持部７ｄの先端部にある当接面７ｅが、上方コア５の支持部５ｄの当接面５ｅに対向するような寸法関係を有する。

また、図４に示すように、エッジワイズコイル３の一方の端部は、基材９の裏面９ｃの貫通口４５から露出した内部巻き線部１１ｂの導電領域４３（コイル部材１１の端部）であり、エッジワイズコイル３の他方の端部は、裏面９ｃと同一平面上に延在するコイル部材３の端部、すなわち外部巻き線部１１の終端部１３である。すなわち、エッジワイズコイル３の両端部が、積層基板の同一面側に配置される構成である。

〔インダクタの電源基板への実装方法〕
図１、図２、図４及び図７を参照しつつ、インダクタ１を電源基板５１へ実装する工程について説明する。図７は、図１のインダクタ１の電源基板５１への実装方法を示す斜視図である。

インダクタ１が装着される電源基板５１は、不図示の導電パターンが表面に形成されている板状部材である。また、電源基板５１には、その厚さ方向に貫通する貫通穴５１ａが穿孔され、貫通穴５１ａは、平面視において、下方コア７の基部７ａの外形と相補的な形状を呈している。下方コア７が貫通穴５１ａに挿入されると、積層基板３の裏面９ｃの部位中の、上方及び下方コア５、７から外部に露出している実装支持部９ｄ（図１（ｂ）及び図７参照。）が、貫通穴５１ａの幅寸法を狭くするように延びる一対の突出部５１ｂに当接する。

電源基板５１の突出部５１ｂの一方の近傍には、２つの矩形状の導通パッド５３、５５が離間して配置されている。導通パッド５３、５５は、不図示の導電パターンに電気的に連結している。また、インダクタ１が貫通穴５１ａ内に挿入され、実装支持部９ｄが突出部５１ｂに当接すると、導通パッド５３、５５は、エッジワイズコイル３の両端部（導電領域４３、終端部１３）に接触するように構成されている。上記構成のインダクタ１の実装は、実装支持部９ｄが、突出部５１ｂに接着剤等で固定されるとともに、外部巻き線部１１ａの終端部１３が導通パッド５３に半田付けされ、内部巻き線部１１ｂの導電領域４３が導通パッド５５に半田付けされると完了する。

前述の通り、エッジワイズコイル３のコイル部材１１の両端部（導電領域４３、終端部１３）が、積層基板９に固定されていることから、エッジワイズコイル３を組み込んだインダクタ１を、電源基板５１等の回路基板に実装する場合であっても、エッジワイズコイル３の積層基板９である基材を回路基板に対して位置決めを行うだけで、エッジワイズコイル３の両端部を回路基板の導電パターンへ導通させることができる。従って、実装工程においてエッジワイズコイル３の両端部を位置決めするという、従来の煩雑な作業が不要になる。なお、インダクタが実装される回路基板の形状に従って、エッジワイズコイル３の両端部の位置を、積層基板の任意の位置に変更できることは言うまでもない。

さらには、エッジワイズコイル３自体又はインダクタ１に対して振動や衝撃が加えられた場合であっても、エッジワイズコイル３の両端部１３、４５が積層基板９に固定されていることから、両端部１３、４５の位置がずれてしまうことがなく、無用な位置決め作業の発生を防止可能である。

なお、本実施形態では、外部巻き線部１１ａの積層基板９と接触する、最下層巻き部の裏面（長辺面）を、接着剤により積層基板９に固定し、外部巻き線部１１ａの振動や衝撃に対する形状保持性を向上させている。また、本実施形態では、外部巻き線部１１ａは、隣接する長辺面同士が互いに接触し螺旋状に巻回する構造のコイル部材となっている。そのため、エッジワイズコイル及び当該エッジワイズコイルが組み付けられたインダクタの低背化を促進できる。

さらに、本実施形態では、内部巻き線部を支持する基材９上に外部巻き線部１１ａを載置する構成としたが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、基材の表面及び裏面に外部巻き線部を載置する構成としても良く、少なくも基材の内部に延在する内部巻き線部と基材の外部に延在する外部巻き線部を有するエッジワイズコイルであれば、種々の態様を選択できる。

さらに、本実施形態では、外部巻き線部１１ａ及び内部巻き線部１１ｂの巻き径が同じに設定しているが、本発明は、この構成に限定されることなく適宜変更できる。また、本実施形態のエッジワイズコイル３は、その巻回軸心Ｘが積層基板９に対して垂直に延在する構成であるが、本発明はこの構成に限定されることなく適宜変更できる。基材には、複数の積層基板構成部材が複数重ね合わされた積層基板９を用いたが、単層の基材を用いたり、エッジワイズコイルが組み付けられるインダクタの形状に合わせて、湾曲した形状や、凹凸を有する形状の基材を用いることもできる。

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

１ インダクタ
３ エッジワイズコイル
５ 上部コア
７ 下部コア
９ 積層基板（基材）
１０ 位置決め凹部
１１ コイル部材
１１ａ 外部巻き線部
１１ｂ 内部巻き線部
１３、１５ 端部
１６ 電気絶縁接着剤
１７ 半田部材
１８ 垂直部
１８ａ 接着剤
１９ 最上層巻部
２１〜３１ 基板構成部材
３２ 導通経路
３３、４５ 貫通口
３５〜４３ 導電領域
４６ スルーホール
５１ 電源基板
５３、５５ 導通パッド

Claims (9)

1. 基材と、
   両端部が前記基材に固定され、前記基材に載置される外部巻き線部と、前記基材内に延材する内部巻き線部と、を有するコイル部材と、を備え、
   前記外部巻き線部の一端部及び前記内部巻き線部の一端部が前記基材に固定され、前記外部巻き線部の他端部が前記内部巻き線部の他端部に電気的に連結されていることを特徴とするエッジワイズコイル。
2. 前記外部巻き線部と前記内部巻き線部とは、直列に電気的に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のエッジワイズコイル。
3. 前記外部巻き線部の他端部と、前記内部巻き線部の他端部とは、前記基材に設けられている導電領域を介して連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエッジワイズコイル。
4. 前記外部巻き線部の巻回軸心と、前記内部巻き線部の巻回軸心とは、同心であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載のエッジワイズコイル。
5. 前記外部巻き線部の一端部は、前記基材の位置決め凹部に絶縁部材を介して連結され、前記外部巻き線部の一端部及び前記内部巻き線部の一端部は、前記基材の同一面側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１に記載のエッジワイズコイル。
6. 前記コイル部材は、平角線から構成され、前記外部巻き線部の長辺面は、前記基材に対して接着剤により固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載のエッジワイズコイル。
7. 前記外部巻き線部の巻き径と、前記内部巻き線部の巻き径とが、同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１に記載のエッジワイズコイル。
8. 請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１に記載のエッジワイズコイルと、
   前記エッジワイズコイルを挟み込むように保持するコアと、を備えることを特徴とするインダクタ。
9. 前記コアは、前記コイル部材の両端部が前記コアの外部へ露出する形状であることを特徴とする請求項８に記載のインダクタ。

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