JP5223583B2

JP5223583B2 - バルントランス

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Publication number: JP5223583B2
Application number: JP2008263932A
Authority: JP
Inventors: せつ土田; 寿緒友成; 知一伊藤; 英三原; 雄治齋藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: JP2010093184A

Description

本発明は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。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が一般的である。しかしながら、メガネ型コアを用いたバルントランスには、小型化・低背化が難しく、巻線の巻回作業の自動化も困難であるという問題があるため、ドラム型コアを用いたバルントランスが考案されている。このバルントランスは、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。特許文献１には、バルントランスではないが、ドラム型コアを用いたチップインダクターの例が開示されている。

図１０は、ドラム型コアを用いたバルントランスの一例を示す斜視図である。また、図１１は、図１０に示すバルントランス１００の端子電極と巻線との接続関係を説明するための模式図である。

図１０及び図１１に示すように、バルントランス１００はドラム型コア１０１の両端に形成される鍔部の一方に端子電極Ｅ１〜Ｅ３を有し、他方に端子電極Ｅ４〜Ｅ６を有する。そして、端子電極Ｅ１と端子電極Ｅ６の間にはワイヤｌ１が巻回され、端子電極Ｅ２と端子電極Ｅ４の間にはワイヤｌ２が巻回され、端子電極Ｅ３と端子電極Ｅ５の間にはワイヤｌ３が巻回される。ワイヤｌ１はバルントランス１００の一次巻線を構成し、ワイヤｌ２，ｌ３はバルントランス１００の二次巻線を構成する。

端子電極Ｅ１，Ｅ６は基板上の不平衡伝送線路（不図示）に接続され、端子電極Ｅ６はグランドプレーン（不図示）に接続される。また、端子電極Ｅ３，Ｅ４は基板上の平衡伝送線路（不図示）に接続され、端子電極Ｅ２，Ｅ５はパワープレーン（不図示）に接続される。なお、パワープレーンに接続される端子電極Ｅ２，Ｅ５は、二次巻線の途中にあることから「中間タップ」と呼ばれる。

このような構成を有するバルントランスは、図１１の面内での回転に対して１８０°対称でない。したがって、基板面内での設置に方向性があり、基板上に設置する工程で向きを間違えて設置することのないよう、コアの表面などに、実装方向を示すマーク（実装方向マーク）が付されることが多い。
登録実用新案第３０１６６５８号公報

しかしながら、上記従来の実装方向マークは出荷段階で巻線状態を確認して付されるものであり、巻線状態の外観からの判別は容易ではないため、実装方向マーク自体が誤って付されてしまうおそれがある。また、判別が容易でないため、実装方向マークを付す工程が高コストになり、バルントランス全体のコストを引き上げてしまっている。

したがって、本発明の目的のひとつは、低コストで確実な実装方向マークを有する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バルントランスは、巻芯部及び前記巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部を有するドラム型コアを有し、基板面内での設置に方向性があるバルントランスであって、前記巻芯部は、前記一対の鍔部に対し、前記基板面内で磁心方向と垂直な第１の方向に偏心していることを特徴とする。

本発明によれば、巻芯部の鍔部に対する偏心方向が実装方向マークとして機能するので、実装方向マークを付す工程が不要になる。したがって、低コストで確実な実装方向マークを有するバルントランスが提供できる。

上記バルントランスにおいて、前記巻芯部は、前記一対の鍔部に対し、前記基板面と垂直な第２の方向にも偏心していることとしてもよい。これによれば、特許文献１に記載のチップインダクターと同様に、鍔部上の端子電極の形成面を容易に特定することが可能になる。また、基板面から離れる方向に偏心させれば、基板からワイヤまでの距離を確保し、半田の飛散等によるワイヤへのダメージを防ぐことも可能になる。

上記各バルントランスにおいて、前記一対の鍔部の一方に、前記第１の方向の一端から他端に向ってこの順で配置された第１乃至第３の端子電極と、前記一対の鍔部の他方に、前記第１の方向の他端から一端に向ってこの順で配置された第４乃至第６の端子電極と、前記巻芯部に巻回され、両端が前記第１及び第６の端子電極にそれぞれ接続された第１のワイヤと、前記巻芯部に巻回され、両端が前記第２及び第４の端子電極にそれぞれ接続された第２のワイヤと、前記巻芯部に巻回され、両端が前記第３及び第５の端子電極にそれぞれ接続された第３のワイヤとを備え、前記巻芯部は、前記一対の鍔部に対し、前記第１の方向の一端寄りに偏心していることとしてもよい。これによれば、一次巻線（第１のワイヤ）と二次巻線（第２及び第３のワイヤ）の線長を近づけることができるので、一次巻線と二次巻線のインダクタンスのアンバランスを改善できる。

このように、本発明によれば、低コストで確実な実装方向マークを有するバルントランスが提供できる。

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、本発明の好ましい実施の形態によるバルントランス１０の外観を示す略斜視図である。なお、図１は、バルントランス１０の底面（基板接触面）を上側にして示したものである。また、図２は、バルントランス１０の図１Ａ−Ａ'線略断面図である。また、図３は、バルントランス１０の各端子電極とワイヤとの接続関係を説明するための模式図である。以下、これらの図を参照しながらバルントランス１０の構成について説明する。

図１に示すように、バルントランス１０は、ドラム型コア１１と、板状コア１２と、３本の被覆ワイヤＬ１〜Ｌ３（第１乃至第３のワイヤ）によって構成されている。ドラム型コア１１は、巻芯部１１ａと、巻芯部１１ａの両端に設けられた一対の鍔部１１ｂ，１１ｃとを有している。一方の鍔部１１ｂの基板接触面には端子電極Ｅ１〜Ｅ３（第１乃至第３の端子電極）が設けられている。これら端子電極Ｅ１〜Ｅ３は、ｙ方向（基板面内で磁心方向（ｘ方向）と垂直な第１の方向）の一端から他端に向って、この順で配置されている。また、他方の鍔部１１ｂの基板接触面には端子電極Ｅ４〜Ｅ６（第４乃至第６の端子電極）が設けられている。これら端子電極Ｅ４〜Ｅ６は、同じｙ方向の他端から一端に向ってこの順で配置されている。

板状コア１２は、ドラム型コア１１の鍔部１１ｂ，１１ｃの上部（基板接触面の反対側。図１では下側になっている。）を連結するように配置されている。本発明において板状コア１２を用いることは必須でないが、板状コア１２を用いることによって閉磁路を形成すれば、高い磁気結合を得ることが可能となる。ドラム型コア１１及び板状コア１２は磁性材料からなり、特に限定されないが、ＮｉＺｎ系フェライト材料を用いることが好ましい。ＮｉＺｎ系フェライトは透磁率が比較的高いだけでなく、導電性が低いことから端子電極を直接形成することができるからである。但し、端子電極が形成されない板状コア１２については、より透磁率の高いＭｇＺｎ系フェライト材料を用いることも可能である。

ワイヤＬ１〜Ｌ３はいずれも、図１及び図２に示すように、鍔部１１ｂから鍔部１１ｃに向って、鍔部１１ｂから見て時計回りに巻回されている。

ここで、ワイヤＬ１〜Ｌ３の巻き方について詳しく説明しておく。図３に示すように、ワイヤＬ１，Ｌ２，Ｌ３は２層構造で巻回されている。まず、ワイヤＬ１が巻芯部１１ａに単層巻きされており、１層目を構成している。なお、ワイヤＬ１のターン数は２ｎ（ｎは自然数）としている。次に、ワイヤＬ２，Ｌ３は１層目の上にバイファイラ巻きされており、２層目を構成している。なお、「バイファイラ巻き」とは２本のワイヤを交互に並べて単層巻きすることであり、ワイヤ間の磁気結合の向上という効果を有する巻き方である。ワイヤＬ２，Ｌ３のターン数は各ｎとしている。

ワイヤＬ１の両端は、熱圧着により端子電極Ｅ１，Ｅ６に接続される。同様に、ワイヤＬ２の両端は、熱圧着により端子電極Ｅ２，Ｅ４に接続される。また、ワイヤＬ３の両端は、熱圧着により端子電極Ｅ３，Ｅ５に接続される。この接続により、図３に示すような端子電極とワイヤとの接続関係が得られる。すなわち、ワイヤＬ１は端子電極Ｅ１及びＥ６間に設けられたコイルを構成し、ワイヤＬ２は端子電極Ｅ２及びＥ４間に設けられたコイルを構成し、ワイヤＬ３は端子電極Ｅ３及びＥ５間に設けられたコイルを構成する。

次に、図４は、バルントランス１０が実装されるプリント基板５０の平面図である。

図４に示すプリント基板５０上の領域５１はバルントランス１０の搭載領域である。同図に示すように、搭載領域５１には５つのランドパターン５２〜５６が設けられている。ランドパターン５２は不平衡伝送線路ＰＬに接続されるパターンであり、バルントランス１０の端子電極Ｅ１に接続される。ランドパターン５３はグランドプレーンＧＮＤに接続されるパターンであり、バルントランス１０の端子電極Ｅ６に接続される。ランドパターン５４はパワープレーンＰＰに接続されるパターンであり、バルントランス１０の端子電極Ｅ２及びＥ５に共通接続される。ランドパターン５５，５６は一対の平衡伝送線路ＳＴＬ，ＳＢＬに接続されるパターンであり、それぞれバルントランス１０の端子電極Ｅ３，Ｅ５に接続される。

このようなレイアウトにより、不平衡伝送線路ＰＬを搭載領域５１から見て矢印Ａの方向へ直線的に形成することができるとともに、一対の平衡伝送線路ＳＴＬ，ＳＢＬを搭載領域１５０から見て矢印Ｂの方向へ平行且つ直線的に形成することができる。これにより、プリント基板上における配線パターンの迂回などが不要となることから、配線パターンの占有面積が必要以上に増大することがなく、しかも、配線パターンの対称性を確保することが可能となる。これにより、装置全体の小型化と信号品質の向上を両立させることが可能となる一方、基板面内での設置に方向性が出る。

図５は、以上のような構成及び接続により実現されるバルントランス１０の等価回路を示す図である。

図５に示すように、ワイヤＬ１はバルントランス１０の一次巻線Ｐ１を構成し、ワイヤＬ２，Ｌ３はバルントランス１０の二次巻線Ｐ２を構成する。これらは互いに磁気結合し、不平衡伝送線路ＰＬから端子電極Ｅ１に入力される不平衡信号を平衡信号に変換して、端子電極Ｅ３及びＥ４から平衡伝送線路ＳＴＬ，ＳＢＬに出力する。なお、端子電極Ｅ２，Ｅ５は、バルントランス１０の中間タップを構成する。

さて、バルントランス１０では、ドラム型コア１１の巻芯部１１ａは、一対の鍔部１１ｂ，１１ｃに対し、基板５０面内で磁心方向と垂直な方向（ｙ方向）に偏心している。これにより、バルントランス１０は、低コストで確実な実装方向マークを有している。以下、詳細に説明する。

図６は、巻芯部１１ａの偏心の説明図である。図６（ａ）はバルントランス１０の略底面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ'線略断面図であり、図６（ｃ）はバルントランス１０の略側面図である。図６（ｂ）は図６（ｃ）のＣ−Ｃ'線略断面図にもなっている。なお、図６ではワイヤＬ１〜Ｌ３は省略している。

図６（ｂ）には、巻芯部１１ａの中心Ｃａと鍔部１１ｂの中心Ｃｂとを示している。同図に示すように、巻芯部１１ａの中心Ｃａは、鍔部１１ｂの中心Ｃｂに対して、ｙ方向に所定距離ｄ１、ｚ方向（基板面と垂直な第２の方向）に所定距離ｄ２だけ偏心している。また、中心Ｃａは、ｙ方向については端子電極Ｅ１，Ｅ６の設置されている端部寄りに、ｚ方向については板状コア１２に近づく方向（基板５０から離れる方向）に偏心している。

巻芯部１１ａの中心Ｃａを以上のように偏心させているので、バルントランス１０は、ドラム型コア１１を見るだけで、鍔部上の端子電極の形成面と、該形成面内における端子電極Ｅ１，Ｅ６の位置とが理解されることになる。このことは、巻芯部１１ａの偏心方向が実装方向マークとして機能することを意味する。したがって、実装方向マークを付す工程が不要になり、低コストで確実な実装方向マークを有するバルントランスが提供できることになる。

また、巻芯部１１ａの中心Ｃａを基板５０から離れる方向に偏心させているので、基板５０からワイヤＬ１〜Ｌ３までの距離が確保される。したがって、半田の飛散等によるワイヤＬ１〜Ｌ３へのダメージを防ぐことも可能になる。

さらに、巻芯部１１ａの中心Ｃａを端子電極Ｅ１，Ｅ６の設置されている端部寄りに偏心させているので、偏心させない場合に比べ、ワイヤＬ１が長く、ワイヤＬ２，Ｌ３が短くなる。したがって、一次巻線（ワイヤＬ１）と二次巻線（ワイヤＬ２，Ｌ３）の線長を近づけることができるので、中間タップの存在によって生ずる一次巻線と二次巻線のインダクタンスのアンバランスを改善できる。

なお、所定距離ｄ１，ｄ２は、実装方向マークとしては、０．１ｍｍ以上あれば十分である。ドラム型コア１１にワイヤＬ１〜Ｌ３を巻回する際には自動巻き装置を用いるが、０．１ｍｍ程度の偏心があれば、自動巻き装置によって偏心方向を自動判別することが可能になるからである。

次に、バルントランス１０の製造方法について説明する。

図７及び図８は、バルントランス１０の製造方法の説明図である。

まず初めに、例えばフェライト粉末を金型で加圧成形し、この成形品を高温下で焼成することにより、ドラム型コア１１を作製する（図７（ａ））。巻芯部１１ａの偏心は、金型を偏心させておくことによって実現する。

次に、ドラム型コア１１の鍔部１１ｂ，１１ｃに、メッキ又はスクリーン印刷により、端子電極Ｅ１〜Ｅ６を形成する（図７（ｂ））。そして、ドラム型コア１１の巻芯部１１ａにワイヤＬ１〜Ｌ３を巻回し、必要に応じてこれらの端部の絶縁被膜を剥離した上で、対応する端子電極Ｅ１〜Ｅ６に熱圧着（溶接により接着）する（図８（ａ））。最後に、ドラム型コア１１と同様にして作製した板状コア１２をドラム型コア１１に貼り付け、バルントランス１０は完成する（図８（ｂ））。

なお、バルントランス１０の完成後、巻芯部１１ａの偏心方向から実装方向を判定し、例えば板状コア１２の表面に実装方向を示すマークを付することとしてもよい。図９には、こうして付される実装方向マーク２０の例を示している。図９は、バルントランス１０の上面透視図であり、実装方向マーク２０は、板状コア１２の上面の端子電極Ｅ４〜Ｅ６側に付されている。

この場合の実装方向判定は、偏心方向に基づいて行うことができる。したがって、外観から巻線状態を判別するのに比べれば、誤って判定するおそれは格段に減少する。また、偏心方向に基づいて行う実装方向判定は低コストで実現できるので、実装方向マークを付す工程を行うとしても、低コスト化で実現できることになる。

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。

本発明の好ましい実施の形態による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バルントランスの図１Ａ−Ａ'線略断面図である。本発明の好ましい実施の形態によるバルントランスの各端子電極とワイヤとの結線を説明するための模式図である。本発明の好ましい実施の形態によるバルントランスが実装されるプリント基板の平面図である。本発明の好ましい実施の形態によるバルントランスの等価回路を示す図である。本発明の好ましい実施の形態による巻芯部の偏心の説明図である。（ａ）は本発明の好ましい実施の形態によるバルントランスの略底面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線略断面図であり、（ｃ）は本発明の好ましい実施の形態によるバルントランスの略側面図である。（ｂ）は（ｃ）のＣ−Ｃ'線略断面図にもなっている。本発明の好ましい実施の形態によるバルントランスの製造方法の説明図である。本発明の好ましい実施の形態によるバルントランスの製造方法の説明図である。本発明の好ましい実施の形態による実装方向マークを示す図である。本発明の背景技術によるバルントランスの外観を示す略斜視図である。本発明の背景技術によるバルントランスの各端子電極とワイヤとの結線を説明するための模式図である。

符号の説明

Ｅ１〜Ｅ６端子電極
Ｌ１〜Ｌ３ワイヤ
Ｐ１一次巻線
Ｐ２二次巻線
ＰＬ不平衡伝送線路
ＳＴＬ，ＳＢＬ平衡伝送線路
１０バルントランス
１１ドラム型コア
１１ａ巻芯部
１１ｂ，１１ｃ鍔部
１２板状コア
２０実装方向マーク
５０基板
５１搭載領域
５２〜５６ランドパターン

Claims

巻芯部及び前記巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部を有するドラム型コアを有し、基板面内での設置に方向性があるバルントランスであって、
前記巻芯部は、前記一対の鍔部に対し、前記基板面内で磁心方向と垂直な第１の方向に偏心していることを特徴とするバルントランス。
前記巻芯部は、前記一対の鍔部に対し、前記基板面と垂直な第２の方向にも偏心していることを特徴とする請求項１に記載のバルントランス。
前記一対の鍔部の一方に、前記第１の方向の一端から他端に向ってこの順で配置された第１乃至第３の端子電極と、
前記一対の鍔部の他方に、前記第１の方向の他端から一端に向ってこの順で配置された第４乃至第６の端子電極と、
前記巻芯部に巻回され、両端が前記第１及び第６の端子電極にそれぞれ接続された第１のワイヤと、
前記巻芯部に巻回され、両端が前記第２及び第４の端子電極にそれぞれ接続された第２のワイヤと、
前記巻芯部に巻回され、両端が前記第３及び第５の端子電極にそれぞれ接続された第３のワイヤとを備え、
前記巻芯部は、前記一対の鍔部に対し、前記第１の方向の一端寄りに偏心していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルントランス。