JP5998611B2 - コイルユニット、基板ユニット、及び電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリントコイルを積層させてなるコイルユニット、当該コイルユニットが主回路基板に対して取り付けられた基板ユニット、及び、当該基板ユニットを含んで構成される電源装置に関する。

電源装置は、スイッチング素子となる半導体、フェライトコアを用いたトランス、インダクタ等の巻線類、そして、これらの電子部品に対して電気的及び機械的に接続される主回路基板、及び、これらの電子部品を制御するための制御基板等により構成される。

これらの電子部品のうち、コアの周囲に巻線を巻回させることにより得られるコイル部品は、容量を大きくするためには巻線の線幅を高容量に耐えうる太さにする必要がある。また、１次側と２次側の昇圧・降圧比を大きくするためには、巻線の巻回数を増やす必要がある。そのため、大容量、または昇圧・降圧比の大きいコイル部品を作成しようとすると、コイル部品が大型化するという問題がある。これに対して、導体パターンが絶縁基板にプリントされた平板コイルを積層したプリントコイル積層体を用いることでコイル部品の小型化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−９９１２３号公報

特許文献１のプリントコイルでは、平板コイルを積層した後に、棒材からなる接続用の端子をはんだ付けすることにより、積層された平板コイルの導体間の接続が行われる。しかしながら、特許文献１記載のプリントコイルのように棒材からなる端子をはんだ付けしようとすると、積層された平板コイルの両面側からはんだ付けをする必要がある。したがって、はんだ付けを含む組み立て作業が煩雑になるという課題があった。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、積層されたプリントコイル間の接続が容易であるコイルユニット、当該コイルユニットが主回路基板に対して取り付けられた基板ユニット、及び、当該基板ユニットを含んで構成される電源装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るコイルユニットは、平板状の基板の内部に導体パターンが形成された第１プリントコイル基板と、当該第１プリントコイル基板の上方に積層され、平板状の基板の内部に導体パターンが形成された第２プリントコイル基板と、Ｕ字形状をなす導体を含んで構成され、前記第１プリントコイル基板における導体パターンと、前記第２プリントコイル基板における導体パターンとを電気的に接続するＵ字端子と、を備え、前記第１プリントコイル基板は、前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第１接続端子部を備え、前記第２プリントコイル基板は、前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第２接続端子部を備え、前記Ｕ字端子の２つの開放端は、前記第２プリントコイル基板の上方側から前記第１接続端子部及び前記第２接続端子部に対してそれぞれ挿通されていることを特徴とする。

上記のコイルユニットでは、第２プリントコイル基板の上面側から挿通されたＵ字端子によって、第１プリントコイル基板と第２プリントコイル基板とが電気的に接続される。ここで、上記のコイルユニットにおいては、両者の接続においてＵ字端子が用いられているため、端子の固定をする際のはんだ付けを第１プリントコイル基板の下面側から行うことにより達成される。したがって、一方の面からのみのはんだ付けによりプリントコイル間の接続が達成され、プリントコイル間の接続に係る作業量が低減される。

ここで、前記Ｕ字端子と同一形状をなす第１外部用Ｕ字端子と第２外部用Ｕ字端子とをさらに備え、前記第１プリントコイル基板は、前記導体パターンのうち、前記第１接続端子部と接続する側とは異なる位置において、前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第１外部用端子部を備え、前記第２プリントコイル基板は、前記導体パターンのうち、前記第２接続端子部と接続する側とは異なる位置において、前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第２外部用端子部を備え、前記第１外部用端子部には、前記第２プリントコイル基板の上面側から前記第１外部用Ｕ字端子の２つの開放端のうちの一方が挿通されていて、前記第２外部用端子部には、前記第２プリントコイル基板の上方側から前記第２外部用Ｕ字端子の２つの開放端のうちの一方が挿通されている態様とすることができる。

上記の構成によれば、Ｕ字端子と同一形状をなす第１外部用Ｕ字端子と第２外部用Ｕ字端子とを用いて、外部との接続を行う端子を設けられるため、プリントコイル間の接続と同時に外部回路との接続のための端子の形成を行うことができる。また、第１外部用Ｕ字端子と第２外部用Ｕ字端子は、プリントコイル間の接続に用いられるＵ字端子と同一形状であることで、異形の部品を新たに作成することもなく、作業量の低減が達成される。

また、前記Ｕ字端子は、前記開放端側とは逆側において前記導体を覆うと共に前記２つの開放端を前記第１接続端子部及び前記第２接続端子部に対して挿通した際に前記第２プリントコイル基板と当接する当接面を有する樹脂部をさらに備える態様とすることができる。

上記のように、第２プリントコイル基板に対して当接する樹脂部を有することで、Ｕ字端子を取り付けた際に、第１プリントコイル基板、第２プリントコイル基板、及びＵ字端子をより確実に固定をすることができる。

また、前記樹脂部は、前記第１外部用Ｕ字端子と前記第２外部用Ｕ字端子との少なくとも一方の導体を覆うように一体成型されている態様とすることもできる。

上記のようにＵ字端子と、第１外部用Ｕ字端子と第２外部用Ｕ字端子との少なくとも一方が一体成型されていることで部品点数の低減が図られる。

また、前記樹脂部は、前記第２プリントコイル基板との当接面において前記導体の周囲に凹部が形成されている態様とすることもできる。

上記のように導体の周囲に凹部が形成されていることで、Ｕ字端子を固定するためのはんだ付けにおいて、樹脂部がはんだ形状に影響を与えることを回避することができるため、より好適なはんだ付けを行うことができる。

また、本発明に係る基板ユニットは、上記のコイルユニットと、前記コイルユニットの第１プリントコイル基板の下面側に設けられた主回路基板と、を備え、前記第１外部用Ｕ字端子のうち前記第１外部用端子部と挿通されていない側の開放端、及び、前記第２外部用Ｕ字端子のうち前記第２外部用端子部と挿通されていない側の開放端は、前記主回路基板に設けられて、当該主回路基板内に設けられた導体パターンと電気的に接続された接続用貫通孔に挿通されて、前記主回路基板内に設けられた導体パターンと接続する態様とすることができる。

ここで、前記Ｕ字端子、前記第１外部用Ｕ字端子、及び前記第２外部用Ｕ字端子の開放端の長さは、前記第１プリントコイル基板、前記第２プリントコイル基板及び前記主回路基板の厚さの総和よりも長く、前記主回路基板は、前記Ｕ字端子、前記第１外部用Ｕ字端子、及び前記第２外部用Ｕ字端子の開放端のうち、前記接続用貫通孔に挿通されていない開放端がそれぞれ挿通される逃し孔をさらに備え、前記開放端を挿通した際に前記開放端の側面と前記逃し孔との内面とが離間している態様としてもよい。

上記のように、開放端の長さを揃える一方で、主回路基板において逃し孔を備えることで、主回路基板に当接するか否かに応じてＵ字端子の開放端の長さを調整する必要がなくなり、基板ユニットへの取付けが可能となる。

また、本発明に係る電源装置は、上記の基板ユニットと、前記基板ユニットを収容する筺体と、を備え、前記基板ユニットの下面側は前記筺体の底面と接するように取り付けられていることを特徴とする。

このように、基板ユニットの下面側が筺体の底面と接するように取り付けられることで、基板ユニットで発生した熱を好適に筺体側へ放熱することができる。

ここで、前記基板ユニットは、前記第１プリントコイル基板、前記第２プリントコイル基板及び前記主回路基板の積層方向に沿って、前記筺体の底面に対して押圧部材により押圧されている態様としてもよい。

上記のように押圧部材によって押圧されることで、基板ユニットと筺体との当接をより確実に達成することができ、放熱効果をさらに高めることができる。

本発明によれば、積層されたプリントコイル間の接続が容易であるコイルユニット、当該コイルユニットが主回路基板に対して取り付けられた基板ユニット、及び、当該基板ユニットを含んで構成される電源装置が提供される。

本実施形態に係る電源装置の概略構成を示す分解斜視図である。 図２（ａ）Ｕ字端子を構成するＵ字板を説明する概略斜視図であり、図２（ｂ）は、Ｕ字端子を構成する樹脂部を説明する概略斜視図である。 図３（ａ）は、Ｕ字板と樹脂部とを組み合わせたＵ字端子の構成を説明する概略斜視図であり、図３（ｂ）は、Ｕ字端子の正面図である。 主回路基板２０、プリントコイル基板３０，４０、Ｕ字端子５０Ａ，５０Ｂの構成を説明する概略分解斜視図である。 主回路基板２０、プリントコイル基板３０，４０、Ｕ字端子５０Ａ，５０Ｂにおける回路構成を説明する図であり、図４に回路パターンを追加した図である。 プリントコイル基板３０，４０及びＵ字端子５０Ａ，５０Ｂからなるコイルユニット１Ａの下面側からの斜視図である。 基板ユニット１Ｂの概略斜視図である。 図７の基板ユニット１Ｂの下面側からの斜視図である。 電源装置１の斜視図である。 電源装置１の断面図の切断面を説明する図である。 図１０のXI-XI断面図である。 図１０のXII-XII断面図である。 図１０のXIII-XIII断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る電源装置の概略構成を示す分解斜視図である。本実施形態に係る電源装置１は、筺体１０、主回路基板２０、プリントコイル基板３０（第１プリントコイル基板）、プリントコイル基板４０（第２プリントコイル基板）、Ｕ字端子５０（５０Ａ，５０Ｂ）、フェライトコア６０（６０Ａ，６０Ｂ），６１（６１Ａ，６１Ｂ）、バネ支持具７０（７０Ａ，７０Ｂ）を含んで構成される。電源装置１は、制御回路等が搭載された主回路基板２０を含む電源装置を構成する各部品がケースに収容された構成を備える。具体的には、入力コンデンサ、スイッチング素子、メイントランス、チョークインダクタ、出力コンデンサ等が収容され、これらの部品が、主回路基板２０のパターンや、バスバー等の導電部材により接続されることで、例えばＤＣ−ＤＣコンバータとして機能する。

なお、筺体１０は、電源装置１の金属製ケースの一部を構成する。電源装置１では、筺体１０の内部に上記の電気部品を収容した後にこれをカバーで覆われる。筺体１０の底面側には、筺体１０を冷却するための放熱フィンが設けられていて、放熱フィンは、空冷により冷却される。これにより、筺体１０が冷却され、上面側に載置された電源装置１の各部品が冷却される。すなわち、筺体１０は、電源装置１を構成する電気部品からの熱を放熱するヒートシンクとして機能する。

電源装置１では、主回路基板２０に対して、厚さ方向に積層された２枚のプリンコイル基板３０，４０がＵ字端子５０によって固定されて、これらがフェライトコア６０，６１により挟み込まれることで、インダクタを構成している点を特徴とする。また、主回路基板２０、プリントコイル基板３０，４０を、バネ支持具７０によって筺体１０側へ固定することも特徴である。以下、上記の構成について詳細に説明をする。

図２（ａ）は、Ｕ字端子５０を構成するＵ字板５１Ａ〜Ｃを説明する概略斜視図であり、図２（ｂ）は、Ｕ字端子５０を構成する樹脂部５５を説明する概略斜視図である。また、図３（ａ）は、Ｕ字板５１と樹脂部５５とを組み合わせたＵ字端子５０の構成を説明する概略斜視図であり、図３（ｂ）は、Ｕ字端子５０の正面図である。

Ｕ字端子５０は、３枚のＵ字板５１（５１Ａ〜Ｃ）を樹脂部５５と組み合わせることで構成される。Ｕ字板５１Ａ〜Ｃは金属からなる平板をＵ字状（コの字形状）に打ち抜くことで形成され、それぞれ平行に配置された略長方形状の２つの端子部となる開放端５２と２つの開放端５２の一端側を接続する接続部５３とにより構成される。Ｕ字板の２つの開放端５２は、その長さが等しくされていて、断面が扁平な長方形となっている。Ｕ字端子５０には、図３（ａ）に示すように、３枚のＵ字板５１Ａ〜Ｃが接続部５３を上方にして同一平面上に配置した状態で、後述の樹脂部５５に取り付けられる。

Ｕ字端子５０の樹脂部５５は、Ｕ字板５１Ａが固着される略直方体形状を有する樹脂部５５Ａと、Ｕ字板５１Ｂが固着される略直方体形状を有する樹脂部５５Ｂと、Ｕ字板５１Ｃが固着される略直方体形状を有する樹脂部５５Ｃとが長手方向の端部同士を接続するように形成されたものであり、同一形状を有する樹脂部５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃがこの順で直列に接続される。樹脂部５５Ａを用いてその構成を説明すると、略直方体形状の樹脂部５５Ａにおいて上面から下面に貫通するように、正面から見た場合に逆Ｕ字形状となる貫通孔５６が設けられている。貫通孔５６は、上面側の端部は１つの略長方形状である一方、貫通孔５６の中央付近で分岐が形成され、下面側の端部では２つの開口が設けられる。

貫通孔５６の内部に設けられて樹脂部５５Ａの上面に平行な分岐面５６ａは、Ｕ字板５１Ａにおいて、接続部５３において２つの開放端５２に挟まれて形成された下面５３ａが当接するように形成されている。また、貫通孔５６において分岐面５６ａより下方に形成される２つの孔部５７は、Ｕ字板５１Ａの２つの開放端５２が貫通するように形成されている。また、樹脂部５５Ａの下面のうち、孔部５７の下面側の端部周辺は、正面から見たときに端面が下面全体よりも上部に形成されるような凹部５８がそれぞれ形成されている。また、樹脂部５５Ａと５５Ｂとの間、樹脂部５５Ｂと５５Ｃとの間には、正面側と裏面側とに溝５４が形成されている。この溝５４が形成されていることで、Ｕ字板５１Ａ〜５１Ｃを一体成型した後に、これを溝５４に沿って分離することで、例えばＵ字板５１Ａと樹脂部５５ＡとからなるＵ字端子を形成することが可能となる。

上記のＵ字板５１Ａ〜Ｃと樹脂部５５Ａ〜Ｃとを組み合わせることによって、Ｕ字端子５０が形成される。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、樹脂部５５Ａ〜Ｃのそれぞれに形成された貫通孔５６に対して、Ｕ字板５１Ａ〜Ｃを接続部５３が上方となる状態で挿入した構成となる。すると、Ｕ字板５１Ａ〜Ｃにおける接続部５３の下面５３ａが、樹脂部５５Ａ〜Ｃにおける貫通孔５６内部の分岐部５６ａと当接する位置で固定される。これにより、樹脂部５５Ａ〜Ｃの上面から、Ｕ字板５１Ａ〜Ｃの接続部５３の上方側が露出すると共に、樹脂部５５Ａ〜Ｃの下面の凹部５８から、Ｕ字板５１Ａ〜Ｃの２つの端子部がそれぞれ下方に突出し、Ｕ字端子の開放端側の端子５９Ａ〜５９Ｆを形成する構成となる。すなわち、下面から下方に突出する端子部５９Ａ〜５９Ｆの周囲においてそれぞれ凹部５８が形成されている。

なお、Ｕ字端子５０は、樹脂部５５Ａ〜Ｃが一体化された樹脂部５５をモールド成型し、これに対してＵ字板５１Ａ〜Ｃを挿入して取り付けることによって形成してもよいし、Ｕ字板５１Ａ〜Ｃを並べて配置した金型に対して樹脂をインサートモールド成型することによって形成することもできる。

次にこのＵ字端子５０により固定する主回路基板２０及びプリントコイル基板３０，４０について説明する。

本実施形態に係る電源装置１では、図１に示すように、主回路基板２０、プリントコイル基板３０，４０、Ｕ字端子５０Ａ，５０Ｂ、及び２つのフェライトからなるＵ型コア６０Ａ，６０Ｂ及びＩ型コア６１Ａ，６１Ｂにより、２つのトランスが形成される。

図４は、主回路基板２０、プリントコイル基板３０，４０、Ｕ字端子５０Ａ，５０Ｂの構成を説明する概略分解斜視図である。また、図５は、主回路基板２０、プリントコイル基板３０，４０、Ｕ字端子５０Ａ，５０Ｂにおける回路構成を説明する図であり、図４に回路パターンを追加した図である。

主回路基板２０は、絶縁材料からなるベース板の表裏面に導体からなる回路パターンを形成し、さらに樹脂等の絶縁材料により回路パターンを覆うことにより形成される。回路パターンの導体は、主回路基板２０に対して接続する半導体素子等の電子部品に対して接続されて、電源装置１における電源回路を構成する。

本実施形態に係る主回路基板２０には、Ｕ型コア６０Ａの脚部を挿通するための２つの貫通孔２１Ａ，２１Ｂ、Ｕ型コア６０Ｂの脚部を挿通するための２つの貫通孔２１Ｃ，２１Ｄが設けられている。これらの貫通孔２１Ａ〜２１Ｄの周囲に回路パターンが形成されているが、具体的な回路パターンについては後述する。

主回路基板２０には、２つの貫通孔２１Ａ，２１Ｂの配列に沿うように、６つの貫通孔２２Ａ〜２２Ｆが設けられている。同様に、２つの貫通孔２１Ｃ，２１Ｄの配列に沿うように、６つの貫通孔２３Ａ〜２３Ｆが設けられている。また、貫通孔２１Ａ〜Ｄの配列に沿って、貫通孔２３Ａ〜２３Ｆとは反対側に、バネ支持具７０を取り付けるための開孔２４Ａ，２４Ｂが設けられている。

主回路基板２０における６つの貫通孔２２Ａ〜２２Ｆの間隔は、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ａ〜５９Ｆの間隔と対応している。すなわち、端子５９Ａ〜５９Ｆを貫通孔２２Ａ〜２２Ｆに挿通可能な構成となっている。６つの貫通孔のうち、貫通孔２２Ａ，２２Ｃは、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ａ，５９Ｃを挿入したときに貫通孔２２Ａ，２２Ｃの内面が端子５９Ａ，５９Ｃの表面と接するような内径とされている。そして、主回路基板２０内の回路パターンを形成する導体の端部が貫通孔２２Ａ，２２Ｃの内面に露出することで、Ｕ字端子５０Ａを取り付けた際に貫通孔２２Ａ内の導体と端子５９Ａとが接続し、貫通孔２２Ｃ内の導体と端子５９Ｃとが接続可能とされている。一方、貫通孔２２Ｂ，２２Ｄ〜２２Ｆの内径は、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｂ，５９Ｄ〜５９Ｆよりも大きくされている。

主回路基板２０上に載置されるプリントコイル基板３０は、略長方形状の平板形状であって、絶縁材料からなるベース板の表裏面に導体からなる回路パターンを形成し、さらに樹脂等の絶縁材料により回路パターンを覆うことにより形成される。また、プリントコイル基板３０には、Ｕ型コア６０Ａの脚部を挿通するための２つの貫通孔３１Ａ，３１Ｂ、Ｕ型コア６０Ｂの脚部を挿通するための２つの貫通孔３１Ｃ，３１Ｄが設けられていて、貫通孔３１Ａ〜３１Ｄの周囲に回路パターンが形成されている。

プリントコイル基板３０には、貫通孔３１Ａ〜３１Ｄが一列に並ぶ基板長手方向に延びる長辺のうちの一方から外方に突出する凸部３０１〜３０４が設けられていて、凸部３０１〜３０４のそれぞれにおいて、貫通孔から形成される接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆを備える。これらの接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆは、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｄ，５９Ｆ及びＵ字端子５０Ｂの端子５９Ｄ，５９Ｆに対応する位置に設けられている。すなわち、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｄ，５９Ｆ、及び、Ｕ字端子５０Ｂの端子５９Ｄ，５９Ｆは、接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆにそれぞれ挿通可能な構成となっている。

また、接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆの内部では、それぞれ回路パターンを形成する導体の端部が貫通孔の内面に露出している。したがって、接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆに対してＵ字端子５０Ａ，５０Ｂが挿通された場合、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｄと接続端子部３２Ｄ内の導体とが接続し、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｆと接続端子部３２Ｆ内の導体とが接続する。同様に、Ｕ字端子５０Ｂの端子５９Ｄと接続端子部３３Ｄ内の導体とが接続し、Ｕ字端子５０Ｂの端子５９Ｆと接続端子部３３Ｆ内の導体とが接続する。

プリントコイル基板４０は、プリントコイル基板３０の上面に積層され、略長方形状の平板形状であって、絶縁材料からなるベース板の表裏面に導体からなる回路パターンを形成し、さらに樹脂等の絶縁材料により回路パターンを覆うことにより形成される。また、プリントコイル基板４０には、Ｕ型コア６０Ａの脚部を挿通するための２つの貫通孔４１Ａ，４１Ｂ、Ｕ型コア６０Ｂの脚部を挿通するための２つの貫通孔４１Ｃ，４１Ｄが設けられていて、貫通孔４１Ａ〜４１Ｄの周囲に回路パターンが形成されている。

プリントコイル基板４０には、貫通孔４１Ａ〜４１Ｄが一列に並ぶ基板長手方向に延びる長辺のうちの一方から外方に突出する凸部４０１〜４０４が設けられていて、凸部４０１〜４０４のそれぞれにおいて、貫通孔から形成される接続端子部４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅを備える。これらの接続端子部４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅは、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｂ，５９Ｅ及びＵ字端子５０Ｂの端子５９Ｂ，５９Ｅに対応する位置に設けられている。すなわち、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｂ，５９Ｅ及びＵ字端子５０Ｂの端子５９Ｂ，５９Ｅは、接続端子部４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅにそれぞれ挿通可能な構成となっている。

また、接続端子部４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅの内部では、それぞれ回路パターンを形成する導体の端部が貫通孔の内面に露出している。したがって、接続端子部４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅに対してＵ字端子５０Ａ，５０Ｂが挿通された場合、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｂと接続端子部４２Ｂ内の導体とが接続し、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｅと接続端子部４２Ｅ内の導体とが接続する。同様に、Ｕ字端子５０Ｂの端子５９Ｂと接続端子部４３Ｂ内の導体とが接続し、Ｕ字端子５０Ｂの端子５９Ｅと接続端子部４３Ｅ内の導体とが接続する。

このように、プリントコイル基板３０及びプリントコイル基板４０における接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆ，４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅ、及びこれらの接続端子部を形成する凸部３０１〜３０４，４０１〜４０４は、上面からみたときにその位置が互いに異なっている。

ここで、図５を参照して、主回路基板２０及びプリントコイル基板３０，４０内に設けられた回路パターンについて説明をする。なお、本実施形態に係る電源装置１では、同一形状の回路パターンを有する２つのインダクタが設けられているため、ここでは、Ｕ型コア６０Ａ及びＩ型コア６１Ａにより構成される側のインダクタの周縁の回路パターンについて説明する。

まず、主回路基板２０には、貫通孔２２Ａに対してインダクタの外部Ｓから接続するパターンＬ１と、貫通孔２２Ｃに端部が設けられ、貫通孔２１Ａの周囲を平面視において右回りに１．５回転した後に、貫通孔２１Ｂの周囲を左回りに２回転した後に、インダクタの外部Ｇへ接続するパターンＬ２が設けられる。

また、プリントコイル基板３０には、接続端子部３２Ｆの内部にその一方の端部が設けられて、貫通孔３１Ｂの周囲を左回りに１．５回転した後に、貫通孔３１Ａの周囲を右回りに２回転し、接続端子部３２Ｄの内部に逆側の端部が設けられたパターンＬ３が形成される。

また、プリントコイル基板４０には、接続端子部４２Ｂの内部にその一方の端部が設けられて、貫通孔４１Ａの周囲を右回りに１．５回転した後に、貫通孔４１Ｂの周囲を左回りに２回転し、接続端子部４２Ｅの内部に逆側の端部が設けられたパターンＬ４が形成される。

主回路基板２０及びプリントコイル基板３０，４０に示された上記のパターンＬ１〜Ｌ４と、これらを接続するＵ字端子５０Ａとによって１本の回路が形成される。具体的には、インダクタの外部Ｓから入力された電流は、パターンＬ１を経て貫通孔２２Ａへ到達した後、Ｕ字端子５０ＡにおけるＵ字板５１Ａの端子５９Ａから端子５９Ｂを経由し、端子５９Ｂが挿通される接続端子部４２Ｂに到達する。そして、接続端子部４２Ｂから、プリントコイル基板４０内のパターンＬ４を流れた後に、接続端子部４２Ｅに到達する。続いて、Ｕ字端子５０ＡにおけるＵ字板５１Ｃの端子５９Ｅから端子５９Ｆを経由し、端子５９Ｆが挿通される接続端子部３２Ｆに到達する。そして、接続端子部３２Ｆからプリントコイル基板３０内のパターンＬ３を流れた後に、接続端子部３２Ｄに到達する。その後、Ｕ字端子５０ＡにおけるＵ字板５１Ｂの端子５９Ｄから端子５９Ｃを経由し、端子５９Ｃが挿通される主回路基板２０の貫通孔２２Ｃに到達する。そして、貫通孔２２Ｃから、主回路基板２０内のパターンＬ２を流れた後に、インダクタの外部Ｇへ到達する。これにより、主回路基板２０及びプリントコイル基板３０，４０に示された上記のパターンＬ１〜Ｌ４と、これらを接続するＵ字端子５９Ａとによって１本の回路は、合計１０．５ターンのコイルとして機能する。

このように、プリントコイル基板３０では、接続端子部３２ＤがＵ字板５１Ｂを介して外部の回路と接続する第１外部接続用端子部として機能する。また、プリントコイル基板４０では、接続端子部４２ＢがＵ字板５１Ａを介して外部の回路と接続する第２外部接続用端子部として機能する。また、第２接続端子部として機能する接続端子部４２Ｅと第１接続端子部として機能する接続端子部３２Ｆとを接続するＵ字板５３Ｃ（端子５９Ｅ，５９Ｆ）がプリントコイル基板間を接続するＵ字端子として機能し、貫通孔２２Ｃと接続端子部３２Ｄとを接続するＵ字板５１Ｂ（端子５９Ｃ，５９Ｄ）が第１外部用Ｕ字端子として機能し、貫通孔２２Ａと接続端子部４２Ｂとを接続するＵ字板５１Ａ（端子５９Ａ，５９Ｂ）が第２外部用Ｕ字端子として機能する。

次に、上記の構成を有する電源装置１の組み立て方法について説明する。まず、プリントコイル基板３０とプリントコイル基板４０とを積層し、プリントコイル基板３０の接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆ，４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅに対して、２つのＵ字端子５０Ａ，５０Ｂの端子を挿入する。そして、下面側から、接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，３３Ｄ，３３Ｆ，４２Ｂ，４２Ｅ，４３Ｂ，４３Ｅをはんだ付けすることによって、プリントコイル基板３０，４０とＵ字端子５０とを固定することにより、プリントコイル基板３０，４０及びＵ字端子５０からなるコイルユニットを形成する。その後、このコイルユニットを主回路基板２０に対して取り付け、Ｕ字端子と主回路基板とをはんだ付けにより固定をした後に、コイルユニットが取り付けられた主回路基板２０を筺体１０に対してバネ支持具７０により押圧しながら固定すると共にコアによって挟み込むことにより構成される。

図６は、プリントコイル基板３０，４０及びＵ字端子５０Ａ，５０Ｂからなるコイルユニット１Ａの下面側からの斜視図である。図６に示すように、プリントコイル基板３０，４０を積層した場合に、接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，４２Ｂ，４２Ｅを構成する凸部３０１，３０２，４０１，４０２は、平面視において互いに異なる位置に設けられる。そして、積層されたプリントコイル基板３０，４０に対してＵ字端子５０Ａを取り付ける。このとき、図６に示すように、端子５９Ｂが接続端子部４２Ｂを貫通し、端子５９Ｄが接続端子部３２Ｄを貫通し、端子５９Ｅが接続端子部４２Ｅを貫通し、端子５９Ｆが接続端子部３２Ｆを貫通する。その後、これらの４つの接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，４２Ｂ，４２Ｅに対して、下面側からはんだ付けがなされる。ここで、接続端子部４２Ｂに対してはんだ付けをする場合、樹脂部５５の下面側において端子５９Ｂの周囲に形成された凹部５８がはんだだまりとして機能し、良好な形状を有するはんだフィレットを形成し、はんだクラック等の接続不良を防止することができる。

次に、図７、図８を参照しながら、コイルユニット１Ａを主回路基板２０に対して取り付けた基板ユニット１Ｂについて説明する。図７は基板ユニット１Ｂの概略斜視図であり、図８は基板ユニット１Ｂの下面側からの斜視図である。図７及び図８に示すように、端子５９Ａ〜５９Ｆは、主回路基板２０の貫通孔２２Ａ〜２２Ｆに挿通される。このうち、貫通孔２２Ａ及び貫通孔２２Ｃでは、内面の導体が端子５９Ａ及び端子５９Ｃとそれぞれ当接する。一方、貫通孔２２Ｂ，２２Ｄ〜２２Ｆの内径は、Ｕ字端子５０Ａの端子５９Ｂ，５９Ｄ〜５９Ｆよりも大きくされていて、貫通孔２２Ｂ，２２Ｄ〜２２Ｆは逃げ孔として機能する。すなわち、貫通孔２２Ｂ，２２Ｄ〜２２Ｆの内面には導体が露出しておらず、端子５９Ｂ，５９Ｄ〜５９Ｆは、貫通孔２２Ｂ，２２Ｄ〜２２Ｆの内面と接触しない。本来、端子５９Ｂ，５９Ｄ〜５９Ｆは、主回路基板２０に含まれる導体とは接続する機能を必要としないため、端子の長さを短くすることも可能であるが、部品種数を減らすことを目的として、Ｕ字板５１Ａ〜５１Ｃとして同一形状の導体を用いるため、主回路基板２０に対して逃げ孔が設けられている。その後、貫通孔２２Ａ及び貫通孔２２Ｃに対して、下面側からはんだ付けがなされることで、貫通孔２２Ａ及び貫通孔２２Ｃの内面の導体が端子５９Ａ及び端子５９Ｃと電気的に接続されると共に、Ｕ字端子５０Ａが固定される。これにより基板ユニット１Ｂが形成される。

なお、主回路基板２０とプリントコイル基板３０との間、及びプリントコイル基板３０とプリントコイル基板４０との間における伝熱性を高めるため、主回路基板２０、プリントコイル基板３０，４０の表面に、合成グリスに金属酸化物等の熱伝導率が高い物質を混合することで得られるサーマルコンパウンドを塗布した上で、これらを積層してもよい。

次に、基板ユニット１Ｂを筺体１０に対して取り付けることで、電源装置１が組み立てられる。図９は、組み立てられた電源装置１を説明する概略斜視図である。また、図１０は、電源装置１の切断面を説明する図であり、図１１は、図１０のXI-XI断面図であり、図１２は、図１０のXII-XII断面図であり、図１３は、図１０のXIII-XIII断面図である。

図９〜１３に示すように、フェライトコア６０Ａの２本の脚部を、主回路基板２０の貫通孔２１Ａ，２１Ｂ、プリントコイル基板３０の貫通孔３１Ａ，３１Ｂ、プリントコイル基板４０の貫通孔４１Ａ，４１Ｂに挿通させて、筺体１０の底面に配置されたフェライトコア６１Ａと対向させて、フェライトコア６０，６１により基板ユニット１Ｂを挟み込む。さらに、主回路基板２０に設けられた開孔２４Ａ及び開孔２４Ｂを介して、バネ支持具７０Ａの支持部７１を筺体１０の底面に対して固定すると共に、開口２４Ａの上方に設けられた板バネ部７２によって、プリントコイル基板４０の上面側を押圧する。これにより、基板ユニット１Ｂ全体が筺体１０の底面に対して押圧されることになり、主回路基板２０は筺体１０の底面に当接した状態で固定される。

以上のように、本実施形態に係る電源装置１のコイルユニット１Ａでは、３枚のＵ字板５１Ａ〜５１Ｃが一体成型されたＵ字端子５０によって、プリントコイル基板３０，４０の間の電気的な接続が行われる。また、コイルユニット１Ａを構成するプリントコイル基板３０，４０と主回路基板２０との接続についてもＵ字端子５０によって行われる。ここで、接続にＵ字端子５０が用いられることで、Ｕ字端子５０を固定する際のはんだ付けは、プリントコイル基板３０の下面側から行われる。したがって、積層されたプリントコイル基板の両面から半田付けを行った従来の構成と比較して、一方の面からのみのはんだ付けによりプリントコイル間の接続が達成されることから、プリントコイル間の接続に係る作業量が低減される。

また、３枚のＵ字板５１Ａ〜５１Ｃは同一形状をなしていることから、部品の種類を増やすことなく、プリントコイル基板３０，４０の接続と、プリントコイル基板３０，４０と主回路基板２０との接続とを行う部材を作成することできるため、部品の種類を増やすことなく、主回路基板２０との接続を行うことができる。

また、Ｕ字端子５０が樹脂部５５を有することで、Ｕ字端子５０をプリントコイル基板３０，４０に対して取り付けた際に、樹脂部５５がプリントコイル基板４０に当接し、その後はんだ付けでこれを固定することができるため、Ｕ字端子５０による接続をより確実に行うことができる。

ここで、樹脂部５５には下面側（プリントコイル基板４０と当接する当接面）において、端子５９Ａ〜５９Ｆの周囲に凹部５８が形成されている。これにより、樹脂部５５がはんだ付けに影響を与えることなく、好適なはんだ付けを行うことができる。

また、本実施形態に係る電源装置１の基板ユニット１Ｂでは、主回路基板２０において、プリントコイル基板３０，４０と接続するための貫通孔だけでなく、逃し孔として機能する貫通孔をさらに備えていることで、Ｕ字端子５０の開放端の長さの調整が不要となり、基板ユニット１Ｂの組み立て作業の効率が向上する。

また、本実施形態に係る電源装置１では、基板ユニット１Ｂの下面側、すなわち主回路基板２０の下面側が筺体１０の底面と接するように取り付けられることから、基板ユニット１Ｂで発生した熱を好適に筺体１０側へ放熱することができる。

また、本実施形態に係る電源装置１では、プリントコイル基板３０，４０を２枚の基板について説明したが、巻数や容量に応じて、更に基板を積層させても良い。この場合、端子５９Ａ〜５９Ｆや接続端子部３２Ｄ，３２Ｆ，４２Ｂ，４２Ｆの間隔を狭めたり、プリントコイル基板の積層枚数に応じた凸部を設けたりすれば良い。

また、押圧部材として機能するバネ支持具７０によって基板ユニット１Ｂを積層方向から押圧することで、基板ユニット１Ｂと筺体１０との当接をより確実に達成することができ、放熱効果をさらに高めることができる。また、ネジ等により基板ユニット１Ｂを固定する場合と比較して、より簡便な作業により基板ユニット１Ｂの固定を達成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を用いることができる。例えば、本実施形態では、Ｕ字端子５０について、３枚のＵ字板を樹脂により一体成型したものを示しているが、これらが分離されたもの、すなわち、１枚のＵ字板から形成されていてもよい。また、本実施形態では、板金を打ち抜くことで得られたＵ字板を用いているが、例えば、棒状の導体部材をＵ字状に折り曲げることでＵ字端子を作成してもよい。

また、本実施形態では、ＵＩ型フェライトコアの周縁を巻回するように配置された導体パターンを接続する場合について説明したが、コアの形状や導体パターンは適宜変更することができる。

１…電源装置、１Ａ…コイルユニット、１Ｂ…基板ユニット、１０…筺体、２０…主回路基板、３０，４０…プリントコイル基板、５０…Ｕ字端子、６０、６１…フェライトコア。

Claims (9)

1. 主回路基板の上方に積層され、平板状の基板の内部に導体パターンが形成された第１プリントコイル基板と、
   当該第１プリントコイル基板の上方に積層され、平板状の基板の内部に導体パターンが形成された第２プリントコイル基板と、
   Ｕ字形状をなす導体を含んで構成され、前記第１プリントコイル基板における導体パターンと、前記第２プリントコイル基板における導体パターンとを電気的に接続するＵ字端子と、
   を備え、
   前記第１プリントコイル基板は、内部の前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第１接続端子部を備え、
   前記第２プリントコイル基板は、内部の前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第２接続端子部を備え、
   前記Ｕ字端子の２つの開放端は、前記第２プリントコイル基板における上方側から前記第１接続端子部及び前記第２接続端子部に対してそれぞれ挿通されている
   ことを特徴とするコイルユニット。
2. 前記Ｕ字端子と同一形状をなす第１外部用Ｕ字端子と第２外部用Ｕ字端子とをさらに備え、
   前記第１プリントコイル基板は、前記導体パターンのうち、前記第１接続端子部と接続する側とは異なる位置において、前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第１外部用端子部を備え、
   前記第２プリントコイル基板は、前記導体パターンのうち、前記第２接続端子部と接続する側とは異なる位置において、前記導体パターンと電気的に接続された貫通孔からなる第２外部用端子部を備え、
   前記第１外部用端子部には、前記第２プリントコイル基板の上方側から前記第１外部用Ｕ字端子の２つの開放端のうちの一方が挿通されていて、
   前記第２外部用端子部には、前記第２プリントコイル基板の上方側から前記第２外部用Ｕ字端子の２つの開放端のうちの一方が挿通されている
   ことを特徴とする請求項１記載のコイルユニット。
3. 前記Ｕ字端子は、前記開放端側とは逆側において前記導体を覆うと共に前記２つの開放端を前記第１接続端子部及び前記第２接続端子部に対して挿通した際に前記第２プリントコイル基板と当接する当接面を有する樹脂部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載のコイルユニット。
4. 前記Ｕ字端子は、前記開放端側とは逆側において前記導体を覆うと共に前記２つの開放端を前記第１接続端子部及び前記第２接続端子部に対して挿通した際に前記第２プリントコイル基板と当接する当接面を有する樹脂部をさらに備え、
   前記樹脂部は、前記第１外部用Ｕ字端子と前記第２外部用Ｕ字端子との少なくとも一方の導体を覆うように一体成型されていることを特徴とする請求項２記載のコイルユニット。
5. 前記樹脂部は、前記第２プリントコイル基板との当接面において前記導体の周囲に凹部が形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載のコイルユニット。
6. 請求項２又は４に記載のコイルユニットと、
   前記コイルユニットの第１プリントコイル基板の下面側に設けられた主回路基板と、を備え、
   前記第１外部用Ｕ字端子のうち前記第１外部用端子部と挿通されていない側の開放端、及び、前記第２外部用Ｕ字端子のうち前記第２外部用端子部と挿通されていない側の開放端は、前記主回路基板に設けられて、当該主回路基板内に設けられた導体パターンと電気的に接続された接続用貫通孔に挿通されて、前記主回路基板内に設けられた導体パターンと接続する
   ことを特徴とする基板ユニット。
7. 前記Ｕ字端子、前記第１外部用Ｕ字端子、及び前記第２外部用Ｕ字端子の開放端の長さは、前記第１プリントコイル基板、前記第２プリントコイル基板及び前記主回路基板の厚さの総和よりも長く、
   前記主回路基板は、前記Ｕ字端子、前記第１外部用Ｕ字端子、及び前記第２外部用Ｕ字端子の開放端のうち、前記接続用貫通孔に挿通されていない開放端がそれぞれ挿通される逃し孔をさらに備え、
   前記開放端を挿通した際に前記開放端の側面と前記逃し孔との内面とが離間している
   ことを特徴とする請求項６記載の基板ユニット。
8. 請求項６又は７記載の基板ユニットと、
   前記基板ユニットを収容する筺体と、を備え、
   前記基板ユニットの下面は前記筺体の底面と接するように取り付けられていることを特徴とする電源装置。
9. 前記基板ユニットは、前記第１プリントコイル基板、前記第２プリントコイル基板及び前記主回路基板の積層方向に沿って、前記筺体の底面に対して押圧部材により押圧されていることを特徴とする請求項８記載の電源装置。

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