JP6586370B2 - コイル実装用のリードフレーム及びコイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、コイル実装用のリードフレーム及びそのリードフレームを用いたコイルユニットに関するものである。

コアに巻線を施したコイルは、トランスを始めとする各種の用途に用いられている。中でも、環状のトロイダルコアに巻線を巻回したトロイダルコイルは、例えば、大電流の平滑化やノイズのフィルタリングに使用されるチョークコイル等に多く採用されている。この種のコイルを用いてＬＣ回路などの複合電子部品を構成する場合、コイルを回路体であるリードフレームに実装している。

リードフレームにコイルを実装する場合のコイルの向きとしては、主に２種類がある。１つは、周辺部に外部接続のための端子部を備えた平面状のリードフレーム本体に対し、コイル軸線を垂直な姿勢に設定した状態でコイルをリードフレームに実装する縦置き（コイル軸線を縦にした姿勢）であり、もう１つは、平面状のリードフレーム本体に対し、コイル軸線を平行な姿勢に設定した状態でコイルをリードフレームに実装する横置き（コイル軸線を横にした姿勢）である。

例えば、特許文献１には、縦置きにコイルを実装する場合の例が示されている。

縦置きか横置きかは用途等に応じて決定され、従来では、縦置きの場合は、材料取りの最初の段階から縦置き用に製作された専用のリードフレームが用いられ、横置きの場合は、材料取りの最初の段階から横置き用に製作された専用のリードフレームが用いられていた。

特開平２−３７８１３号公報

上述するように、従来では、コイルを縦置きする場合と横置きする場合とで、別々に製作されたリードフレームを用いていた。そのため、リードフレームを製作する場合の品番が増えていた。

本発明は、上記事情を考慮し、コイルの配置姿勢によらず、最終的にコイルを実装する前段階までの形状を統一することで、用意する品番を少なくすることができるコイル実装用のリードフレーム及びそのリードフレームを用いて構成したコイルユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明のコイル実装用のリードフレームは、周辺部に外部接続のための端子部を備えた平面状のリードフレーム本体の一部に、環状のコアに巻線を施したコイルを実装するためのコイル実装板部が設けられ、前記コイル実装板部が該コイル実装板部の前記リードフレーム本体に対する連結箇所の折り曲げの有無により、前記リードフレーム本体に垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢と、前記リードフレーム本体と平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢と、に選択可能とされていることを特徴とする。

請求項１のリードフレームは、コイル実装板部のリードフレーム本体に対する連結箇所が折り曲げられている場合、コイル実装板部がリードフレーム本体に垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢となったコイル縦置き姿勢用のリードフレームとなる。また、コイル実装板部のリードフレーム本体に対する連結箇所が折り曲げられていない場合、コイル実装板部がリードフレーム本体に平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢となったコイル横置き姿勢用のリードフレームとなる。

つまり、コイル縦置き姿勢用のリードフレームとコイル横置き姿勢用のリードフレームとの区別を、コイル実装板部のリードフレーム本体に対する連結箇所を折り曲げるか否か（折り曲げの有無）だけによって決めることができる。従って、折り曲げを加える前の段階のリードフレーム形状をコイルの配置姿勢によらず共通化することができ、コイルを最終的に実装する前段階のリードフレームの品番を増やす必要がなくなる。また、コイル実装板部に対するコイルのリード線の接合箇所の配置を一定にすることで、配置姿勢によらず同一のコイルを使用できるようになる。

請求項２の発明のコイルユニットは、請求項１に記載のコイル実装用のリードフレームの前記コイル実装板部に、環状のコアに巻線を施したコイルが実装されたコイルユニットであって、前記コイル実装板部の前記リードフレーム本体に対する連結箇所に折り曲げが施されることで、前記コイル実装板部が前記リードフレーム本体に垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢とされており、このコイル実装板部に、軸線を前記リードフレーム本体に垂直な姿勢に設定した状態で前記コイルが実装されていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、コイル実装板部のリードフレーム本体に対する連結箇所に折り曲げを施し、このコイル実装板部にコイルを実装することにより、コイルを縦置きしたコイルユニットを得ることができる。

請求項３の発明のコイルユニットは、請求項１に記載のコイル実装用のリードフレームの前記コイル実装板部に、環状のコアに巻線を施したコイルが実装されたコイルユニットであって、前記コイル実装板部の前記リードフレーム本体に対する連結箇所に折り曲げが施されないことで、前記コイル実装板部がリードフレーム本体に平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢とされており、このコイル実装板部に、軸線を前記リードフレーム本体に平行な姿勢に設定した状態で前記コイルが実装されていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、コイル実装板部のリードフレーム本体に対する連結箇所に折り曲げを施さずに、そのままコイル実装板部にコイルを実装することにより、コイルを横置きしたコイルユニットを得ることができる。

請求項１の発明によれば、折り曲げを加える前の段階のリードフレーム形状をコイルの配置姿勢によらず共通化することができ、コイルを最終的に実装する前段階のリードフレームの品番を増やす必要がなくなる。また、コイル実装板部に対するコイルのリード線の接合箇所の配置を一定にすることで、配置姿勢によらず同一のコイルを使用できるようになる。

請求項２の発明によれば、コイルを縦置きしたコイルユニットを得ることができる。

請求項３の発明によれば、コイルを横置きしたコイルユニットを得ることができる。

本発明の実施形態の概要を説明するための図で、（ａ）は共通化したリードフレームの斜視図、（ｂ）は折り曲げを施した縦置き用のリードフレームと折り曲げを施さない横置き用のリードフレームを示す斜視図、（ｃ）は縦置き用のリードフレームを用いてコイルを縦置きしたコイルユニットと横置き用のリードフレームを用いてコイルを横置きしたコイルユニットを示す斜視図である。 実施形態のリードフレームの詳細を示す斜視図である。 折り曲げを施すことで用意した縦置き用のリードフレームの詳細を示す斜視図である。 縦置き用のリードフレームにコイルを縦置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す斜視図である。 縦置き用のリードフレームにコイルを縦置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す上から見た平面図である。 折り曲げを施さないことで用意した横置き用のリードフレームの詳細を示す斜視図である。 横置き用のリードフレームにコイルを横置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す斜視図である。 横置き用のリードフレームにコイルを横置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す上から見た平面図である。 コイルを縦置き姿勢で実装する場合に専用のリードフレームを用いる比較例を示す図で、（ａ）はリードフレームの構成を示す斜視図、（ｂ）はそのリードフレームを用いて構成したコイルユニットの斜視図である。 コイルを横置き姿勢で実装する場合に専用のリードフレームを用いる比較例を示す図で、（ａ）はリードフレームの構成を示す斜視図、（ｂ）はそのリードフレームを用いて構成したコイルユニットの斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係るリードフレーム及びコイルユニットについて図面を参照して説明する。

本実施形態では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ、エンジンとモータ−ジェネレータの併用車）等の車両の大電流が流れる回路において、ノイズフィルタとして用いるチョークコイルのユニットに本発明を適用した場合を例にとって説明する。

図１は実施形態の概要を説明するための図で、図１（ａ）は共通化したリードフレームの斜視図、図１（ｂ）は折り曲げを施した縦置き用のリードフレームと折り曲げを施さない横置き用のリードフレームを示す斜視図、図１（ｃ）は縦置き用のリードフレームを用いてコイルを縦置きしたコイルユニットと横置き用のリードフレームを用いてコイルを横置きしたコイルユニットを示す斜視図、図２は実施形態のリードフレームの詳細を示す斜視図である。

図１（ａ）及び図２に示すように、コイルの縦置き・横置きに拘わらずに共通化されたリードフレーム１０は、金属平板１を打ち抜いて、必要最小限の曲げ加工を施したものであり、周辺部に外部接続のための端子部１２，１５Ｐ，１６Ｐを備えた平面状のリードフレーム本体１Ａを有している。リードフレーム本体１Ａには、互いに分離されることで非導通とされた、第１のバスバー１１と、第２のバスバー１３と、第３のバスバー１５と、第４のバスバー１６と、が含まれている。

第１のバスバー１１は金属平板１の一端側に設けられ、第３及び第４のバスバー１５，１６は金属平板１の他端側に設けられている。また、第２のバスバー１３は、第１のバスバー１１と第３及び第４のバスバー１５，１６との間に設けられている。第１のバスバー１１と第２のバスバー１３は左右対称形状に設けられており、第３のバスバー１５と第４のバスバー１６は左右対称に配置されている。第２のバスバー１３は平面Ｔ字形状をなしており、第３及び第４のバスバー１５，１６と並んだ導通部１４を有している。

第１のバスバー１１の一端側には、一端側外方に延びる第１の端子部１２が設けられている。また、第３のバスバー１５及び第４のバスバー１６の各他端側には、他端側外方に互いに平行に延びる第２の端子部１５Ｐ及び第３の端子部１６Ｐが設けられている。これら端子部１２，１５Ｐ，１６Ｐは、２箇所の折り曲げ部によってクランク状に形成された上でそれぞれ外方に延びている。

第１の端子部１２は、例えば、車両のアースポイント（図示せず）等に接続される端子部であり、ねじ止めするための貫通孔を有している。また、第２の端子部１５Ｐ及び第３の端子部１６Ｐは、コネクタ端子として使用することができるように設けられている。

このように構成されたリードフレーム本体１Ａの一部に、図１（ｃ）に示すように、環状のコア５１に巻線５２を施したコイル５０を実装するための略同一矩形状のコイル実装板部１８が設けられている。本例では、４枚の同一矩形状のコイル実装板部１８が幅方向の両側縁を互いに平行に位置させた状態で幅方向に配列されており、第２のバスバー１３を挟んで両側に配置されたそれぞれ２枚のコイル実装板部１８に対して１つのコイル５０が実装されるようになっている。

ここで、幅方向両外側の２枚のコイル実装板部１８は、各コイル実装板部１８の他端側の側縁位置でそれぞれ第３のバスバー１５と第４のバスバー１６とに一体に連結されている。また、幅方向内側の２枚のコイル実装板部１８は、各コイル実装板部１８の他端側の側縁位置で第２のバスバー１３の導通部１４の両袖部に一体に連結されている。各コイル実装板部１８には、コイル５０の巻線５２の端末リード線を半田接合するための貫通した接合孔１９がそれぞれ２つずつ設けられている。また、４枚のコイル実装板部１８のリードフレーム本体１Ａに対する連結箇所には、一端側と他端側を結ぶ直線に直交する１本の直線上に位置させて、折り曲げ可能線Ｋが設定されている。

このように構成されたリードフレーム１０は、図１（ｂ）に示すように、コイル実装板部１８を折り曲げ可能線Ｋに沿って９０°折り曲げることにより、コイル実装板部１８がリードフレーム本体１Ａに垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢となったコイル縦置き姿勢用のリードフレーム１０Ａとなる。また、コイル実装板部１８を折り曲げ可能線Ｋに沿って折り曲げないことにより、即ち、リードフレーム１０の状態のままであることにより、コイル実装板部１８がリードフレーム本体１Ａに平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢となったコイル横置き姿勢用のリードフレーム１０Ｂとなる。つまり、点線Ａで囲んだ部分が縦置きコイルの実装部となり、点線Ｂで囲んだ部分が横置きコイルの実装部となる。

このように、コイル実装板部１８は該コイル実装板部１８のリードフレーム本体１Ａに対する連結箇所の折り曲げの有無（折り曲げるか折り曲げないか）により、リードフレーム本体１Ａに垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢と、リードフレーム本体１Ａと平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢と、に選択可能とされている。

図３は折り曲げを施すことで用意した縦置き用のリードフレームの詳細を示す斜視図、図４は縦置き用のリードフレームにコイルを縦置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す斜視図、図５は縦置き用のリードフレームにコイルを縦置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す上から見た平面図である。

図３に示す例の場合、コイル実装板部１８のリードフレーム本体１Ａに対する連結箇所（折り曲げ可能線Ｋの位置）に９０°の折り曲げが施されることで、コイル実装板部１８がリードフレーム本体１Ａに垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢となった縦置きコイル実装用のリードフレーム１０Ａとして構成されている。点線Ａで囲んだ部分が縦置きコイルの実装部である。

従って、図４及び図５に示すように、これらコイル実装板部１８に環状のコア５１に巻線５２を施したコイル５０を軸線をリードフレーム本体１Ａに垂直な姿勢に設定した状態に保持し、コイル５０の端末リード線５３をコイル実装板部１８の接合孔１９に半田付けすることにより、縦置きコイル５０を備えたコイルユニットＭ１を構成することができる。

図６は折り曲げを施さないことで用意した横置き用のリードフレームの詳細を示す斜視図、図７は横置き用のリードフレームにコイルを横置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す斜視図、図８は横置き用のリードフレームにコイルを横置き姿勢で実装したコイルユニットの詳細を示す上から見た平面図である。

図６に示す例の場合、コイル実装板部１８のリードフレーム本体１Ａに対する連結箇所（折り曲げ可能線Ｋの位置）に折り曲げが施されないことで、コイル実装板部１８がリードフレーム本体１Ａに平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢となった横置きコイル実装用のリードフレーム１０Ｂ（つまり図２のリードフレーム１０の状態のまま）として構成されている。点線Ｂで囲んだ部分が横置きコイルの実装部である。

従って、図７及び図８に示すように、これらコイル実装板部１８に環状のコア５１に巻線５２を施したコイル５０を、軸線をリードフレーム本体１Ａに平行な姿勢に設定した状態で保持し、コイル５０の端末リード線５３をコイル実装板部１８の接合孔１９に半田付けすることにより、横置きコイル５０を備えたコイルユニットＭ２を構成することができる。

なお、図５及び図８のコイルユニットＭ１，Ｍ２に示すように、第１のバスバー１１と第２のバスバー１３の間にはコンデンサ４０が接続されている。また、このようなコイルユニットＭ１，Ｍ２を構成するリードフレーム１０は、コイル実装に障害とならない部分や端子部１２，１５Ｐ，１６Ｐ以外の部分が、インサート成形された図示略の樹脂部材で覆われており、メタルコア基板として構成されている。また、コイルユニットＭ１，Ｍ２として構成された上で外装ケース（図示せず）に収容されることで、複合電子部品として構成されことになる。

ここで、図９及び図１０を用いて比較例について簡単に述べる。

本発明の実施形態のようなコイルの縦置きと横置きに共通化したリードフレーム１０を用いる前においては、コイル５０を縦置きする場合は、例えば、図９（ａ）に示すような縦置き用の専用のリードフレーム１００Ａを用意し、コイル５０を横置きする場合は、例えば、図１０（ａ）に示すような横置き用の専用のリードフレーム１００Ｂを用意していた。

この比較例の場合も、それぞれのリードフレーム１００Ａ，１００Ｂに、第１のバスバー１１１と、第２のバスバー１１３（１６３）と、コイル実装板部１１８（１６８）としての第３及び第４のバスバー１１５（１６５），１１６（１６６）とを設け、第１のバスバー１１１と第３及び第４のバスバー１１５（１６５），１１６（１６６）とに外部接続用の端子部１１２，１１５Ｐ（１６５Ｐ），１１６Ｐ（１６６Ｐ）を設けている。また、第２のバスバー１１３（１６３）や第３及び第４のバスバー１１５（１６５），１１６（１６６）にコイル５０の端末リード線の接合用の貫通孔１１９（１６９）を設けている。そして、リードフレーム１００Ａ，１００Ｂ上に、点線ＣやＤで示すように、それぞれコイルの実装部を設けていた。

上述するように従来では、図９（ｂ）に示すようにコイル５０を縦置きする場合と、図１０（ｂ）に示すようにコイル５０を横置きする場合とで、別々に製作されたリードフレーム１００Ａ，１００Ｂを用いていた。そのため、リードフレームを製作する場合の品番が増えていた。また、コイル５０の端末リード線を半田付けするための接続孔１１９，１６９の位置も、縦置きコイルと横置きコイルとで個別に設けており、そのためにコイルの端末リード線の配置も縦置きコイルと横置きコイルで異なっていた。

これに対して、本実施形態によれば、コイル横置き姿勢用のリードフレーム１０Ａとコイル縦置き姿勢用のリードフレーム１０Ｂとの区別を、コイル実装板部１８のリードフレーム本体１Ａに対する連結箇所を折り曲げるか否か（折り曲げの有無）だけによって決めることができる。従って、折り曲げを加える前の段階のリードフレーム１０の形状をコイル５０の配置姿勢によらず共通化することができ、コイル５０を最終的に実装する前段階のリードフレーム１０の品番を増やす必要がなくなる。

また、コイル実装板部１８に対するコイル５０の端末リード線５３の接合箇所の配置を一定にすることで、配置姿勢によらず同一のコイル５０を使用できるようになる。

１Ａ リードフレーム本体
１０ リードフレーム
１０Ａ 縦置き用のリードフレーム
１０Ｂ 横置き用のリードフレーム
１２，１５Ｐ，１６Ｐ 端子部
１８ コイル実装板部
５０ コイル
５１ コア
５２ 巻線

Claims (3)

1. 周辺部に外部接続のための端子部を備えた平面状のリードフレーム本体の一部に、環状のコアに巻線を施したコイルを実装するためのコイル実装板部が設けられ、前記コイル実装板部が該コイル実装板部の前記リードフレーム本体に対する連結箇所の折り曲げの有無により、前記リードフレーム本体に垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢と、前記リードフレーム本体と平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢と、に選択可能とされていることを特徴とするコイル実装用のリードフレーム。
2. 請求項１に記載のコイル実装用のリードフレームの前記コイル実装板部に、環状のコアに巻線を施したコイルが実装されたコイルユニットであって、
   前記コイル実装板部の前記リードフレーム本体に対する連結箇所に折り曲げが施されることで、前記コイル実装板部が前記リードフレーム本体に垂直な平面上に位置する第１のコイル実装姿勢とされており、このコイル実装板部に、軸線を前記リードフレーム本体に垂直な姿勢に設定した状態で前記コイルが実装されていることを特徴とするコイルユニット。
3. 請求項１に記載のコイル実装用のリードフレームの前記コイル実装板部に、環状のコアに巻線を施したコイルが実装されたコイルユニットであって、
   前記コイル実装板部の前記リードフレーム本体に対する連結箇所に折り曲げが施されないことで、前記コイル実装板部がリードフレーム本体に平行な平面上に位置する第２のコイル実装姿勢とされており、このコイル実装板部に、軸線を前記リードフレーム本体に平行な姿勢に設定した状態で前記コイルが実装されていることを特徴とするコイルユニット。

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