WO2014111994A1 - 薄型トランス - Google Patents

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英之 秋山
藤井　明寛
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
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    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2819—Planar transformers with printed windings, e.g. surrounded by two cores and to be mounted on printed circuit

Definitions

  • the present invention relates to a thin transformer used for a thin power source of an electronic device.
  • FIGS. 3 and 4 as a transformer used for this power source, a plurality of coil substrates 20 on which a primary side coil and a secondary side coil are formed are stacked, and both end portions of the stacked coil substrates 20 are stacked.
  • a thin transformer 10 has been proposed in which the laminated portion 20b except 20a is surrounded by a pair of magnetic material cores 30 to form a closed magnetic path, and the pair of magnetic material cores 30 are disposed on a pedestal 40.
  • reference numeral 21 denotes a printed layer of the primary side coil and the secondary side coil printed on the coil substrate 20.
  • Reference numeral 22 denotes an insulating sheet interposed between the laminated surfaces of the coil substrate 20 and the printed layer 21.
  • a symbol t is a terminal inserted through a through hole formed in both end portions 20a of the coil substrate 20 and a hole formed in the base.
  • the conventional thin transformer 10 can obtain excellent characteristics by stacking a plurality of coil substrates 20 on which a primary coil and a secondary coil are formed, and can be small and thin. As a result, it is possible to reduce the size and weight of the electronic device and further to save energy.
  • the conventional thin transformer 10 has a pair of magnetic material coils 30 directly attached to the coil substrate 20 to form a closed magnetic circuit, a pair of magnetic layers are formed on the upper and lower surfaces of the laminated portion 20b of the laminated coil substrate 20.
  • the insulation with the material coil 30 must be ensured, and the primary side coil and the secondary side coil can be formed only on one side of the uppermost layer and the lowermost layer of the laminated coil substrate 20.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and when the laminated coil substrate is surrounded by a magnetic material core to form a closed magnetic circuit, the primary coil and the secondary side are not increased without increasing the coil substrate.
  • An object of the present invention is to provide a thin transformer capable of adding coils.
  • the invention described in claim 1 is characterized in that a plurality of coil substrates each having a primary coil and a secondary coil formed on the front and back surfaces are laminated, and both end portions of the laminated coil substrates.
  • the pedestal is an upper surface portion on which the both ends of the laminated coil substrate are supported
  • a step portion formed between the upper surface portions and provided with a bottom surface portion on which the magnetic material core is placed, to form an upper surface of the laminated portion of the pair of magnetic material cores and the coil substrate.
  • a gap is formed between the lower surface and the lower surface.
  • the coil substrate is provided with a plurality of through-holes through which the terminals are inserted at both end portions, and the stepped portion has the above-described portion.
  • the stepped portion On the end portion side of the upper surface portion, there is formed a stepped portion including a bottom portion formed to be spaced below the through hole of the coil substrate and a wall portion standing on the upper surface portion from the bottom portion. The terminal extends between the bottom and the coil substrate.
  • the laminated portion of the laminated coil substrates is surrounded by the pair of magnetic material cores to form a closed magnetic path, and the magnetic material core is placed on the pedestal.
  • the magnetic material core is placed on the pedestal.
  • the through-holes are formed after the coil substrates are stacked.
  • the terminal is inserted into the hole and the terminal and the coil substrate are connected by soldering, the terminal is extended between the bottom of the stepped portion and the coil substrate, so that the solder is It is easy to pass through the through hole, and the solder wet condition can be confirmed from the outside.
  • the terminal flatness can be ensured and the yield can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a thin transformer according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a conventional thin transformer.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • the thin transformer 1 and 2 show an embodiment of a thin transformer according to the present invention.
  • the thin transformer 1 includes a plurality of coil substrates 2 each having a primary coil and a secondary coil formed on the front and back surfaces.
  • the laminated portion 2b excluding both end portions 2a of the laminated coil substrate 2 is surrounded by a pair of magnetic material cores 3 to form a closed magnetic path, and the pair of magnetic material cores 3 are placed on the base 4 It is roughly structured.
  • the coil substrate 2 is formed in a rectangular shape in plan view, and a printed layer 7 on which patterns of the primary side coil and the secondary side coil are printed is provided on the front and back surfaces.
  • a hole for inserting the convex portion of the magnetic material core 3 is formed in the central portion of the coil substrate 2, and a plurality of through holes into which the terminals t are inserted are provided at both ends 2 a in the longitudinal direction (in the drawing, 9) Drilled.
  • substrate 2 is laminated
  • the pair of magnetic material cores 3 are E-type ferrite cores.
  • the pair of E-type ferrite surrounds the laminated portion 2b of the laminated coil substrate 2 to form a closed letter-shaped magnetic path.
  • the pedestal 4 is formed of a synthetic resin and has a rectangular shape in plan view. Further, on the pedestal 4, stepped portions 5 are formed on both ends in the longitudinal direction of the pedestal 4 so as to support both ends 2 a of the laminated coil substrates 2.
  • the step portion 5 has an upper surface portion 5 a that supports both end portions 2 a of the coil substrate 2 extending in the short direction of the base 4, and a pair of magnetic material cores 3 are placed between the upper surface portions 5 a.
  • a bottom surface portion 5b is formed, and a wall surface portion 5c is formed between the top surface portion 5a and the bottom surface portion 5b.
  • a step portion 6 is formed on the end side of each upper surface portion 5a of the step portion 5.
  • the step portion 6 has a bottom portion 6a formed to be spaced below the through hole of the coil substrate 2 and extends in the short direction of the pedestal 4, and is erected from the bottom portion 6a to the upper surface portion 5a.
  • a wall portion 6b is formed.
  • a plurality of hole portions through which the terminal t is inserted are formed in the bottom portion 6 a of the step portion 6 on the same line as the respective through holes formed in the both end portions 2 a of the coil substrate 2.
  • the printed layer 7 is formed by printing the patterns of the primary side coil and the secondary side coil on the front and back surfaces of the coil substrate 2.
  • a plurality (three in the figure) of the coil substrates 2 on which the printed layers 7 are formed on the front and back surfaces are laminated.
  • the insulating sheet 8 is interposed between each lamination surface.
  • the laminated portion 2b excluding both end portions 2a of the laminated coil substrate 2 is surrounded by a pair of magnetic material cores 3, and the center convex portion of the magnetic material core 3 is provided in the center of the coil substrate 2. Inserted into the part to form a closed-letter magnetic path.
  • the pair of magnetic material cores 3 are placed on the base 4. At that time, both end portions 2a of the laminated coil substrate 2 are respectively supported by the upper surface portion 5a of the step portion 5, and the magnetic material core 3 is placed on the bottom surface portion 5b formed between the upper surface portions 5a. The Thus, a gap is formed between the pair of magnetic material cores 3 and the upper and lower surfaces of the laminated portion 2b of the coil substrate 2.
  • the terminals t are inserted through the through holes formed in both end portions 2a of the laminated coil substrate 2 and provided on the bottom portion 6a of the step portion 6 formed on the upper surface portion 5a of the step portion 5.
  • the terminal t is inserted through the hole.
  • the terminal Solder t in order to connect the terminal t inserted into the through hole of the coil substrate 2 and the primary side coil and the secondary side coil printed on the front and back surfaces of the laminated coil substrate 2, the terminal Solder t.
  • the stepped portion 6 formed on the end portion side of the upper surface portion 5a of the stepped portion 5 supporting the both end portions 2a of the laminated coil substrate 2 is interposed between the stepped portion 6 and the coil substrate 2. Since the terminals are extended, it can be confirmed whether the solder has spread over all the coil substrates 2. And the assembly of the thin transformer 1 is completed by soldering all the terminals t.
  • the laminated portion 2b of the laminated coil substrate 2 is surrounded by the pair of magnetic material cores 3 to form a closed magnetic path, and the magnetic material core 3 is placed on the pedestal 4.
  • both end portions 2a of the laminated coil substrate 2 are respectively supported by the step portions 5, and a gap is formed between the pair of magnetic material cores 3 and the upper and lower surfaces of the laminated portion 2b of the coil substrate 2. Therefore, even if the primary side coil and the secondary side coil are formed on the front and back surfaces of the coil substrate 2, insulation between the magnetic material core 3 and the coil substrate 2 can be ensured. Thereby, a primary side coil and a secondary side coil can be increased, without increasing the coil board
  • the terminal t is inserted into the through hole after the coil substrate 2 is laminated.
  • the terminal t and the coil substrate 2 are connected by soldering, the terminal t extends between the bottom portion 6a of the stepped portion 6 and the coil substrate 2, so that the solder can easily pass through the through hole. Also, the solder wet condition can be confirmed from the outside. As a result, even if the primary side coil and the secondary side coil are formed on the front and back surfaces of the coil substrate 2, the terminal flatness can be ensured and the yield can be improved.
  • the thin transformer 1 according to the present invention is provided with the printed layers 7 on the front and back surfaces of which the primary coil and secondary coil patterns are printed, respectively, on the three coil substrates 2.
  • the present invention is not limited to this, and a gap may be secured between the upper surface and the lower surface of the laminated portion 2b of the coil substrate 2 laminated with the pair of magnetic material cores 3. If possible, it is possible to use even more coil substrates 2.
  • the pair of magnetic material cores 3 has been described only when an E-type ferrite core is used.
  • the present invention is not limited to this, and a combination of E-type and I-type ferrite cores is also possible. .

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

　積層されたコイル基板を磁性材コアにより囲繞して閉磁路を形成した際に、当該コイル基板を増やすことなく、一次側コイルおよび二次側コイルを増設することが可能な薄型トランスを提供する。本発明の薄型トランスは、表裏面に一次側コイルおよび二次側コイルが形成されたコイル基板（２）が複数積層されるとともに、積層されたコイル基板（２）の両端部（２ａ）を除く積層部（２ｂ）が一対の磁性材コア（３）により囲繞されて閉磁路が形成され台座（４）上に載置された薄型トランスにおいて、台座（４）は、積層されたコイル基板（２）の両端部（２ａ）が支持される上面部（５ａ）と、当該上面部（５ａ）間に形成されて一対の磁性材コア（３）が載置される底面部（５ｂ）とを備えた段部（５）が形成されることにより、一対の磁性材コア（３）とコイル基板（２）の積層部（２ｂ）の上面および下面との間に間隙が形成されている。

Description

薄型トランス
　本発明は、電子装置の薄型電源などに用いられる薄型トランスに関するものである。
　近年、コンピュータや通信機器などの電子装置、特に携帯型の電子装置の普及は著しい。それに伴って、これら電子装置の小型化および軽量化が目覚ましいスピードで進み、さらにエコロジーや省エネへの意識の高まりから、その進化は一段と加速されてきている。
　そのため、さらなる小型化および軽量化の実現に向けて、これら電子装置に用いられる電源においても、小型かつ薄型のものが求められている。この電源の小型かつ薄型に対応させる構成部品の一つとしてトランスがある。このトランスを小型かつ薄型にすることにより、電源自体の小型かつ薄型に繋げることができる。
　そこで、この電源に用いられるトランスとして、図３および図４に示すように、一次側コイルおよび二次側コイルが形成されたコイル基板２０を複数積層するとともに、積層されたコイル基板２０の両端部２０ａを除く積層部２０ｂを一対の磁性材コア３０により囲繞して閉磁路が形成され、かつ一対の磁性材コア３０が台座４０に配設された薄型トランス１０が提案されている。
　なお、図３および図４において、符号２１は、コイル基板２０にプリントされた一次側コイルおよび二次側コイルのプリント層である。また、符号２２は、コイル基板２０のプリント層２１との積層面の間に介装される絶縁シートである。さらに、符号ｔは、コイル基板２０の両端部２０ａに穿設された貫通孔および台座に穿設された孔部に挿通される端子である。
　この従来の薄型トランス１０は、一次側コイルおよび二次側コイルが形成されたコイル基板２０を複数積層することにより、優れた特性を得ることができるとともに、小型かつ薄型を図ることができる。これにより、電子機器の小型化および軽量化、さらには省エネに対応させることができる。
　ところが、上記従来の薄型トランス１０は、コイル基板２０に直接一対の磁性材コイル３０を取り付けて閉磁路を形成するため、積層したコイル基板２０の積層部２０ｂの上面と下面とに、一対の磁性材コイル３０との絶縁を確保しなければならず、積層されたコイル基板２０の最上層と最下層には、一方側の面にしか一次側コイルおよび二次側コイルを形成することができない。
　このため、大電流化の対応など性能を向上させる目的により、一次側コイルおよび二次側コイルを増設する場合には、コイル基板２０の枚数を増やす必要があり、製造コストが嵩むとともに、薄型化に対応しづらいという問題がある。
　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、積層されたコイル基板を磁性材コアにより囲繞して閉磁路を形成した際に、当該コイル基板を増やすことなく、一次側コイルおよび二次側コイルを増設することが可能な薄型トランスを提供することを課題とするものである。
　上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、表裏面に一次側コイルおよび二次側コイルが形成されたコイル基板が複数積層されるとともに、積層された上記コイル基板の両端部を除く積層部が一対の磁性材コアにより囲繞されて閉磁路が形成され台座上に載置された薄型トランスにおいて、上記台座は、積層された上記コイル基板の上記両端部が支持される上面部と、当該上面部間に形成されて上記磁性材コアが載置される底面部とを備えた段部が形成されることにより、上記一対の磁性材コアと当該コイル基板の上記積層部の上面および下面との間に間隙が形成されていることを特徴とするものである。
　また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記コイル基板には、上記両端部に端子を挿通する複数の貫通孔が穿設されるとともに、上記段部の上記上面部の端部側には、上記コイル基板の上記貫通孔の下方に離間して形成される底部と、当該底部から上記上面部に立設される壁部を備えた段差部が形成されていることにより、当該底部と上記コイル基板との間に上記端子が延出されることを特徴とするものである。
　請求項１～２に記載の本発明によれば、積層されたコイル基板の積層部を一対の磁性材コアにより囲繞して閉磁路を形成して、当該磁性材コアを台座上に載置する際に、積層された上記コイル基板の両端部を段部により各々支持して、上記一対の磁性材コアと上記コイル基板の上記積層部の上面および下面との間に間隙を形成するため、上記コイル基板の表裏面に１次側コイルおよび２次側コイルを形成しても、上記磁性材コアと当該コイル基板との絶縁を確保することができる。これにより、上記コイル基板を増やすことなく、１次側コイルおよび２次側コイルを増やすことができ、製造コストを抑えることができる。
　請求項２に記載の発明によれば、上記コイル基板の上記両端部に端子を挿通する複数の貫通孔の下方に、段差部が形成されているため、上記コイル基板を積層した後に、上記貫通孔に上記端子を挿通して、当該端子と上記コイル基板とをハンダ付けにより結線する際に、上記段差部の底部と上記コイル基板との間に上記端子が延出されることにより、ハンダが上記貫通孔を通り易く、またハンダ濡れ状況を外部から確認することができる。この結果、上記コイル基板の表裏面に１次側コイルおよび２次側コイルを形成しても、端子平面度を確保することができ、歩留まりを向上させることができる。
図１は、本発明の一実施形態の薄型トランスの斜視図である。 図２は、図１のII－II断面図である。 図３は、従来の薄型トランスの斜視図である。 図４は、図３のIV－IV断面図である。
　図１および図２は、本発明に係る薄型トランスの一実施形態を示すもので、この薄型トランス１は、表裏面に一次側コイルおよび二次側コイルが形成されたコイル基板２が複数積層されるとともに、積層されたコイル基板２の両端部２ａを除く積層部２ｂが一対の磁性材コア３により囲繞されて閉磁路が形成され、かつ一対の磁性材コア３が台座４に載置されて概略構成されている。
　ここで、コイル基板２は、平面視において長方形に形成されているとともに、表裏面には、１次側コイルおよび２次側コイルのパターンがプリントされたプリント層７が設けられている。また、コイル基板２の中央部に磁性材コア３の凸部が挿入される孔部が形成されているとともに、長手方向の両端部２ａに、端子ｔが挿入される貫通孔が複数（図では９つ）穿設されている。そして、コイル基板２は、複数枚（図では３枚）が積層され、積層面には絶縁シート８が介装されている。
　そして、一対の磁性材コア３は、Ｅ型のフェライトコアが用いられている。この一対のＥ型のフェライトが、積層されたコイル基板２の積層部２ｂを囲繞して日字状の閉磁路が形成されている。
　さらに、台座４は、合成樹脂により形成されるとともに、平面視において長方形に形成されている。また、台座４には、当該台座４の長手方向の両端部側に、積層されたコイル基板２の両端部２ａが支持される段部５が形成されている。この段部５は、コイル基板２の両端部２ａを支持する上面部５ａが台座４の短手方向に延設されているとともに、この上面部５ａ間に一対の磁性材コア３が載置される底面部５ｂが形成され、かつ上面部５ａと底面部５ｂとの間に壁面部５ｃが各々形成されている。
　また、段部５の各々の上面部５ａの端部側には、段差部６が形成されている。この段差部６は、コイル基板２の上記貫通孔の下方に離間して形成された底部６ａが、台座４の短手方向に延設されているとともに、底部６ａから上面部５ａに立設される壁部６ｂが形成されている。
　さらに、段差部６の底部６ａには、コイル基板２の両端部２ａに穿設された各々の上記
貫通孔と同軸線上に、端子ｔが挿通される孔部が複数穿設されている。
　上記構成からなる薄型トランス１を組み立てる際には、まず、コイル基板２の表裏面に一次側コイルおよび２次側コイルのパターンをプリントしてプリント層７を形成する。次いで、これらプリント層７が表裏面に形成されたコイル基板２を複数（図では３枚）積層する。その際に、各々の積層面の間に絶縁シート８を介装させる。
　そして、積層されたコイル基板２の両端部２ａを除く積層部２ｂを一対の磁性材コア３によって囲繞するとともに、当該磁性材コア３の中央の凸部をコイル基板２の中央に設けられた孔部に挿入して、日字状の閉磁路を形成する。
　次に、台座４上に一対の磁性材コア３を載置する。その際に、積層されたコイル基板２の両端部２ａが段部５の上面部５ａにより各々支持されるとともに、当該磁性材コア３が上面部５ａ間に形成された底面部５ｂに載置される。これにより、一対の磁性材コア３とコイル基板２の積層部２ｂの上面および下面との間に間隙が形成される。
　そして、積層されたコイル基板２の両端部２ａに各々穿設された上記貫通孔に、端子ｔを挿通させるとともに、段部５の上面部５ａに形成された段差部６の底部６ａに設けられた孔部に、端子ｔを挿通させる。
　さらに、コイル基板２の上記貫通孔に挿通された端子ｔと、積層された当該コイル基板２の各々の表裏面にプリントされた１次側コイルおよび２次側コイルとを結線するために、端子ｔをハンダ付けする。その際に、積層されたコイル基板２の両端部２ａを支持している段部５の上面部５ａの端部側に形成された段差部６により、当該段差部６とコイル基板２との間に上記端子が延出されているため、ハンダが全てのコイル基板２に行き渡ったかを確認することができる。
　そして、全ての端子ｔをハンダ付けすることにより、薄型トランス１の組み立てが完了する。
　以上の構成からなる薄型トランス１によれば、積層されたコイル基板２の積層部２ｂを一対の磁性材コア３により囲繞して閉磁路を形成して、磁性材コア３を台座４に載置する際に、積層されたコイル基板２の両端部２ａを段部５により各々支持して、一対の磁性材コア３とコイル基板２の積層部２ｂの上面および下面との間に間隙を形成するため、コイル基板２の表裏面に１次側コイルおよび２次側コイルを形成しても、磁性材コア３とコイル基板２との絶縁を確保することができる。これにより、コイル基板２を増やすことなく、１次側コイルおよび２次側コイルを増やすことができ、製造コストを抑えることができる。
　また、コイル基板２の両端部２ａに端子ｔを挿通する複数の上記貫通孔の下方に、段差部６が形成されているため、コイル基板２を積層した後に、上記貫通孔に端子ｔを挿通して、端子ｔとコイル基板２とをハンダ付けにより結線する際に、段差部６の底部６ａとコイル基板２との間に端子ｔが延出されることにより、ハンダが上記貫通孔を通り易く、またハンダ濡れ状況を外部から確認することができる。この結果、コイル基板２の表裏面に１次側コイルおよび２次側コイルを形成しても、端子平面度を確保することができ、歩留まりを向上させることができる。
　なお、上記実施形態においては、本発明に係る薄型トランス１が、表裏面に１次側コイルおよび２次側コイルのパターンをプリントしたプリント層７が、三枚のコイル基板２に各々設けられた場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一対の磁性材コア３と積層されたコイル基板２の積層部２ｂの上面と下面との間に間隙が確保することができれば、より多くのコイル基板２を用いても対応可能である。
　また、一対の磁性材コア３をＥ型のフェライトコアを用いる場合のみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｅ型とＩ型のフェライトコアを組み合わせても対応可能である。
　電子機器などの薄型電源に利用することができる。
　　１　薄型トランス
　　２　コイル基板
　　３　一対の磁性材コア
　　４　台座
　　５　段部
　５ａ　上面部
　５ｂ　底面部
　５ｃ　壁面部
　　６　段差部
　６ａ　底部
　６ｂ　壁部
　　７　プリント層
　　８　絶縁シート
　　ｔ　端子

Claims (2)

  1. 　表裏面に一次側コイルおよび二次側コイルが形成されたコイル基板が複数積層されるとともに、積層された上記コイル基板の両端部を除く積層部が一対の磁性材コアにより囲繞されて閉磁路が形成され台座上に載置された薄型トランスにおいて、
    　上記台座は、積層された上記コイル基板の上記両端部が支持される上面部と、当該上面部間に形成されて上記一対の磁性材コアが載置される底面部とを備えた段部が形成されることにより、上記一対の磁性材コアと当該コイル基板の上記積層部の上面および下面との間に間隙が形成されていることを特徴とする薄型トランス。
  2. 　上記コイル基板には、上記両端部に端子を挿通する複数の貫通孔が穿設されるとともに、
    　上記段部の上記上面部の端部側には、上記コイル基板の上記貫通孔の下方に離間して形成される底部と、当該底部から上記上面部に立設される壁部を備えた段差部が形成されていることにより、当該底部と上記コイル基板との間に上記端子が延出されることを特徴とする請求項１に記載の薄型トランス。
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