JPH1032129A - 薄型コイル部品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイルパターンの内端部どうしの接続スペース
を狭くすることができ、もってコイルパターンとコアと
の磁気的結合が良好となり、コイルパターンの面積も大
きくすることができる効率の良い薄型コイル部品とその
製造方法を提供する。 【解決手段】片面または両面に導体のコイルパターン
２、３を設けた複数枚の絶縁材を積層して積層コイルを
構成する。積層コイルの中心部に磁性コア挿通用の貫通
穴７を設ける。貫通穴７の内壁に凹部１１を設ける。凹
部１１の内壁に、異なる層間のコイルパターン２、３の
内端部同士を接続する導体１２を固着する。凹部１１と
導体１２の形成は、積層コイルにスルーホールを設け、
その内壁に導体１２を固着した後、貫通穴７を、その貫
通穴７がスルーホールの一部を削るように設けることに
より行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器や電源装
置に用いられるトランスやチョークコイルとして構成さ
れる薄型コイル部品とその製造方法に係り、特にスイッ
チング電源用コンバータ回路に用いるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のスイッチング電源の小型化に伴
い、電源用トランスやチョークコイルにおいても、薄型
化並びに高周波化が要求されている。このような要求に
応えるべく、図９（Ａ）に示すように、プリント配線を
施した絶縁材を積層して積層コイルａを構成し、該積層
コイルａに端子ｃを設けると共に、該積層コイルａに磁
性コアｂを組み付けて構成される積層コイル部品が、巻
線ワイヤーを使用するコイル部品に代わって各種使用さ
れてきている。

【０００３】この種の積層コイルは、各コイルパターン
間に必要な厚みの絶縁層を挟んで積層され、各コイルパ
ターンの端末間を接続して巻線を構成するものであり、
このような積層コイル部品は、電流密度が高く、薄型化
が容易であり、特にトランスとして使用した場合には、
層数を増やすことにより、一次、二次間の磁気的な結合
度の高いトランスが得られることが知られている。

【０００４】積層コイルａにおける各コイルパターンの
端末間は、一般に、パターンの内周側および外周側でス
ルーホールメッキにより接続される。パターンの内周側
でコイルパターン端末を接続する従来の手段としては、
下記の２種類のものがある。

【０００５】第１の種類の接続手段は、図９（Ｂ）、
（Ｃ）および図１０に記載されるものであり、図９
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、絶縁シートまたは絶縁板
からなる絶縁材１の両面に一次側コイルパターン２（ま
たは二次側コイルパターン３）を作製し、これらのコイ
ルパターン２または３の内端部および絶縁材１を貫通す
るスルーホール４を設け、該スルーホール４の内壁にメ
ッキにより導体５を固着して表裏のコイルパターン２、
２または３、３の内端部間同士を接続している。６は絶
縁材１の表裏面の縁に作製されたパッドである。

【０００６】このようにして絶縁材１の表裏面にコイル
パターン２または３を形成したものを１つのコイルユニ
ットとし、図１０の斜視図に示すように、各一次側コイ
ル用ユニットと二次側コイル用ユニット間に絶縁シート
または絶縁板からなる絶縁材８を介在させ、例えば該絶
縁材８に設けた接着剤を介して一体に接着して積層し、
その後、前記磁性コアｂ挿入用の貫通穴７を開け、ま
た、パッド６には端子ｃを通すためのスルーホール１５
を設け、積層方向に対応するスルーホール１５にメッキ
を施して接続する。この場合のコイルパターン内端部の
スルーホール４は、コイルユニット接続後は格子間ビア
ホールとなる。この第１の種類の接続手段の例としては
特開平６−２１５９２号公報に記載のものがある。

【０００７】第２の種類の接続手段は、図１１に記載さ
れるものであり、図１１の例は、コイルユニットは構成
せず、それぞれ一次側コイルパターン２、二次側コイル
パターン３を形成した絶縁材１を交互に積層、固着し、
その後にコイルパターン２、３の各内周側、外周側にス
ルーホール１０を設けてその内壁に導体をメッキするこ
とにより、対をなす一次側コイルパターン２、２の内端
部同士、二次側コイルパターン３、３の内端部同士の接
続を行い、また外周側のパッド６にスルーホール１５を
設けて端子ｃの接続部を設けたものである。この第２の
接続手段の例としては、特開平７−９９１２３号公報に
開示されるものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図９〜図１０に示した
従来技術によれば、絶縁材１の表裏面のコイルパターン
２、２の内端部間または３、３の内端部同士をスルーホ
ール４にメッキにより設けた導体５で接続することによ
り、コイルユニットを構成した後、コイルユニット同士
を絶縁材８を介して積層し、さらにコイルパターン２ま
たは３の外端部にスルーホール１５を設けてメッキする
必要があるため、メッキによる接続が２度必要となる。

【０００９】また、トランスとして使用する場合、一次
側コイルパターン２と二次側コイルパターン３の対向す
る面が多い程磁気的結合が良くなるが、一次側コイル、
二次側コイルがそれぞれ絶縁材１を間に挟む２つのコイ
ルパターン２、２または３、３を１単位として構成され
るため、一次側コイルユニットと二次側コイルユニット
とを交互に積層しても、一次側コイルパターン２と二次
側コイルパターン３が対向する面が少なく、トランスの
磁気的な結合が弱くなるという問題点がある。

【００１０】一方、図１１に示した従来技術によれば、
各コイルパターン２、３を形成した絶縁材１を積層した
後、コイルパターン２、３の内端部、外端部を同時にス
ルーホールメッキで接続することができ、メッキ接続は
１度ですむという長所があり、また、コイルパターン
２、３の積層位置は自由に選べ、一次側コイルパターン
２と二次側コイルパターン３を交互に積層することもで
き、磁気的な結合を強くすることができるという長所が
ある。

【００１１】しかしながら、図１１の構成によれば、図
１（Ｃ）に示すように、各コイルパターン２、３の内側
に、斜線部Ｅで示すパターン接続のためのスペースが必
要であり、パターンスペースの減少によってパターン幅
が減少すると共に、パターン２、３の長さが長くなり、
その結果として、直流抵抗の増大によるコイル発熱の問
題を生じる。

【００１２】また、貫通穴７に挿入するコアの脚部から
コイルパターンまでの距離が長いため、コイルとコアｂ
との結合度が悪くなり、その影響で一次コイルと二次コ
イルの対向面の数が多い割には磁気結合が良くならない
という問題点がある。

【００１３】本発明は、上記した問題点に鑑み、コイル
パターンの内端部どうしの接続スペースを狭くすること
ができ、もってコイルパターンとコアとの磁気的結合が
良好となり、コイルパターンの面積も大きくすることが
できる効率の良い薄型コイル部品とその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の薄型コイル部品は、片面または両面に導体
のコイルパターンを設けた複数枚の絶縁材を積層して積
層コイルを構成し、各層のコイルパターンの端末間を積
層コイルに貫通して設けられる導体により接続し、前記
積層コイルの中心に磁性コア挿通用の貫通穴を設けてな
る薄型コイル部品において、前記貫通穴の内壁に凹部を
設け、該凹部の内壁に、異なる層間のコイルパターンの
内端部同士を接続する導体を固着したことを特徴とする
（請求項１）。

【００１５】本発明において、コイル部品がトランスを
構成するものである場合、一次側コイルパターンと二次
側コイルパターンとを交互に積層した構造（請求項２）
や、コイルパターンが角形に形成され、前記貫通穴の凹
部が、コイルパターンの内側のコーナー部に対応する部
分に設けられている構造（請求項３）や、また、コイル
パターンを設けた絶縁材が角形をなし、最外周のコイル
パターンの外周が、絶縁基材の外周近傍に沿って形成さ
れることにより、他のコイルパターン部分より広幅に形
成された構造（請求項４）や、前記貫通穴に挿入する磁
性コアの脚部と前記凹部に設ける導体およびコイル内端
部との間に絶縁材を設けた構造（請求項５）や、前記貫
通穴に挿入する磁性コアの脚部に凹凸を設け、凸部を前
記コイルパターン内端部接続用導体を固着した凹部以外
の導体非形成面に当接させて前記凹部に設けた導体と前
記脚部との間に隙間を形成した構造（請求項６）等が採
用される。

【００１６】また、本発明による薄型コイル部品の製造
方法は、片面または両面に導体のコイルパターンを設け
た絶縁材を積層して積層コイルを作製し、該積層コイル
に、該積層コイル内の相互に接続されるコイルパターン
組の内端部を貫通するスルーホールを設け、該スルーホ
ールの内壁に前記内端部間を接続する導体を固着し、該
積層コイルのコイルパターンの内側に、前記スルーホー
ルの一部が削除されるように、磁性コアの脚挿入用の貫
通穴を設けることを特徴とする（請求項７）。

【００１７】

【作用】請求項１においては、コイルパターンの内端部
同士が、従来のように例えば円形断面のスルーホールの
導体ではなく、コア挿入用貫通穴の内壁に設けた凹部に
固着した導体によって接続されるため、スルーホールに
よる場合に比較し、コイルパターンの内周側を貫通穴
（コア）に近接させて設けることができ、コイルパター
ンの内端部同士の接続スペースが狭くなり、その分コイ
ルパターンの幅を広くとることができ、電気抵抗の低減
が可能となり、磁気的結合も良好となる。

【００１８】請求項２においては、一次側コイルパター
ンと二次側コイルパターンとを交互配置としたことによ
り、さらに磁気的結合が良好となる。

【００１９】請求項３においては、コイルパターンが角
形に形成され、前記貫通穴の凹部が、コイルパターンの
内側のコーナー部に対応する部分に設けられることによ
り、コーナー部のスペースが接続スペースとして有効に
利用され、さらに接続スペースを狭くすることができ
る。

【００２０】請求項４においては、コイルパターンの外
周側が、他のコイルパターン部分より広幅に形成される
ことにより、さらに電気抵抗を低減でき、磁気的結合も
強化される。

【００２１】請求項５においては、前記貫通穴に挿入す
る磁性コアの脚部と前記凹部に設ける導体およびコイル
内端部との間に絶縁材を設けたことにより、コアと凹部
導体との絶縁が確保される。

【００２２】請求項６においては、前記貫通穴に挿入す
る磁性コアの脚部に設けた凹凸によって凹部導体との電
気的絶縁が確保され、絶縁材が不要となる。

【００２３】請求項７の製造方法においては、貫通穴の
作製と同時に凹部の形成が行われ、凹部形成のための別
の工程が不要となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面によ
り説明する。図１（Ａ）は本発明のプリントコイルの一
例を示す平面図、図１（Ｂ）はその部分拡大図である。
図１（Ａ）および（Ｂ）において、７は前記磁性コアｂ
の脚部を挿入する貫通穴であり、通常はコアとして２つ
のＥ型コアの組み合わせ、またはＥ型コアとＩ型コアと
の組み合わせ構造が採用され、Ｅ型コアの中脚部が貫通
穴７に挿入される。１１は貫通穴７の内壁に設けた凹
部、１２は該凹部１１の内壁に設けた導体であり、該各
導体１２は積層コイルの異なる層のコイルパターンの内
端部同士を接続するものである。これらの凹部１１およ
び導体１２は接続すべきコイルパターンの組の数と同数
設けられる。

【００２５】図２ないし図５は本実施例の薄型コイル部
品の製造工程を示す図である。図２（Ａ）は積層体の平
面図、（Ｂ）はその断面図であり、本例においては、表
面に一次側コイルパターン２Ａ〜２Ｄおよびパッド６、
６０をそれぞれ作製し、裏面に二次側コイルパターン３
Ａ〜３Ｄをそれぞれ作製した４枚の絶縁材１を、接着剤
を有する絶縁材８を介して一体に接着し積層する。

【００２６】次に、図３（Ａ）の平面図および図３
（Ｂ）の断面図に示すように、一次側コイルパターン２
Ａと２Ｂ、２Ｃと２Ｄの２組、および二次側コイルパタ
ーン３Ａと３Ｂ、３Ｃと３Ｄの２組の各内端部をそれぞ
れ接続するためのスルーホール１１Ａを、各コイルパタ
ーンの内端部に相当する箇所に開けると共に、パッド６
にスルーホール１５を開ける。

【００２７】次に図４（Ａ）の断面図に示すように、前
記スルーホール１１Ａ、１５の内壁にメッキにより導体
１２を固着する。これによって、前記コイルパターン２
Ａと２Ｂ、２Ｃと２Ｄ、３Ａと３Ｂ、３Ｃと３Ｄの各内
端部同士が電気的に導通する。

【００２８】次に図４（Ｂ）および図５の各断面図に示
すように、各スルーホール１１Ａの断面の円弧の一部を
欠くように、貫通穴７を開ける。図５に示すように、貫
通穴７には磁性コアｂの脚部ｂ１を挿入する。この場
合、積層コイルの表裏面の導体パターンと磁性コアｂと
の電気的絶縁を図るため、貫通穴７の開口部の周囲の磁
性コアｂに対面する部分に絶縁材１６を設ける。

【００２９】このように、貫通穴７の内壁に設けた凹部
１１にコイルパターンの内端部を接続する導体１２を設
けることにより、図１（Ａ）、（Ｃ）の対比から分かる
ように、従来のスルーホール５による場合に比較し、コ
イルパターンの内端部同士の接続スペースＥを狭くする
ことができ、コイルパターン２、３の内周側を貫通穴７
すなわちコアの脚ｂ１に近接させて設けることが可能と
なり、磁気的結合が良好となる。また、コイルパターン
２、３の内周側を貫通穴７に近接させて設けることが可
能となるので、コイルパターン２、３の長さを短く、幅
を広くとることができ、電気抵抗の低減が可能となる。
また、トランスを構成する場合、一次側コイルパターン
２と二次側コイルパターン３の交互配置が可能であるた
め、さらに磁気的結合が良好となる。

【００３０】図６（Ａ）は本発明の他の実施例を示す平
面図であり、コイルパターン２または３の形状を角形と
し、貫通穴７の凹部１１を、コイルパターン２、３の内
側のコーナー部に対応する部分に設けたものである。本
実施例によれば、コイルパターン２、３のコーナー部の
スペースが接続スペースとして有効に利用され、さらに
接続スペースを狭くすることができるので、前記電気抵
抗低減、磁気的結合の強化の効果が助長される。

【００３１】図６（Ｂ）は本発明の他の実施例を示す平
面図であり、コイルパターン２、３を設けた絶縁材１が
角形をなし、コイルパターン２、３の幅が均一ではな
く、最外周のコイルパターンの外周ａが、絶縁材１の外
周近傍に沿って形成されることにより、他のコイルパタ
ーン部分より広幅としたものである。本実施例によれ
ば、コイルパターン２、３の電気抵抗の低減効果が前記
実施例よりさらに良好に達成できる上、コイルパターン
２、３の外周側におけるコアｂとの磁気的結合も強くな
り、磁気的結合の面においても、前記実施例より優れた
効果が得られる。

【００３２】図７（Ａ）は本発明の他の実施例を示す平
面図であり、本実施例は、凹部１１の形状を半円形では
なく、弓形に形成したものであり、この形状は、スルー
ホールの径を前記実施例よりも大きくし、かつ貫通穴７
によるカット位置を変えることによって実現することが
できる。本実施例によれば、導体１２として広い面積が
得られる。

【００３３】図７（Ｂ）は、外周のパッド６について
も、内周側の導体１２と同様に、スルーホールの形成、
導体１７のメッキ、切断によって、積層方向の全幅につ
いて連続する導体１７を形成したものである。本実施例
によれば、端子を設ける必要がなく、表面実装型の薄型
コイル部品が得られる。

【００３４】磁性コアｂとして導電性のものを使用する
場合、磁性コアｂとコイルパターン２、３や導体１２と
の間に絶縁が必要になる場合がある。この場合は、脚部
ｂ１の外周部に絶縁材を塗布するか、または、図８
（Ａ）、（Ｂ）の実施例に示すように、前記貫通穴７に
挿入する磁性コアｂの脚部ｂ１と前記凹部１１に設ける
導体１２およびコイル内端部との間に絶縁材１３を設け
ることにより、コアｂと凹部導体１２やコイルパターン
２、３との絶縁が確保される。

【００３５】図８（Ｃ）、（Ｄ）の例は、コアｂの脚部
ｂ１の形状を工夫することにより、コアｂとコイルパタ
ーン２、３や導体１２との絶縁を図ったものであり、前
記貫通穴７に挿入する磁性コアｂの脚部ｂ１に凹凸を設
け、凸部１８を前記コイルパターン２、３の内端部接続
用導体１２を固着した凹部１１以外の導体非形成面に当
接させて前記凹部１１に設けた導体１２と前記脚部ｂ１
との間に隙間Ｇを形成し、コアｂと導体１２とを電気的
に絶縁したものである。本実施例には、絶縁材１３が不
要になるという利点がある。

【００３６】上記実施例においては、絶縁材１の両面に
コイルパターン２、３を形成した例について示したが、
各絶縁材１の片面にコイルパターン２、３のいずれかを
形成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１によれば、磁性コア挿入用の貫
通穴の内壁に凹部を形成し、該凹部にコイルパターン内
端部接続用導体を設けたので、コイルパターンの内周側
に設けられるコイルパターンの内端部同士の接続スペー
スが狭くなり、その分コイルパターンの幅を広くとるこ
とができ、電気抵抗の低減が可能となり、磁気的結合も
良好となる。その結果、効率の良い薄型コイル部品を提
供することが可能となる。

【００３８】請求項２によれば、薄型コイル部品がトラ
ンスを構成するものである場合、一次側コイルパターン
と二次側コイルパターンとを交互配置としたことによ
り、さらに磁気的結合が良好となる。

【００３９】請求項３によれば、コイルパターンが角形
に形成され、前記貫通穴の凹部が、コイルパターンの内
側のコーナー部に対応する部分に設けられることによ
り、コーナー部のスペースが接続スペースとして有効に
利用され、さらに接続スペースを狭くすることができ、
電気抵抗の低減、磁気的結合の強化の効果がより良く達
成できる。

【００４０】請求項４によれば、コイルパターンの外周
側が、他のコイルパターン部分より広幅に形成されるこ
とにより、さらに電気抵抗が低減できる上、コイルパタ
ーンの外周側におけるコアとの磁気的結合も強くなる。

【００４１】請求項５によれば、前記貫通穴に挿入する
磁性コアの脚部と前記凹部に設ける導体およびコイル内
端部との間に絶縁材を設けたことにより、コアと凹部導
体との絶縁が確保される。

【００４２】請求項６によれば、前記貫通穴に挿入する
磁性コアの脚部に設けた凹凸によって凹部導体との電気
的絶縁が確保され、絶縁材が不要となる。

【００４３】請求項７の製造方法によれば、貫通穴の作
製と同時に凹部の形成が行われ、凹部形成のための別の
工程が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明のプリントコイルの一例を示す
平面図、（Ｂ）はその部分拡大図、（Ｃ）は従来のプリ
ントコイルの平面図である。

【図２】（Ａ）は図１（Ａ）の積層プリントコイルにお
けるスルーホール加工前の状態を示す平面図、（Ｂ）は
（Ａ）の積層状態を示す断面図である。

【図３】（Ａ）は図１（Ａ）の積層プリントコイルにお
けるスルーホール加工後の状態を示す平面図、（Ｂ）は
（Ａ）の積層状態を示す断面図である。

【図４】（Ａ）は図３の積層プリントコイルに設けたス
ルーホールに導体を加工した状態を示す部分断面図、
（Ｂ）は（Ａ）はさらに貫通穴を穿設した状態を示す部
分断面図である。

【図５】図４（Ｂ）の積層プリントコイルの全体を示す
断面図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明のプリントコ
イルの他の例を示す平面図である。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明のプリントコ
イルの他の例を示す平面図である。

【図８】（Ａ）は本発明のプリントコイルの他の例を示
す平面図、（Ｂ）はその部分拡大図、（Ｃ）は本発明の
プリントコイルの他の例を示す平面図、（Ｄ）はその部
分拡大図である。

【図９】（Ａ）は従来の薄型コイル部品を示す斜視図、
（Ｂ）はそのコイルユニットの一例を示す分解斜視図、
（Ｃ）は該コイルユニットの断面図である。

【図１０】従来の薄型コイル部品の一例を示す分解斜視
図である。

【図１１】従来の薄型コイル部品の他の例を示す分解斜
視図である。

【符号の説明】 １：絶縁材、２、２Ａ〜２Ｄ：一次側コイルパターン、
３、３Ａ〜３Ｄ：二次側コイルパターン、６、６Ａ：パ
ッド、７：貫通穴、８：絶縁材、１１：凹部、１１Ａ：
スルーホール、１２：導体、１３：絶縁材、１５：スル
ーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 春義 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ −ディ−ケイ株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】片面または両面に導体のコイルパターンを
   設けた複数枚の絶縁材を積層して積層コイルを構成し、 各層のコイルパターンの端末間を積層コイルに貫通して
   設けられる導体により接続し、 前記積層コイルの中心部に磁性コア挿通用の貫通穴を設
   けてなる薄型コイル部品において、 前記貫通穴の内壁に凹部を設け、 該凹部の内壁に、異なる層間のコイルパターンの内端部
   同士を接続する導体を固着したことを特徴とする薄型コ
   イル部品。
2. 【請求項２】請求項１において、コイル部品がトランス
   を構成するものであって、一次側コイルパターンと二次
   側コイルパターンとを交互に積層したことを特徴とする
   薄型コイル部品。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 コイルパターンが角形に形成され、 前記貫通穴の内壁に設けた凹部が、コイルパターンの内
   側のコーナー部に対応する部分に設けられていることを
   特徴とする薄型コイル部品。
4. 【請求項４】請求項１から３までのいずれかにおいて、 コイルパターンを設けた絶縁材が角形をなし、 最外周のコイルパターンの外周が、絶縁基材の外周近傍
   に沿って形成されることにより、他のコイルパターン部
   分より広幅に形成されていることを特徴とする薄型コイ
   ル部品。
5. 【請求項５】請求項１から４までのいずれかにおいて、 前記貫通穴に挿入する磁性コアの脚部と前記凹部に設け
   る導体との間に絶縁材を設けたことを特徴とする薄型コ
   イル部品。
6. 【請求項６】請求項１から４までのいずれかにおいて、 前記貫通穴に挿入する磁性コアの脚部に凹凸を設け、凸
   部を前記コイルパターン内端部接続用導体を固着した凹
   部以外の導体非形成面に当接させて前記凹部に設けた導
   体と前記脚部との間に隙間を形成したことを特徴とする
   薄型コイル部品。
7. 【請求項７】片面または両面に導体のコイルパターンを
   設けた絶縁材を積層して積層コイルを作製し、 該積層コイルのコイルパターンより内周側に、該積層コ
   イル内の相互に接続されるコイルパターン組の内端部を
   貫通するスルーホールを設け、 該スルーホールの内壁に前記内端部間を接続する導体を
   固着し、 該積層コイルのコイルパターンの内側に、前記スルーホ
   ールの一部が削除されるように、磁性コアの脚挿入用の
   貫通穴を設けることを特徴とする薄型コイル部品の製造
   方法。