特許 6572091 複合トランスモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6572091

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】複合トランスモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20190826BHJP

   H01F 27/30 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   H01F30/10 U

   H01F30/10 M

   H01F30/10 J

   H01F30/10 T

   H01F27/30

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-203039(P2015-203039)

(22)【出願日】2015年10月14日

(65)【公開番号】特開2017-76693(P2017-76693A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2018年10月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】591143021

【氏名又は名称】イサハヤ電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】特許業務法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】蒲池 晴希

(72)【発明者】

【氏名】松岡 宏則

【審査官】 鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１４１０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０３６９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１０３６２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ３０／１０

Ｈ０１Ｆ ２７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次回路を搭載した一次回路搭載部及び一次側空心インダクターと、
二次回路を搭載した二次回路搭載部及び二次側空心インダクターを有し、
前記一次回路搭載部及び前記二次回路搭載部は、それぞれ前記一次側空心インダクター及び前記二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されており、
前記一次回路搭載部と前記一次側空心インダクターは一次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて一次モールドを形成し、
前記二次回路搭載部と前記二次側空心インダクターは二次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて二次モールドを形成しており、
前記一次モールドと前記二次モールドを積み重ねた積層体の前記一次側空心部と前記二次側空心部の中心付近をコア材の柱状部が貫通している
ことを特徴とする複合トランスモジュール。

【請求項2】

前記一次モールドと前記二次モールドの接合面に、互いに嵌合する凹部及び凸部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の複合トランスモジュール。

【請求項3】

少なくとも前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が、それぞれ他の部分より薄い薄肉部となっており、
少なくとも該薄肉部の前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が前記接合面となっている
ことを特徴とする請求項２に記載の複合トランスモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トランスとその周辺部品を組み合わせた複合トランスモジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、トランスファーモールド製品内部にトランスを内蔵する場合、強度の弱いコア材はモールド樹脂の応力の影響を受けてヒビや割れが生じ易く、大きなサイズのコアはモールドしにくいという問題があった。
また、モールドしたトランスと周辺の回路部品とを組み合わせて回路モジュール化した場合、厚みを薄くするのが困難であった。

【0003】

コア材をモールドしないトランスとして、特許文献１（特開平８−２７３９４４号公報）には、コア穴を中心とする螺旋形の形状をした導体パターンが形成されている基板を積層した積層モールドコイルにコアが装着された平面型トランスが記載されている（特に図１〜３、段落０００８及び００１０を参照）。
また、特許文献２（特開平６−２０４０５３号公報）には、１次側、２次側を予め各々独立した複数巻の空芯のコイルを作り、各々のコイルを樹脂モールドし、それらの樹脂モールドコイルを組み重ねたモールドトランスが記載されている（特に図３〜５、段落０００３、０００７及び０００８を参照）。

【0004】

ところが、特許文献１の平面型トランスは一次巻線や二次巻線等を合わせてモールドし実装基板に装着するため、バリエーションを持たせることができず回路モジュールとしてはトランス実装の手間がかかる上に厚くなってしまうという問題や、トランス周辺回路部分まではトランスファーモールドしにくいといった問題があった。
また、特許文献２のモールドトランスは２つの樹脂モールドコイルを組み重ねるだけであるため樹脂モールドコイルがずれて相対位置が変わってしまうという問題、表面実装タイプであるため回路モジュールとしてはトランス実装の手間がかかる上に厚くなってしまうという問題、トランス周辺回路部分まではトランスファーモールドしにくいといった問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−２７３９４４号公報

【特許文献2】特開平６−２０４０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような問題点を解決し、トランスを組み込んだ回路モジュールの回路全体を効率良くトランスファーモールドできるようにするとともに、回路モジュールを薄くすることを第一の課題としてなされたものである。
また、本発明は、２つのモールドコイルを組み重ねた後にそれらがずれないようにすることを第二の課題としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に係る発明は、一次回路を搭載した一次回路搭載部及び一次側空心インダクターと、二次回路を搭載した二次回路搭載部及び二次側空心インダクターを有し、前記一次回路搭載部及び前記二次回路搭載部は、それぞれ前記一次側空心インダクター及び前記二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されており、前記一次回路搭載部と前記一次側空心インダクターは一次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて一次モールドを形成し、前記二次回路搭載部と前記二次側空心インダクターは二次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて二次モールドを形成しており、前記一次モールドと前記二次モールドを積み重ねた積層体の前記一次側空心部と前記二次側空心部の中心付近をコア材の柱状部が貫通していることを特徴とする複合トランスモジュールである。

【0008】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の複合トランスモジュールにおいて、前記一次モールドと前記二次モールドの接合面に、互いに嵌合する凹部及び凸部が設けられていることを特徴とする。

【0009】

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の複合トランスモジュールにおいて、少なくとも前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が、それぞれ他の部分より薄い薄肉部となっており、少なくとも該薄肉部の前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が前記接合面となっていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

請求項１に係る発明の複合トランスモジュールによれば、一次回路搭載部と一次側空心インダクターは一次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて一次モールドを形成し、二次回路搭載部と二次側空心インダクターは二次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて二次モールドを形成しており、一次モールドと二次モールドを積み重ねた積層体の一次側空心部と二次側空心部の中心付近をコア材の柱状部が貫通しているので、コア材がモールド樹脂の応力の影響を受けることがなく、コア材にヒビや割れが生じにくくなる。
また、コア材はモールドされないので、回路搭載部をモールドするにもかかわらず、モールド樹脂の量を減らすことができる。
さらに、一次回路搭載部及び二次回路搭載部が、それぞれ一次側空心インダクター及び二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されているので、一次モールド及び二次モールドを薄くすることができ、それらを組み重ねた複合トランスモジュールも薄くすることができる。

【0011】

請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の複合トランスモジュールによる効果に加え、一次モールドと二次モールドの接合面に、互いに嵌合する凹部及び凸部が設けられているので、一次モールドと二次モールドを組み重ねた後にそれらがずれることがない。

【0012】

請求項３に係る発明によれば、請求項２に係る発明の複合トランスモジュールによる効果に加え、少なくとも一次側空心部の中心付近より先端側及び二次側空心部の中心付近より先端側が、それぞれ他の部分より薄い薄肉部となっており、少なくとも薄肉部の一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が接合面となっているので、複合トランスモジュールをより薄くすることができ、トランスファーモールド時におけるモールド樹脂の量をさらに減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例の一次モールド２及び二次モールド３の側面図。

【図2】実施例の一次モールド２及び二次モールド３の平面図。

【図3】実施例の一次モールド２及び二次モールド３の底面図。

【図4】実施例における複合トランスモジュール１の側面図。

【図5】実施例における複合トランスモジュール１の平面図。

【図6】本発明の回路構成を示すブロック図。

【図7】実施例の一次モールド２及び二次モールド３の製造方法の説明図。

【図8】変形例（６）における複合トランスモジュールの側面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。

【実施例】

【0015】

実施例の複合トランスモジュールは、図１〜３に示すように一次モールド２と二次モールド３を有し、これらを上下に組み重ねた後コア材を固定してなるものである。

【0016】

一次モールド２は一次回路搭載部と一次側空心インダクターを同一平面上に隣接して配置するとともに、図１〜３に示すように一次回路搭載部を厚く一次側空心インダクターを薄くモールドした一次側モールド体４と、一次回路搭載部と電気的に接続されている一次側リード部５とを有し、図２及び３に示すように薄くモールドされた一次側空心インダクターの一次側空心部の中心付近はモールドされずに一次側コア穴６となっている。
そして、一次側モールド体４の先端部には図２に示すように一次側ほぞ７が形成され、一次側モールド体４の厚い部分（以下「一次側厚肉部」という。）と薄い部分（以下「一次側薄肉部」という。）との境界部にあたる一次側段差面には図３に示すように一次側アリ溝８が形成されている。

【0017】

二次モールド３は二次回路搭載部と二次側空心インダクターを同一平面上に隣接して配置するとともに、図１〜３に示すように二次回路搭載部を厚く二次側空心インダクターを薄くモールドした二次側モールド体９と、二次回路搭載部と電気的に接続されている二次側リード部１０と、放熱フィン１４とを有し、図２及び３に示すように薄くモールドされた二次側空心インダクターの二次側空心部の中心付近はモールドされずに二次側コア穴１１となっている。
そして、二次側モールド体９の先端部には図２に示すように二次側ほぞ１２が形成され、二次側モールド体９の厚い部分（以下「二次側厚肉部」という。）と薄い部分（以下「二次側薄肉部」という。）との境界部にあたる二次側段差面には図２に示すように二次側アリ溝１３が形成されている。
なお、放熱フィン１４は、二次側モールド体９の側面から突出させたものであり、二次回路搭載部で発生した熱が外部に放出され易くなっているし、外部回路との電気的接続にも使用することができる。

【0018】

一次モールド２と二次モールド３を上下に組み重ねて複合トランスモジュール１を組み立てるに際しては、図１に示すように一次側ほぞ７及び二次側ほぞ１２を、それぞれ二次側アリ溝１３及び一次側アリ溝８に合致させた後に滑り込ませて、一次側モールド体４の薄い部分と二次側モールド体９の薄い部分とを接合させる。
その後、中央部に円柱状部を有し、円柱状部の中心軸を含む平面で切った断面がＥ字状のコア材１５を２つ用意して、一次モールド２の一次側コア穴６の上方と二次モールド３の二次側コア穴１１の下方に配置し、各々の円柱状部を一次側コア穴６及び二次側コア穴１１に貫通させた後に２つのコア材を固定する。

【0019】

このようにして完成した複合トランスモジュール１の側面図及び平面図を、それぞれ図４及び図５に示すが、一次側薄肉部と二次側薄肉部を合わせた厚み、一次側厚肉部の厚み及び二次側厚肉部の厚みが全て同一となるようにしてあるので、一次側モールド体４と二次側モールド体９を組み重ねた後におけるモールド部の形状は薄い直方体状となる。
また、放熱フィン１４は二次側モールド体９の外側で折り曲げてあるが、その下端面は一次側リード部５及び二次側リード部１０の下端面とほぼ面一となるようにしてある。
なお、図６は本発明の回路構成を示すブロック図である。

【0020】

実施例の一次モールド２及び二次モールド３を製造するに際しては、図７に示すように、一枚の金属板を打ち抜き、渦巻き状の一次側空心インダクター１７、一次回路を搭載するための一次回路搭載部１８、一次側リード部５、渦巻き状の二次側空心インダクター２０、二次回路を搭載するための二次回路搭載部２１、放熱フィン１４及び二次側リード部１０が保持されるようにした金属フレーム１６を用意する。

【0021】

次に、一次回路搭載部１８及び二次回路搭載部２１に回路部品を実装した後、一次側空心インダクター１７と一次回路搭載部１８及び二次側空心インダクター２０と二次回路搭載部２１に、それぞれ一次側用型枠及び二次側用型枠（図示せず）をセットし、一次側空心部１９の中心付近と二次側空心部２２の中心付近を除く部分にモールド樹脂を流し込んで一体的にモールドする。
そして、樹脂が固まった後に一次側用型枠及び二次側用型枠を取り除き、それぞれを金属フレーム１６から切り離せば一次モールド２及び二次モールド３が得られる。

【0022】

実施例の変形例を列記する。
（１）実施例においては、一次側空心インダクター１７及び二次側空心インダクター２０の部分を薄くモールドしたが、一次回路搭載部１８及び二次回路搭載部２１も搭載する回路部品に応じて薄くできれば、全体を薄くモールドし一次側コア穴６と二次側コア穴１１を合致させてコア材の柱状部を貫通させ固定しても良い。
そうした場合、一次回路搭載部１８と二次回路搭載部２１との位置は自由に設定できるが、一次回路搭載部１８を二次回路搭載部２１の直上に位置させれば、複合トランスモジュールの長さを短くすることができる。
（２）実施例においては、一次回路搭載部及び二次回路搭載部は、それぞれ一次側空心インダクター及び二次側空心インダクターと同一平面上に隣接して配置したが、一次回路搭載部及び二次回路搭載部は、それぞれ前記一次側空心インダクター及び前記二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されていれば良い。
例えば、一次回路搭載部及び二次回路搭載部を、それぞれ一次側空心インダクター及び二次側空心インダクターの外側で直交するように配置した場合、一次モールド及び二次モールドは断面がＬ字状となり、これらを組み重ねると断面がコ字状の薄い複合トランスモジュールを得ることができる。
そして、このような形状の複合トランスモジュールはコ字状の凹部や壁面に沿って設置することができる。
（３）実施例においては、一次側モールド体４に一次側ほぞ７及び一次側アリ溝８を形成し、二次側モールド体９に二次側ほぞ１２及び二次側アリ溝１３を形成し、２つのモールド体を上下方向にスライドさせて接合したが、一次側ほぞ７と二次側アリ溝１３のみ又は一次側アリ溝８と二次側ほぞ１２のみを形成しても良いし、いずれかの接合面の前後方向又は左右方向に延びるほぞとアリ溝を形成し、２つのモールド体を前後方向又は左右方向にスライドさせて接合するようにしても良く、ほぞとアリ溝に代えて単純な直方体形状の突条と溝条としても良い。
また、一次側モールド体４の先端面と二次側段差面との接合部、二次側モールド体９の先端面と一次側段差面との接合部、及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面との接合部において、いずれかの箇所に互いに嵌合する凸部と凹部を設けても良い。
さらに、先端面と段差面との接合部の一方に凸部と凹部又は前後方向に延びる突条と溝条を設けるとともに、その凸部と凹部又は突条と溝条を嵌合させた状態で互いに嵌合可能な凸部と凹部又は突条と溝条を薄肉部同士の接合部に設ければ、少なくとも２つの方向へのずれが防止できるのでより良い。

【0023】

（４）実施例においては、一次側モールド体４の先端部と二次側段差面、二次側モールド体９の先端部と一次側段差面及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面を接合させたが、一次側モールド体４の先端部と二次側段差面及び二次側モールド体９の先端部と一次側段差面は接合させなくても良い。
また、実施例においては、一次側空心インダクター１７及び二次側空心インダクター２０の部分を薄くモールドしたが、少なくともコア材の円柱状部が貫通する一次側コア穴６及び二次側コア穴１１より先端側が他の部分より薄くモールドされていれば、その下面と上面を接合させることで複合トランスモジュールの厚みを薄くすることができる。
（５）実施例においては、一次側モールド体４の先端部と二次側段差面、二次側モールド体９の先端部と一次側段差面及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面を接合させたが、一次側モールド体４と二次側モールド体９を直交させて、一次側モールド体４の先端側の側面部と二次側段差面及び二次側モールド体９の先端側の側面部と一次側段差面とを接合させても良い。
また、その場合でも変形例（４）と同様に、一次側モールド体４の先端側の側面部と二次側段差面及び二次側モールド体９の先端側の側面部と一次側段差面とを接合させず、一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面だけを接合させても良い。
（６）実施例においては、一次側モールド体４の先端部と二次側段差面、二次側モールド体９の先端部と一次側段差面及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面を接合させたが、一次側モールド体４の上面と二次側モールド体９の下面を接合させても良い。
特に、一次側モールド体４と二次側モールド体９を図８に示すような配置とし、一次側薄肉部と二次側薄肉部の周囲にコア材を固定させれば、よりコンパクトな複合トランスモジュールとなり、立てて実装すれば実装面積を大幅に減らすことができる。

【0024】

（７）実施例においては、断面がＥ字状のコア材１５を２つ用い、各々の円柱状部を一次側コア穴６及び二次側コア穴１１に貫通させて固定したが、一次側コア穴６及び二次側コア穴１１を繋いだ長さ以上の円柱状部を有するＥ字状のコア材と、その３つの柱状部にまたがる長さの平板状のコア材を用いても良く、一次側コア穴６及び二次側コア穴１１を繋いだ穴の内部に挿入できる１本の柱状コア材や一次側コア穴６及び二次側コア穴１１に挿入できる柱状部を有するＴ字状、Ｌ字状又はＵ字状のコア材を１つ又は２つ用いても良い。
（８）実施例においては、一次モールド２と二次モールド３を１つずつ用いたが、二次モールド３は複数用いても良い。
そうした場合、複数の二次モールド３は一次モールド２の両側に配置しても良いし、片側に配置しても良い。
（９）実施例においては、一次側空心インダクター１７及び二次側空心インダクター２０を金属板を渦巻き状に打ち抜いて形成したが、別途製作された平面状のコイルを用いても良いし、特許文献２に記載されているような複数巻の空芯コイルを用いても良い。
（１０）実施例においては、一枚の金属板を打ち抜き、渦巻き状の一次側空心インダクター１７、一次回路を搭載するための一次回路搭載部１８、一次側リード部５、渦巻き状の二次側空心インダクター２０、二次回路を搭載するための二次回路搭載部２１、放熱フィン１４及び二次側リード部１０が保持されるようにした金属フレーム１６を用いたが、樹脂基板に、渦巻き状の一次側空心インダクター部、一次回路搭載部、一次側リード接続部、渦巻き状の二次側空心インダクター部、二次回路搭載部、放熱フィン及び二次側リード接続部の導体パターンをプリントした樹脂フレームを用いても良い。
そうした場合、一次側空心インダクター部、一次回路搭載部、一次側リード接続部、二次側空心インダクター部、二次回路搭載部、二次側リード接続部は、樹脂基板の両側に形成することができるので、集積度と設計自由度を上げることができる。

【符号の説明】

【0025】

１ 複合トランスモジュール ２ 一次モールド ３ 二次モールド
４ 一次側モールド体 ５ 一次側リード部 ６ 一次側コア穴
７ 一次側ほぞ ８ 一次側アリ溝 ９ 二次側モールド体
１０ 二次側リード部 １１ 二次側コア穴 １２ 二次側ほぞ
１３ 二次側アリ溝 １４ 放熱フィン １５ コア材
１６ 金属フレーム １７ 一次側空心インダクター １８ 一次回路搭載部
１９ 一次側空心部 ２０ 二次側空心インダクター ２１ 二次回路搭載部
２２ 二次側空心部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】