JP4638626B2 - 磁性体の成形方法、磁性体、およびプリント基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上に磁性体を成形する方法、その磁性体、およびその磁性体が成形されたプリント基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板にノイズ対策、トランスおよびチョークコイル用のフェライトコア等を設ける際は、予めフェライトコアを成形しておき、これをプリント基板に取り付けていた。図４（ａ）にその様子を示す。プリント基板３に取付用の穴５、５を予め形成しておき、上下２分割されたフェライトコア５１ａ、５１ｂを基板の上下から挟み込み接着剤などを使用して取り付けて回路部品としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フェライトコア５１ａ、５１ｂは焼結体であるため、製品の寸法精度を確保するのが難しい。このため、フェライトコア５１ａ、５１ｂは焼結後に研磨する必要がある。プリント基板３上に他の電子部品と近接配置するに公差最大寸法を占有することにもなり、高密度実装を阻害する場合がある。しかもフェライトコア５１ａ、５１ｂは薄くすると落下や輸送時に割れたり、欠けたりしてしまうことがある。
【０００４】
また、このようにしてフェライトコア５１ａ、５１ｂを取り付けると、図４（ｂ）に示すようにプリント基板３の回路パターン６との間に隙間５７ができてしまう。このように回路パターン６からフェライトコア５１ａ、５１ｂまでの距離が空くと特性低下に繋がる。
【０００５】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、フェライトコアに代わるノイズ対策、トランス、チョークコイル等に用いられる磁性体およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明は、１つ以上の樹脂を含むバインダーに少なくとも磁性フィラーを混合してなる材料を溶融する一方で、金型にプリント基板を入れてインサート成形することにより前記プリント基板上にある回路パターンを覆って磁性体を成形することを特徴とする磁性体の成形方法であって、前記プリント基板における前記磁性体を形成する箇所に形成された少なくとも１個の貫通穴の表裏両側に相当する位置に、該貫通穴を通過する環状の前記磁性体を形成することをその要旨とする。
【０００７】
このような磁性体の成形方法によれば、磁性体は樹脂をバインダーとして構成されているため、フェライトよりも衝撃に強い。またインサート成形を用いているので、焼結で成形する場合に比べ、成形公差を１／１０程度にすることができる。このため、成形後に研磨をする必要がなく、またプリント基板（フレキシブル基板を含む）に通常、実装されている他の電子部品等と近接配置することができ、高密度実装を阻害しない。
また、このような磁性体の成形方法によれば、磁性体がプリント基板の表裏に同時に形成され、しかも接着剤などを用いなくとも固定することができる。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の磁性体の成形方法において、前記貫通穴は、前記プリント基板に少なくとも３個形成されており、前記磁性体が、前記３個の貫通穴を通過して形成されるように形成されることを特徴とする。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の磁性体の成形方法において、前記金型のキャビティにフェライト焼結体または磁性金属のプレートを入れておき、前記磁性体の内部に前記プレートが組み込まれた磁性体を形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれかに記載の磁性体の成形方法において、前記プリント基板上に前記磁性体を密着させた状態で成形することを特徴とする。
このような磁性体の成形方法によれば、プリント基板と磁性体との間に形成された隙間を原因とする磁気特性の低下を防ぐことができる。なお、インサート成形により磁性体を成形するので、このように磁性体とプリント基板を密着させた状態にするのは容易である。
【０００９】
なお、前記金型のゲートをピンゲート方式としてもよい。
このような磁性体の成形方法によれば、磁性体同士（または磁性体と他の部材）を近接した状態で成形する際にも、ゲートの位置が制約を受けることがない。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれかに記載の磁性体の成形方法において、前記磁性体が、前記プリント基板に実装される電子部品を覆うように成形されることを特徴とする。
【００１２】
このようにすることで、覆われた電子部品のノイズ対策等を行なうことができる。なお、磁性体で覆う電子部品としては、ピン、抵抗、コンデンサーが考えられる。もちろん、これ以外の電子部品を覆っても良い。
請求項６に記載の本発明は、請求項１から５のいずれかに記載の磁性体の成形方法により成形されたことを特徴とする磁性体をその要旨とする。
【００１３】
このように構成された磁性体によれば、前述のように、所望の磁気特性を発揮でき、成形後に研磨をする必要がない。
請求項７に記載の本発明は、少なくとも片面に磁性体が形成されたプリント基板であって、請求項１から５のいずれかに記載の磁性体の成形方法により磁性体が成形されたものであることを特徴とする。
【００１４】
このように構成されたプリント基板によれば、磁性体を他の電子部品等と近接配置することができるので、磁性体が高密度実装を阻害するといった事態が発生しない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図面と共に説明する。まず、図１、図２に本発明を適用してプリント基板３が製造される様子を示す。なお、図４に示した従来技術と同じ名称の構成については混乱を招かない範囲で同じ符号を用いた。図１（ａ）に示すプリント基板３の、Ｘで示される位置にノイズ対策用磁性体を設ける場合を示す。この箇所に穴５、５を予め形成しておくのは従来技術と同様である。このプリント基板３を図２（ａ）に示すような金型に入れ、射出成形を行なう。この金型は固定プレート１１ａ、中間プレート１１ｂ、可動プレート１１ｃに分かれており、溶融した材料がスプルー１３、ランナー１５を介してキャビティ１７ｂに充填される。
【００１６】
本図のＢ−Ｂ断面を示したのが図２（ｂ）である。中間プレート１１ｂのキャビティ１７ｂはプリント基板３の穴５を介して可動プレート１１ｃのキャビティ１７ｃと連通しており、キャビティ１７ｂに流入した材料は穴５を通ってキャビティ１７ｃにも充填される。充填される材料としては、磁性材料としてソフトフェライト、バインダーとしてＰＡ１２を用いた材料を選択した。また、この金型ではピンゲート方式を採用しているが、サイドゲート方式やサブマリンゲート方式を用いてもよい。
【００１７】
こうしてプリント基板３にノイズ対策品を直接射出成形すると、図１（ｂ）のようになる。一見すると、従来のフェライトコア５１ａ、５１ｂを用いた場合と大差がないようであるが、このＡ−Ａ断面図である図１（ｃ）に示すように、ノイズ対策用磁性体７とプリント基板３との間に隙間が形成されないという特徴がある。この結果、ノイズ対策用磁性体７は、所望の特性を発揮できる。
【００１８】
このように磁性体をプリント基板に密着させた場合を、密着させなかった場合と比較した実験の結果を図５に示す。図５（ａ）は、磁性体をプリント基板に密着させた場合に相当するもので、測定用ケーブル２１に磁性体混合樹脂２３を密着している。一方、図５（ｂ）は、磁性体をプリント基板に密着させなかった場合に相当するもので、測定用ケーブル２１と磁性体混合樹脂２３の間に片側０．５ｍｍの隙間を形成した。これら両者のインピーダンス周波数特性をインピーダンスアナライザ２５にて測定した結果を、周波数を横軸、インピーダンスを縦軸にして示したのが図５（ｃ）のグラフである。実線がギャップがない場合（すなわち図５（ａ））、点線がギャップがある場合（図５（ｂ））である。このグラフに示すように、磁性体混合樹脂２３を測定用ケーブル２１に密着させた場合の方が密着させないものよりも優れたインピーダンス周波数特性を示している。
【００１９】
ここで前記実施態様に戻る。ノイズ対策用磁性体７は、バインダーとしてＰＡ１２という樹脂を用いているため、衝撃に強い。従って、フェライトコア５１ａ、５１ｂのように容易に割れたり欠けたりする、ということがない。そしてプリント基板３の表裏に一体にノイズ対策品７を形成しているため、フェライトコア５１ａ、５１ｂのように接着する必要がない。また成形公差を焼結品の１／１０程度にできるので、研磨のような後加工が不要となり、製造工程を簡素化できる。そして同じ理由により、近接する電子部品との隙間を小さくできるので、高密度実装を実現できる。
【００２０】
以上、本発明を適用した一実施形態について説明してきたが、本発明はこの実施形態に何等限定されるものではなく様々な態様で実施しうる。
例えば、前記実施の形態では、磁性体としてソフトフェライトを用いたが、それ以外にも、ハードフェライト、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｃｏ系アモルファス、Ｆｅ基ナノ結晶体などを用いることができる。またフィラー形状は球形、扁平など何でもよい。
【００２１】
またバインダーも、ＥＶＡ、ＥＶＯＨ、ＰＶＣ、ＣＰＥ、ＣＡ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＰＡＲ、ＴＰＵ、ＴＰＥ、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ、ＰＳＵ、ＰＥＳ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＰＥ、ＰＰＯ、ＰＰＳ、ＰＢＤ、ＰＢＴ、ＰＰ、ＰＭＭＡ、ＰＭＰ、ＢＰといった熱可塑性樹脂や、ＥＰ、ＰＤＡＰ、ＳＩ、ＰＦ、ＵＰ，ＰＩ，ＰＵＲ，ＭＦ，ＵＦといった熱硬化性樹脂を用いても良いし、ＳＢＲ，ＮＢＲ，ＩＲ，ＣＲ，ＢＲ，ＩＩＲ、ＥＰＤＭ、ＣＳＭ、ＡＲ、ＦＲ、ＶＭＱ、ＥＣＯ、ＥＵなどの加硫ゴムやウレタン系、シリコーン系の熱可塑ゴムや液状ゴム、エラストマーなどでも良い。
【００２２】
また、図３（ａ）に示すように取付用の穴４１を３個形成したプリント基板３に、図３（ｂ）のようなトランス用磁性体４３を成形しても良い。この場合にも図３（ｃ）に示すように、略日型の断面を有するトランス用磁性体４３を、プリント基板３に密着させた状態で成形することができる。また、金型にプリント基板３を入れる際に、キャビティ内にフェライト焼結体のプレートや磁性金属プレートを入れて射出成形しても良い。そうすれば、図３（ｄ）に示すように、内部にフェライト焼結体のプレート４５等が組み込まれた磁性体７を形成することができる。
【００２３】
また、プリント基板３にチョークコイル用磁性体を成形しても良い。また、プリント基板３の方側のみに磁性体を形成してもよい。また、回路パターン６としては、信号ライン、電源ライン、グランドライン、トランス回路パターン、チョークコイルパターンなどでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用してプリント基板３にノイズ対策用、トランス用およびチョークコイル用磁性体７が形成される様子の説明図である。
【図２】 プリント基板３を金型に入れてノイズ対策用、トランス用およびチョークコイル用磁性体７を形成する様子の説明図である。
【図３】 本発明を適用して成形されたトランス用磁性体４３等の説明図である。
【図４】 フェライトコア５１ａ、５１ｂを用いてノイズ対策を行なう従来の技術の説明図である。
【図５】 磁性体を基板に密着することによる効果を測定した実験の説明図である。
【符号の説明】
３…プリント基板 ５…穴 ６…回路パターン
７…ノイズ対策用磁性体
１１ａ…固定プレート １１ｂ…中間プレート
１１ｃ…可動プレート
１３…スプルー １５…ランナー
１７ｂ、１７ｃ…キャビティ
５１ａ、５１ｂ…フェライトコア

Claims (7)

1. １つ以上の樹脂を含むバインダーに少なくとも磁性フィラーを混合してなる材料を溶融する一方で、金型にプリント基板を入れてインサート成形することにより前記プリント基板上にある回路パターンを覆って磁性体を成形することを特徴とする磁性体の成形方法であって、
   前記プリント基板における前記磁性体を形成する箇所に形成された少なくとも１個の貫通穴の表裏両側に相当する位置に、該貫通穴を通過する環状の前記磁性体を形成することを特徴とする磁性体の成形方法。
2. 請求項１に記載の磁性体の成形方法において、
   前記貫通穴は、前記プリント基板に少なくとも３個形成されており、
   前記磁性体が、前記３個の貫通穴を通過して形成されることを特徴とする磁性体の成形方法。
3. 請求項１または２に記載の磁性体の成形方法において、
   前記金型のキャビティにフェライト焼結体のプレートまたは磁性金属プレートを入れておき、前記磁性体の内部に前記フェライト焼結体のプレートまたは前記磁性金属プレートが組み込まれた磁性体を形成することを特徴とする磁性体の成形方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の磁性体の成形方法において、
   前記プリント基板上に前記磁性体を密着させた状態で成形することを特徴とする磁性体の成形方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の磁性体の成形方法において、
   前記磁性体が、前記プリント基板に実装される電子部品を覆うように成形されることを特徴とする磁性体の成形方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の磁性体の成形方法により成形されたことを特徴とする磁性体。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の磁性体の成形方法により磁性体が成形されたことを特徴とするプリント基板。

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