JP2005136037A

JP2005136037A - 積層トランス

Info

Publication number: JP2005136037A
Application number: JP2003368720A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Kawarai; 貢川原井
Original assignee: Sumida Corp; Sumida Technologies Inc
Current assignee: Sumida Corp; Sumida Technologies Inc
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】小型で薄型であり、１次側と２次側との結合が高い積層トランスを提供する。
【解決手段】印刷による積層と積層シートによる積層との少なくとも一方を用いて、少なくとも第１の巻線１１と第２の巻線２１とを形成してなる積層トランスにおいて、前記第１の巻線１１を構成する導体間及び前記第２の巻線２１を構成する導体間に、それぞれ非磁性材２を配置させた。
【選択図】図１

Description

この発明は、所要部材を積層して作成される積層トランスに関するものである。

従来のトランスは、フェライトや磁性金属により作製されたコアに巻線が巻回されて構成されている。このため、小型化が困難であることが一般的である。

また、シートを積層したタイプや印刷による積層トランスも提案されているが、１次側と２次側との結合が低く、トランスとしては不十分なものであった。

特開２００３−２４３２２９特開２００２−０５７０４２

解決しようとする課題は、小型で薄型でありながら、１次側と２次側との結合が高い積層トランスを提供することである。

本発明に係る積層トランスは、印刷による積層と積層シートによる積層との少なくとも一方を用いて、少なくとも第１の巻線と第２の巻線とを形成してなる積層トランスにおいて、前記第１の巻線を構成する導体間及び前記第２の巻線を構成する導体間に、それぞれ非磁性材を配置させたことを特徴とする。

本発明に係る積層トランスは、前記巻線の磁心部と外側部側及び上下端部側に、磁性層が積層されていることを特徴とする。

本発明に係る積層トランスは、前記第１の巻線と前記第２の巻線とが対向するそれぞれの導体間に、非磁性材が配置されていることを特徴とする。

本発明に係る積層トランスでは、前記導体としては、銀を主成分とした導電性粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを、磁性材としては、フェライト軟磁性材粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを、非磁性材としては、非磁性セラミックス粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを、それぞれ同時焼結されて作製されていることを特徴とする。

本発明に係る積層トランスは、前記導体の全周囲にも、非磁性材が配置されていることを特徴とする。

本発明に係る積層トランスは、前記第１の巻線と前記第２の巻線との間に、磁性材と非磁性材のうちの少なくとも一方により構成される絶縁層が配置されていることを特徴とする。

本発明に係る積層トランスは、積層トランスの最上部と最下部とに磁性シートによる磁性層が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る積層トランスでは、各巻線の間を区分する非磁性層が各巻線間に配置されていることを特徴とする。

上記のように、本発明のトランスは、第１の巻線を構成する導体間及び第２の巻線を構成する導体間に、それぞれ非磁性材が配置されているので、電流により発生する磁束が巻線を構成する導体間を介してループすることがなく、所謂マイナーループの発生が抑制されて２つの巻線における結合が高くなり、積層タイプで小型・薄型でありながら、トランスとして十分な特性を得ることが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明における積層トランスの実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明の積層トランスは、２つの巻線における結合を高くするという目的を、巻線を構成する導体間にそれぞれ非磁性材を配置することにより実現し、積層タイプで小型・薄型である利点も有している。

図１には、第１の実施例に係る積層トランスの斜視図が示されている。この積層トランスのＡ−Ａ断面図は、図２に示す如くであり、内部を透視して示した平面図は図３の如くである。直方体形状の積層トランスの最上部と最下部とに複数の磁性シートによって構成された磁性層１、１が設けられている。

最下層の磁性層１の上部には、第１の巻線１１を含む印刷積層体１０が積層され、この印刷積層体１０の上部には、第２の巻線２１を含む印刷積層体２０が積層される。

印刷積層体１０は、第１の巻線１１を構成する導体１１Ａのパターンと、上下方向に位置する導体１１Ａと導体１１Ａの間に配置された非磁性材２と、第１の巻線１１の磁心部と外側部側に設けられた磁性層１とを含んでいる。

この印刷積層体１０についての作製手順を図４〜図７に示す。最下部の磁性層１上に、図４（ａ）に示される如く、一端辺から一直線状に延び他端辺付近を終端とする棒状の導体パターン１１ａを、マスクにより印刷して形成する。次に、導体パターン１１ａの領域にほぼ対応する部分を除いてマスクして、非磁性材２ａを印刷する（図４（ｂ））。導体パターン１１ａの終端部には非磁性材２ａは印刷されない。次に、図４（ｃ）に示されるように、非磁性材２ａにより多くの部分が覆われた導体パターン１１ａの領域をマスクし、磁性材料１ａを印刷する。

次に、第１の巻線１１による１／２ターンに相当する領域（長方形の隣接する２辺に相当する領域）に開口部を有するマスクを使用して、上記導体パターン１１ａと端部において接続された導体パターン１１ｂを印刷により形成する（図５（ａ））。

次に、導体パターン１１ｂの領域を除いてマスクして、非磁性材２ｂを印刷する（図５（ｂ））。図５（ｂ）に明らかなように導体パターン１１ｂの終端部には非磁性材２ｂは印刷されない。次に、第１の巻線１１による１ターンに相当する領域（長方形の４辺に相当する領域）を覆うマスクを使用して、図５（ｃ）に示すように、磁性材料１ａを印刷する。

次に、図５（ａ）において印刷を行った導体パターン１１ｂとペアで第１の巻線１１による１ターンとなる領域（長方形の隣接する２辺に相当する領域）に開口部を有するマスクを使用して、上記導体パターン１１ｂと端部において接続された導体パターン１１ｃを印刷により形成する（図５（ｄ））。

次に、導体パターン１１ｃの領域を除いてマスクして、非磁性材２ｃを印刷する（図５（ｅ））。図５（ｅ）に明らかなように導体パターン１１ｃの終端部には非磁性材２ｃは印刷されない。次に、第１の巻線１１による１ターンに相当する領域（長方形の４辺に相当する領域）を覆うマスクを使用して、図５（ｆ）に示すように、磁性材料１ａを印刷する。

以下、必要なターン数に対応して図５（ａ）〜図５（ｆ）を繰り返す。次に、図６（ａ）に示すような短い棒状の開口部を有するマスクを使用して、導体パターン１１ｃと端部において接続された導体パターン１１ｄを印刷により形成する。この導体パターン１１ｄは外部端子に接続されるものである。次に、導体パターン１１ｄの領域を除いてマスクして、非磁性材２ｄを印刷する（図６（ｂ））。以上によって第１の巻線１１を含む印刷積層体１０が形成されることになる。上記図６（ｂ）において印刷された非磁性材２ｄとこれに次いで印刷された図６（ｃ）に示す磁性材料１ａにより、第１の巻線１１と第２の巻線２１の間が絶縁される。

次に、印刷積層体２０が積層形成される。第２の巻線２１による１／２ターンに相当する領域（長方形の隣接する２辺に相当する領域）と端子部分に開口部を有するマスクを使用して、導体パターン２１ａを印刷により形成する（図６（ｄ））。次に、導体パターン２１ａの領域にほぼ対応する部分を除いてマスクして、非磁性材２ａを印刷する（図６（ｅ））。導体パターン２１ａの終端部には非磁性材２ａは印刷されない。次に、図６（ｆ）に示されるように、第２の巻線２１による１ターンに相当する領域（長方形の４辺に相当する領域）を覆うマスクを使用して、磁性材料１ａを印刷する。

次に、必要なターン数に対応して図５（ａ）〜図５（ｆ）を繰り返す。次に、端子部とこれに繋がる棒状の開口部を有するマスクを使用して、導体パターン２１ｃと端部において接続された導体パターン２１ｄを印刷により形成する（図７（ａ））。この導体パターン２１ｄの端部は外部端子に接続されるものである。次に、導体パターン２１ｄの領域を除いてマスクして、非磁性材２ｄを印刷する（図７（ｂ））。以上によって第２の巻線２１を含む印刷積層体２０が形成されることになる。印刷積層体２０の上部には、複数の磁性シートによって構成された磁性層１が積層される（図７（ｃ））。

上記において、導体パターン１１ａ〜１１ｃ、２１ａ〜２１ｃとしては、銀を主成分とした導電性粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを用い、磁性層１の磁性材としては、フェライト軟磁性材粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを用い、非磁性材２としては、非磁性セラミックス粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを用い、図１に示した状態として同時焼結されて作製される。

以上の通りに構成された積層トランスでは図２に明らかな通り、第１の巻線１１の各巻線間、第２の巻線２１の各巻線間及び、第１の巻線１１と第２の巻線２１の間には、非磁性材２が配置されており、第１の巻線１１と第２の巻線２１のいずれかの導体に電流が流れることにより導体の周囲を周回するように生じる磁束（マイナーループ）が非磁性材２に阻まれてプールせずに、磁束は基本的に磁心と磁性層１、１及び第１の巻線１１と第２の巻線２１の外周部の磁性層１を磁路とするように生じ、第１の巻線１１と第２の巻線２１の結合を高める。

しかも、積層構造を採用しているので、薄型及び小型化を実現することができることはいうまでもない。なお、本実施例では、２巻線を１つの積層トランスに内蔵させたが、３巻線以上を１つの積層トランスに内蔵させた構成としてもよい。また、図４〜図７に示した作製方法では、巻線を１／２ターンずつ積層する手法を採用したが、２／３ターンのパターンを用いて、これを３層積層して２ターンの巻線を作製し、これを所要回繰り返すようにしても良い。また、この実施例において示した印刷による積層方法とグリーンシートの積層方法の組み合わせではなく、印刷による積層方法のみを用いても良く、グリーンシートの積層方法のみを用いるようにしても良い。更に、図６（ｃ）における磁性材料１ａの印刷に代えて、全領域に非磁性材を印刷することにより、各巻線の間を区分する非磁性層が各巻線間に配置されている構成を採用することもできる。これにより、トランスの直流重畳特性を向上させることができる。

図８には、第２の実施例に係る積層トランスの斜視図が示されている。この積層トランスのＢ−Ｂ断面図は、図９に示す如くであり、内部を透視して示した平面図は図１０の如くである。直方体形状の積層トランスの最上部と最下部とに複数の磁性シートによって構成された磁性層１、１が設けられている。

最下層の磁性層１の上部には、第１の巻線１１を含む印刷積層体１００が積層され、この印刷積層体１００の上部には、第２の巻線２１を含む印刷積層体２００が積層される。

この第２の実施例に係る積層トランスの構成は、基本的に第１の実施例に係る積層トランスと同様の構成であるが、図９の断面図に顕著に現れているように、巻線１１、２における導体の全周囲（導体の径が現れるように断面にした場合の全周囲）に、非磁性材２が配置されていることを特徴とする。

第２の実施例に係る積層トランスの作製は、図４〜図７において説明した第１の実施例に係る積層トランスの作製方法と基本的は変わらない。ただ、導体パターンの幅よりも幅広の非磁性材２が印刷されること、磁性体を印刷する場合のマスクが上記幅広の非磁性材２に合わせて形成されていることが相違する。また、図４（ａ）に示した導体パターン１１ａの印刷の前に、最下部の磁性層１上に、上記導体パターン１１ａよりも幅広の非磁性材２が導体パターン１１ａを覆うように印刷されること及び導体パターン１１ａを覆うように印刷された非磁性材２を除く部分に磁性材が印刷される。更に、最上部の磁性層１を積層する前に、その前に導体パターン１１ｃの領域よりも幅広の非磁性材２が導体パターン１１ｃを覆うように印刷されること及び導体パターン１１ｃを覆うように印刷された非磁性材２を除く部分に磁性材が印刷される。その他は、第１の実施例に係る積層トランスの作製方法と変わらない。これにより、図９、図１０に示す積層トランスが作製される。

このようにして作製された第２の実施例に係る積層トランスによれば、図９に明らかな通り、第１の巻線１１の各巻線の全周囲、第２の巻線２１の各巻線の全周囲及び、第１の巻線１１と第２の巻線２１の間には、非磁性材２が配置されており、第１の巻線１１と第２の巻線２１のいずれかの導体に電流が流れることにより導体の周囲を周回するように生じる磁束（マイナーループ）が非磁性材２に阻まれてプールせずに、磁束は磁心と磁性層１、１及び第１の巻線１１と第２の巻線２１における外周部の磁性層を磁路とするように生じて、第１の巻線１１と第２の巻線２１の結合を高める。

しかも、積層構造を採用しているので、薄型及び小型化を実現することができることはいうまでもない。なお、本実施例でも、２巻線を１つの積層トランスに内蔵させたが、３巻線以上を１つの積層トランスに内蔵させた構成としてもよい。また、図４〜図７に示した作製方法では、巻線を１／２ターンずつ積層する手法を採用したが、２／３ターンのパターンを用いて、これを３層積層して２ターンの巻線を作製し、これを所要回繰り返すようにしても良い。また、この実施例において示した印刷による積層方法とグリーンシートの積層方法の組み合わせではなく、印刷による積層方法のみを用いても良く、グリーンシートの積層方法のみを用いるようにしても良い。更に、図６（ｃ）における磁性材料１ａの印刷に代えて、全領域に非磁性材を印刷することにより、各巻線の間を区分する非磁性層が各巻線間に配置されている構成を採用することもできる。これにより、トランスの直流重畳特性を向上させることができる。

３巻線以上を１つの積層トランスに内蔵させた構成とすることにより、１次側の入力と２次側の出力を様々にすることができる。

本発明に係る積層トランスの第１の実施例を示す斜視図。図１のＡ−Ａ断面図。図１の積層トランスの内部を透視して示した平面図。図１の積層トランスの作製工程を示す図。図１の積層トランスの作製工程を示す図。図１の積層トランスの作製工程を示す図。図１の積層トランスの作製工程を示す図。本発明に係る積層トランスの第２の実施例を示す斜視図。図５のＢ−Ｂ断面図。図５の積層トランスの内部を透視して示した平面図。

符号の説明

１磁性層
２非磁性材
１１第１の巻線
１１ａ〜１１ｃ導電パターン
２１第２の巻線

Claims

印刷による積層と積層シートによる積層との少なくとも一方を用いて、少なくとも第１の巻線と第２の巻線とを形成してなる積層トランスにおいて、
前記第１の巻線を構成する導体間及び前記第２の巻線を構成する導体間に、それぞれ非磁性材を配置させたことを特徴とする積層トランス。
前記巻線の磁心部と外側部側及び上下端部側に、磁性層が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の積層トランス。
前記第１の巻線と前記第２の巻線とが対向するそれぞれの導体間に、非磁性材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層トランス。
前記導体としては、銀を主成分とした導電性粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを、磁性材としては、フェライト軟磁性材粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを、非磁性材としては、非磁性セラミックス粉末を合成樹脂バインダを用いてペースト化したものを、それぞれ同時焼結されて作製されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の積層トランス。
前記導体の全周囲にも、非磁性材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層トランス。
前記第１の巻線と前記第２の巻線との間に、磁性材と非磁性材のうちの少なくとも一方により構成される絶縁層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の積層トランス。
積層トランスの最上部と最下部とに磁性シートによる磁性層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の積層トランス。
各巻線の間を区分する非磁性層が各巻線間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の積層トランス。