JPH04142714A - ソリッドトランスとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、積層型のソリッドトランスに関する。

［背景技術］ 第５図は、ソリッドトランスの従来例を示す断面図であ
る。これは、Ｎｉ−Ｚｎ系等のフェライトを原料とする
磁性体生シートの表面にＡｇやＡｇ−Ｐｄ等を主成分と
する電極ペーストを印刷してコイル状の内部導体パター
ンを形成し、この内部導体パターンを形成された磁性体
生シートを内部導体パターンの形成されていないダミー
シートと共に積層し、加圧圧着させた後、焼成一体化し
たものである。

しかして、磁性体シートを積層して形成された積層チッ
プ５２内の中央部に積層されている２層の内部導体パタ
ーン５３．５４によって一次コイル５５が構成され、こ
の−次コイル５５の上下に２分割して積層された合計４
層の内部導体パターン５６〜５９によって二次コイル６
０が構成されている。従って、このソリッドトランス５
１の構造は、−次コイル５５を二次コイル６０で両側か
ら挟み、−次コイル５５と二次コイル６０との間に電磁
誘導結合を生じさせたものであり、その等価回路は第６
図で表わされる。この等価回路において、Ｃ４は一次コ
イル５５と二次コイル６ｏとの間の結合浮遊容量を、Ｃ
１及びＣ２は各々一次側の内部導体パターン５３．５４
間及び二次側の内部導体パターン５６〜５９間に発生す
る並列浮遊容量を表わし、６１は一次コイル５５の外部
電極を、６２は二次コイル６０の外部電極を、６３は二
次コイル６０の中間タップとなる外部電極を示している
。

［発明が解決しようとする課題］ 第５図に示すような構造のソリッドトランス５１におい
て、−次コイル５５と二次コイル６０の間の電磁誘導係
数を大きくするためには、−次コイル５５を構成する（
一次側の）内部導体パターンと二次コイル６０を構成す
る（二次側の）内部導体パターンの間の距離ｄを小さく
し、併せて各内部導体パターン（特に、二次側の内部導
体パターン）間の距離ｔｌ、ｔ２を小さくすることが有
効である。

しかしながら、一次側の内部導体パターンと二次側の内
部導体パターンの間の距離ｄを小さくすると、−次及び
二次コイル５５．８０間の絶縁耐電圧が小さくなる。ま
た、結合浮遊容量Ｃ６も増大する。同様に、各内部導体
パターン間の距離ｔ１、ｔ２を小さくすると、並列浮遊
容量Ｃ，，Ｃ，を増大させる。そして、結合浮遊容量Ｃ
１や並列浮遊容量Ｃ，，Ｃ２が増大すると、トラツクの
高周波特性が劣化するという問題がある。

このため、各内部導体パターン間の距離を小さくするこ
とによって一次及び二次コイル間の電磁誘導結合係数を
高くすることは困難であった。

本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは一次及び二次コイル間の
絶縁耐電圧を低下させたり、各浮遊容量を増大させたり
することなく、−次及び二次コイル間の電磁誘導結合係
数を高めることができるソリッドトランスとその製造方
法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のソリッドトランスは、磁性体シートと内部導体
パターンとを積層し、積層された磁性体シートによって
積層チップを形成し、内部導体パターンによって積層チ
ップ内に一次コイル及び二次コイルを形成したソリッド
トランスにおいて、−次コイルを構成する内部導体パタ
ーンと二次コイルを構成する内部導体パターンの中間に
両コイルとほぼ同形状の低透磁率領域を形成したことを
特徴としている。

また、本発明のソリッドトランスの製造方法は、一次側
の内部導体パターンを形成された磁性体生シートと二次
側の内部導体パターンを形成された磁性体生シートの間
に、各内部導体パターンとほぼ同形状に無機化合物のペ
ーストを塗布された磁性体生シートを挟み込むようにし
て、上記各磁性体生シートを積層することによって積層
生、チップを形成し、この積層生チップを焼成すること
により前記無機化合物を磁性体シートへ拡散させ、次側
の内部導体パターンと二次側の内部導体パターンとの間
に低透磁率領域を形成することを特徴としている。

［作用］ 本発明のソリッドトランスにあっては、−次コイルと二
次コイルの間の間隙部が低透磁率領域となっているので
、−次コイルもしくは二次コイルで発生した磁束が一次
及び二次コイル間の間隙部から外部へ漏出しにくくなる
。すなわち、磁束は一次コイルの端から二次コイルの端
まで両コイル内を貫通するようになり（言い換えると、
−次コイルのみ、もしくは二次コイルのみを通過する磁
束が減少し）、−次コイルと二次コイルの間の電磁誘導
結合係数を大きくすることができる。

この結果、−次コイルと二次コイルの間の距離を大きく
しても、この間に低透磁率領域を形成することによって
電磁誘導結合係数を大きくすることかでき、したがって
−次及び二次コイル間の距離を大きくすることにより、
電磁誘導結合係数を大ぎくすると共に両コイル間の絶縁
耐電圧を大きくし、結合浮遊容量を低減させることがで
きる。

しかも、このような構造によって電磁誘導結合係数を高
めれば、各内部導体パターン間の距離を小さくする方法
のように、絶縁耐電圧の低下や、結合浮遊容量及び並列
浮遊容量の増大といった問題を発生させることもない。

また、本発明のソリッドトランスの製造方法では、無機
化合物のペーストを焼成時に磁性体シートへ拡散させる
ことにより低透磁率層を形成しているので、積層型のソ
リッドトランスにおいて厚みの大ぎな低透磁率層を容易
に形成することかでき、しかも、ペーストの拡散を制御
することにより低透磁率層の所望厚みを得ることかでき
る。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例（−次コイルと二次コイルの巻
線比が２：４のソリッドトランス）を製造方法とともに
添付図に基づいて詳述する。

まず、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉にバインダーを混合し
、このＮｉ−Ｚｎ系フェライト原料をドクターブレード
法等によって所定の厚さのシートに成形し、これを一定
寸法に打ち抜いて磁性体生シート１を得た。第３図にお
いて、２及び３は一次コイル構成群の印刷シートであっ
て、ＡｇもしくはＡｇ−Ｐｄ等を主成分とする電極ペー
ストを印刷することによって磁性体生シート１の表面に
コイル状の内部導体パターン４，５が形成されている。

また、両印刷シート２，３のコーナ部には、それぞれ内
部導体パターン４．５の一端に接続された外部引出し電
極６，７が設けられており、側内部導体パターン４，５
同志は、上層の内部導体パターン４の他端に形成された
スルーホール８を介して積層時に接続され、−次コイル
９が構成される。

１０〜１３は、二次コイル構成群の印刷シートであって
、電極ペーストを印刷することによって磁性体生シート
１の表面にコイル状の内部導体パターン１４〜１７が形
成されている。このうち、印刷シート１０．１１は、−
次コイル構成群の印刷シート２．３の上方に積層されて
おり、上層の印刷シート１０のコーナ部には内部導体パ
ターン１４の一端と連通した外部引出し電極１８が設け
られており、下層の印刷シート１１の側縁には内部導体
パターン１５の一端と連通した中間引出し電極１９が設
けられており、両内部導体パターン１４．１５同志は、
上層の内部導体パターン１４の他端に設けられたスルー
ホール２０を介して接続され、二次コイル２４の１７２
が構成されている。

また、印刷シート１２．１３は、−次コイル構成群の印
刷シート２．３の下方に積層されており、下層の印刷シ
ート１３のコーナ部には内部導体パターン１７の一端と
接続された外部引出し電極２１が設けられており、上層
の印刷シート１２の側縁には内部導体パターン１６の一
端と連通した中間引出し電極２２が設けられており、両
内部導体パターン１６．１７同志は、上層の内部導体パ
ターン１６の他端に設けられたスルーホール２３を介し
て接続され、二次コイル２４の１７２が構成されている
。

さらに、一次側の印刷シート２，３と二次側の印刷シー
ト１０〜１３の間には、磁性体生シート１の表面に各内
部導体パターンとほぼ同寸法の環状となるように無機化
合物のペーストを印刷して無機化合物膜２５を形成した
拡散層形成用シート２６〜２９が２枚づつ挿入されてい
る。この無機化合物は、その種類を適当に選択すること
により、焼成時に磁性体生シートへ拡散させて磁性体シ
ートの透磁率を大きく低下させることができるものであ
る。

しかして、第３図に示すように、ダミーシート３０（何
も印刷されていない複数枚の磁性体生シート１）の上に
二次コイル２４の１７２を構成する印刷シート１２．１
３を積層し、その上に２枚の拡散層形成用シート２８．
２９を重ね、さらに−次コイル９を構成するための２枚
の印刷シート２゜３を重ね、その上に２枚の拡散層形成
用シート２６．２７を重ね、さらに二次コイル２４の１
７２を構成する印刷シートｉｏ、１１を積層し、最後に
複数枚のダミーシート３１を積層し、この後、これらを
加圧圧着させて一体化し、焼成する。第２図に示す如く
、焼成された積層チップ３２は、表面をバレル研磨され
た後、電極ペーストの塗布焼き付けにより、外部引出し
電極６，７と導通した一次コイル９用の外部電極３３と
、外部引出し電極１８．２１に導通した二次コイル２４
用の外部電極３４と、中間引出し電極１９．２２に導通
した外部電極３５が形成され、ソリッドトランス３６が
製造される。

磁性体シートを積層及び焼成した積層チップ３２内には
、一次側の内部導体パターン４，５によって一次コイル
９が形成されており、外部電極３５及び中間引出し電極
１９．２２を介して接続された二次側の内部導体パター
ン１４〜１７によって二次コイル２４が形成されている
。また、−次コイル９と二次コイル２４の中間の無機化
合物膜２５は、焼成時に磁性体生シート１と反応しなが
ら周囲の磁性体シートへ拡散してゆき、磁性体シートの
透磁率を下げ、第１図に示すように、周囲に低透磁率領
域３７を形成する。すなわち、−次コイル９と二次コイ
ル２４との間に、低透磁率領域３７が生成される。この
ため、−次コイル９と二次コイル２４の間からの磁束φ
の漏れ量が減少し、磁束φのほとんど全ては両コイル９
，２４の中心に集中し、両コイル９，２４の電磁誘導結
合係数が高くなる。また、この無機化合物膜２５は、磁
性体シートの透磁率を下げるばかりでなく、絶縁抵抗を
大きくし、耐電圧を上げる働きをするものであり、次の
ような組成のペーストを用いることができる。この無機
化合物のペーストとしては、次の第１表のαグループに
含まれる少なくとも１つ以上の金属の化合物、例えば、
酸化物、あるいは焼成時に酸化物に変化する窒化物、ホ
ウ化物、ケイ化物などを用いると効果が大きい。あるい
は、αグループに含まれる少なくとも１つ以上の金属の
化合物とβグループに含まれる任意の１つ以上の金属の
化合物とを組合せてもよい。なお、低透磁率層を生成さ
せるためのペーストとしては、。

グループ又はβグループの金属、もしくは両グルーブリ
金属の組合せを含むものを用いてもよい。

この拡散した低透磁率層３７の厚みｄ、は、無機化合物
の種類及び焼成温度を調整することによって、コントロ
ールすることができる。

また、このような方法によって一次コイルと二次コイル
の間の電磁誘導結合係数を大きくすれば、各内部導体パ
ターン間の距離を小さくする方法のように絶縁耐電圧を
小さくすることもなく、各種浮遊容量を大きくすること
もない。逆に、一次側の印刷シート２，３と二次側の印
刷シート１０〜１３の間に拡散層形成用シート２６〜２
９を挿入しているので、一次側の内部導体パターン４．
５と二次側の内部導体パターン１５．１６との間の距離
が大ぎくなり、絶縁耐電圧が高くなり、結合浮遊容量Ｃ
１が低減される。

なお、上記製造方法では、内部導体パターンを印刷され
た磁性体生シートや無機化合物のペーストを印刷された
磁性体生シートを積層して積層生チップを作製している
が、これ以外にも、内部導体パターン、誘電体ペースト
もしくは磁性体生シートを交互に印刷することによって
積層生チップを作製する方法も可能である。

第１図〜第３図に示した構造のソリッドトランスを以下
のようにして実際に製造し、その特性を調べた。まず、
初透磁率がおよそ１５０であるＮｉ−Ｚｎ系フェライト
粉にバインダーを混合し、５０Ｌｎの厚さの磁性体生シ
ートを得た。この後、磁性体生シートの表面に内部導体
パターンを形成し、必要とする各印刷シートを作製した
。内部導体パタ−ンを印刷するための電極ペーストとし
ては、ＡｇとＰｄのｗｔ％比がそれぞれ９０：１０の合
金粉末を５０ｗｔ％含み、有機バインダー及び溶剤から
なるＡｇ−Ｐｄ系ペーヌトを用いた。また、この磁性体
生シートの表面に無機化合物のペーストを印刷して無機
化合物膜を形成し、拡散層形成用シートを作製した。こ
こで、無機化合物のペーストとして、第２表に示す各組
成比をもつ組成ＮαＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの各ペーストを用いて４種の拡散層形成用シートを作
製した。これらのダミーシート、印刷シート及び拡散層
形成用シートを第３図に示す順序で積層し、圧着させて
積層一体化した後、空気中において９００〜９６０℃の
温度で２時間焼成し、異なる組成（ＮαＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
）を有する無機化合物のペーストを用いた４種のソリッ
ドトランス（これらをサンプルＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄという。

）を作製した。

（以下余白） 第 表 第４図は、上記のようにして作製された各サンプルＡ、
Ｂ、Ｃ，Ｄについて、ｌ　ＭＨｚでのインダクタンスを
測定し、焼成温度Ｔと電磁誘導結合係数にとの関係を求
めた結果を示している。サンプルＡは、βグループのみ
の組成を組合せたペーストを用いたものであり、サンプ
ルＢはαグループとβグループの組成を組合せたペース
トを用いたものであり、いずれも焼成温度Ｔの上昇によ
る電磁誘導結合係数にの増加率は比較的小さい。一方、
αグループのみの組成を組合せたペーストを用いたもの
であるサンプルＣ及びＤでは、電磁誘導結合係数には、
焼成温度Ｔの上昇と共に大幅に増大している。

また、最も電磁誘導結合係数の増大に効果のあったサン
プルＤについて、焼成温度Ｔ　（”Ｃ）を変化させてサ
ンプルＤＩ、　Ｄ２．　Ｄｓ、　Ｄ４及びＤ６を製作し
、各々のサンプルＤ工〜Ｄ、についてそれぞれ一次コイ
ルのインダクタンスＬ１（μＨ）、二次コイルのインダ
クタンスＬ２（μＨ）、相互インダクタンスＭ（μＨ）
、電磁誘導結合係数ｋ（％）、−次及び二次側間の直流
破壊電圧Ｖ（Ｖ。

ｌｔ）　、−次及び二次側間の直流絶縁抵抗ＩＲ（ＭΩ
）を測定した。この結果を第３表に示す。

第　　３　　表 「発明の効果コ 本発明によれば、低透磁率層によって一次コイルと二次
コイルの間からの漏れ磁束を低減させることかでき、−
次及び二次コイル間の電磁誘導結合係数が大ぎくなる。

また、−次コイルと二次コイル間の電磁誘導係数を大き
くしながら、両コイル間の絶縁耐電圧を高くすることが
でとる。また、電磁誘導結合係数を大きくしながら、両
コイル間の結合浮遊容量も小さくでき、トランスの高周
波特性を良好にすることができる。

しかも、各内部導体パターン間の距離を小さくする方法
のように、絶縁耐電圧の低下や、結合浮遊容量及び並列
浮遊容量の増大といった問題が生じることもない。

従って、本発明によれば、電磁誘導結合係数が大ぎく、
絶縁耐電圧が高く、しかも浮遊容量が低減されて高周波
特性の良好なソリッドトランスを製作することができる
。

また、本発明の製造方法によれば、積層型のソリッドト
ランス内に厚みの大きな低透磁率層を容易に形成するこ
とができ、しかも、ペーストの拡散を制御することによ
り低透磁率層の所望厚みを得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同上
の外観斜視図、第３図は積層及び焼成前の状態を示す斜
視図、第４図は同上の焼成温度と電磁誘導結合係数との
関係を示す図、第５図は従来例の断面図、第６図は同上
の等価回路図である。 １・・・磁性体生シート ４．５・・・一次側の内部導体パターン９・・・−次コ
イル １４〜１７・・・二次側の内部導体パターン２４・・・
二次コイル ３２・・・積層チップ ３７・・・低透磁率層 特許出願人　株式会社　打出製作所 ｌ・・・磁性体生ンート 第４ 図 ハベｌ：ＸｆｆＴ（’Ｃ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体シートと内部導体パターンとを積層し、積
   層された磁性体シートによって積層チップを形成し、内
   部導体パターンによって積層チップ内に一次コイル及び
   二次コイルを形成したソリッドトランスにおいて、 一次コイルを構成する内部導体パターンと二次コイルを
   構成する内部導体パターンの中間に両コイルとほぼ同形
   状の低透磁率領域を形成したことを特徴とするソリッド
   トランス。（２）一次側の内部導体パターンを形成され
   た磁性体生シートと二次側の内部導体パターンを形成さ
   れた磁性体生シートの間に、各内部導体パターンとほぼ
   同形状に無機化合物のペーストを塗布された磁性体生シ
   ートを挟み込むようにして、上記各磁性体生シートを積
   層することによって積層生チップを形成し、 この積層生チップを焼成することにより前記無機化合物
   を磁性体シートへ拡散させ、一次側の内部導体パターン
   と二次側の内部導体パターンとの間に低透磁率領域を形
   成することを特徴とするソリッドトランスの製造方法。