JPH04167407A

JPH04167407A - トロイダル形薄膜トランス

Info

Publication number: JPH04167407A
Application number: JP29387090A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamaguchi; 一幸山口; Jiro Torio; 鳥生　次郎
Original assignee: AMORPHOUS DENSHI DEVICE KENKYUSHO KK
Current assignee: AMORPHOUS DENSHI DEVICE KENKYUSHO KK
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1992-06-15

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］本発明は性能向上及び作製工程の改善をした高周波領域
で使用するトロイダル形薄膜トランスに関するものであ
る。

［従来の技術］第５図（ａ）は巻き数比が１　：　ｎ　（ｎ＞１）の従
来のトロイダル形薄膜トランス（電気学会、マグネテッ
クス研究会資料ＭＡＧ−８８−２２８゜１９８８）の構
成で、１次コイル１の内側に絶縁層４を挾んで２次コイ
ル２を巻いている。更に、その内側に絶縁層４、磁性薄
膜３という構成になっている。矢印は１次コイル１と２
次コイル２の高周波電流の流れる方向を示した。ここで
は、１次コイル１と２次コイル２の端子部を省略した。

第５図（ｂ）は第５図（ａ）のＡ−Ａ’線の断面で、支
持体５を補足して記入した。この断面図から理解できる
ように、トロイダル形薄膜トランスは、支持体５に順次
積層して作製する。

次にこのトロイダル形薄膜トランスの構成を説明する。

第１層目は１次コイル下部６、第２層目は絶縁層４、第
３層目は２次コイル下部７、第４層目は絶縁層４、第５
層目は磁心とする磁性薄膜３、ｊｉ６層目は絶縁層４、
第７層目は２次コイル上部８、第８層目は絶縁層４．第
９層目は１次コイル上部９である。以上のように従来の
トロイダル形薄膜トランスのコイルは、１次コイル下部
６と２次コイル下部７が絶縁層４を挾んで、上下に積層
されている。磁性薄膜３の上の部分も合わせると４層の
コイルから形成されている。磁心は単一の磁性薄膜３で
ある。第５図（ｂ）から分かるように、１次コイル上部
９と２次コイル上部８の間の絶縁層４、及び１次コイル
上部９は外気に接している。

第６図は従来のトロイダル形捲線トランスの例（信学技
報ＰＥ−８４−４２，１９８６）の断面である。この従
来例では、同一幅の磁性薄膜３と非導体層１０を交互に
積層し、それを磁心としているのが特徴である。その磁
心にウレタンで絶縁被膜した銅細線１１をコイルとして
巻いた例である。

［発明が解決しようとする課題］（１）１次コイルと２次コイルの巻き数比が１：ｎ　（
ｎ＞１）の従来のトロイダル形薄膜トランスは、第５図
（ｂ）に示したように、１次コイル１と２次コイル２が
、磁性薄膜３の上下にそれぞれ２層で、コイル部が４層
構成になっており、製作工数が多く、生産性の点で問題
があると同時に、層間の応力歪みも大きく、積層膜の剥
離などの問題があった。

（２）この例では、第５図（ｂ）にみるように、磁心は
単一の磁性薄膜３てあり、磁束の高周波変化に伴って半
径方向に渦電流が流れる。それによって渦電流損失が発
生し、薄膜トランスの周波数特性が低下すると共に発熱
量も大きくなると言う問題があった。

（３）第６図のトロイダル形捲線トランスの例では、同
一幅の磁性薄膜３と非導体層１０を積層し、それを磁心
として、その周りに絶縁被膜を施した銅細線１１を巻い
ている。ところで、トロイダル形薄膜トランスはフォト
リソグラフィによるパターン形成技術で支持体に作製す
る。この磁性薄膜を用いて第６図のトランスを形成する
場合には、第７図に示すように、同一幅の磁性薄膜３と
非導体層１０を積層し、その上にコイル１３を形成する
と、稜線部１２でコイル１３が磁性薄膜３に短絡したり
、又は、膜厚の厚さ１４方向のコイル１３が薄くなって
抵抗が大きくなるなどの問題があった。

（４）１５図の従来形のトロイダル形薄膜トランスは、
１次コイル上部９と上部の絶縁層４が外気に直接触れた
状態になっている。ところで、一般にコイルは銅薄膜で
作製される。しかしながら、コイルの銅薄膜が長期間、
外気に触れた状態では、銅表面は酸化し、抵抗が大きく
なる。

絶縁層４形成の一方法として、有機系樹脂の熱硬化膜が
ある。しかしながら、この有機系樹脂は、長期間外気に
さらされていると、吸湿する等、耐湿上の問題が起こる
ことがある。このように、トロイダル形薄膜トランスの
表面が外気に触れた状態では、表面は経時変化を起こし
、トランスの高周波特性が劣化するという問題があった
。

そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
コイル配線間の容量を少なくして稼動周波数帯域の高周
波数化をはかり、渦電流損失を低下させて高周波特性の
向上を図り、コイルと磁性薄膜の短絡を防止し、また、
コイルが細ることによる抵抗の増大を防ぎ、コイル導体
部の酸化防止及び絶縁層部の吸湿防止を図ったトロイダ
ル形薄膜トランスを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段と作用］本発明は前述の課題を解決するため、第１に、１次フィ
ルと２次コイルの巻き数比１：ｎ（ｎ≧１）のトロイダ
ル形薄膜トランスにおいて、１次コイルと２次コイルを
同一層に設け、且つ、１次コイルと２次コイルが絶縁層
を挾んで重ならないように配線し、配線間の容量を少な
くし、稼動周波数帯域の高周波数化をはかる。１＠２に
環状磁性薄膜を外周方向に複数の環状に分割し、中心部
方向に流れる渦電流を押さえ、渦電流損失を低下させ、
高周波特性の向上を図る。第３に絶縁層を挾んで磁性薄
膜を積層する場合には、上部磁性薄膜をその下の磁性薄
膜の幅より細くして積層し、磁性薄膜の稜線部を緩やか
な山形に仕上げ、磁性薄膜の上に設けるコイルをその下
に設けるコイルになだらかに接続する。これによって、
コイルと磁性薄膜の短絡を防止し、また、コイルが細る
ことによる抵抗の増大を防ぐ、第４に、コイル導体部の
酸化防止及び絶縁層部の吸湿防止などを主目的として、
トランス全体を磁性薄膜で保護する。この保護膜は薄膜
トランスの磁心としての効果もあり、二重の作用をして
いる。

［実施例］第１図と第２図が本発明のトロイダル形薄膜トランスの
実施例で、１次コイル１０１と２次コイル１０２のコイ
ルと磁性薄膜１０３の構成が分かるように書いた。第１
図は円形、第２図は長方形と形は異なるが、コイル１０
１．１０２と磁性薄膜１０３の構成は同じである。図で
は、１次コイル１０１と２次コイル１０２の巻き数比が
１：２の場合を示した。コイル１０１．１０２に高周波
電流の流れる方向を矢印で書いた。第１図の１次コイル
１０１を例にそれを説明すると、実線矢印１１５の上部
コイルから点線矢印１１６の下部コイルの方向に流れ、
磁性薄膜１０３をループ状に巻き、１次コイル外周部１
７を経て、次の巻きつけ部に入る。それを順次繰り返し
て、他方の端子部へ出る。２次コイル１０２についても
同様で、実線矢印２１５は２次コイル上部を電流が流れ
、点線矢印２１６は２次コイル下部を電流が流れ、ルー
プを形成し２次コイル内周部１８を経て、次のループへ
入る。それを順次繰り返して、他方の端子部へ出る構成
である。第２図の長方形の場合も全く同じである。尚、
第１図と第２図における１次コイル１０１と２次コイル
１０２を交換してシステムに組み込むことも考えられる
が、本発明はその場合も含んでいる。第３図（ａ）と（
ｂ）は、第１図と第２図のＡ−Ａ’線とＢ−Ｂ’線の断
面である。その積層構成は、支持体１０５．１次コイル
下部１０６．１次コイル外周部１７．２次コイル下部１
０７．２次コイル内周部１８、絶縁層１０４を挾んで３
層に積層した磁性薄膜１０３．２次コイル上部１０８．
１次コイル上部１０９、絶縁層１０４、最上部が保護膜
１９である。第３図（ａ）の実施例では、環状磁性薄膜
１０３を外周方向に２分割した例であるが、第４図は環
状磁性薄膜１０３を外周方向に３分割した実施例である
。

本実施例から特徴を要約すると以下のとおりである。１
次コイル１０１と２次コイル１０２を同一層に配置し、
且つ、それぞれのコイル１０１゜１０２の各ループの接
続部を磁心の内周部及び外周部に環状に設けると同時に
、磁性薄膜１０３を外周方向に環状に分割し、上層磁性
薄膜１０３をその下の磁性薄膜１０３より幅を狭くし、
更に、最上部に磁性薄膜を保護膜１９として設けたこと
である。

本発明は、１次コイル１０１と２次コイル１０２の巻き
数比が１：ｎで、ｎ≧１である。

ここで、ｎは整数とは限らない。ｎ　”　１．５などの
ように端数のつく場合も含む。例えば、巻き数比１：１
と１＝２を交互に繰り返すと、トランス全体として、巻
き数比１　：　１．５を実施できる。即ち、整数比の部
分組合せで、端数のつく比が実施でき、実用上の微妙な
出力調整ができる。

［発明の効果］（１）従来の薄膜トランスは、１次コイルと２次コイル
が磁性薄膜の上下合わせて、４層で構成されているが、
本発明は、それを２層で構成する。

それによって、薄膜トランス全体で積層数が低減でき、
層間の歪みが緩和され、膜の剥離などの問題が発生しな
くなり、作製歩留が大幅に向上すると同時に、作製工数
が削減される効果がある。

（２）１次コイルの高周波電流によって、環状の磁性薄
膜の中心部の方向に渦電流が発生する。

本発明は゛、環状磁性薄膜を外周方向に分割することに
よって、渦電流は流れ難くなり、渦電流損失は減少する
ので、薄膜トランスの高周波数化が実現できる。また、
渦電流損失の減少によって発熱量も小さくできる効果が
ある。

（３）外周方向に複数に分割した環状磁性薄膜を積層す
る際、磁心の最外周部及び最内周部の上部磁性薄膜をそ
の下の磁性薄膜より幅を細くしたので、上部コイルと下
部コイルが緩やかな傾斜で滑らかに接続することができ
る。この方法によって、積層した磁性薄膜の稜線部での
コイルと磁性薄膜の短絡やコイル抵抗の増大や断線など
が解決できる効果がある。

（４）耐酸化、耐蝕性のある軟磁性薄膜を保護膜として
設けることによって、コイルの酸化や絶縁層の吸湿など
の経時変化を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の二つの実施例を示す一部欠載
せる構成図、第３図（ａ）、（ｂ）は第１図、第２図の
Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’締締固面図第４図は本発明の他の
実施例を示す断面図、第５図（ａ）、（ｂ）は従来のト
ロイダル形薄膜トランスの一部欠載せる構成図、第６図
は従来のトロイダル形捲線トランスを示す一部欠載せる
断面図、第７図は従来の磁性薄膜が同一幅で積層した場
合の問題点を説明する断面面である。１０１・・・１次コイル、１０２・・・２次コイル、１
０３・・・磁性薄膜、１０４・・・絶縁層、１０５・・
・支持体、１７・・・１次コイル外周部、１８・・・２
次コイル内周部、１９・・・保護膜。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦（ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第５図第６図　　　　　第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）環状磁性薄膜よりなる磁心に巻装される１次コイ
ルと２次コイルの巻き数比が１：ｎ（ｎ≧１）のトロイ
ダル形薄膜トランスにおいて、１次コイルと２次コイル
を同一層に設けると共に、上下２層のコイル構造とし、
且つ、１次コイルの各ループ間の接続部を磁心の外周部
もしくは内周部に設け、２次コイルの各ループ間の接続
部を１次コイルとは反対に、磁心の内周部もしくは外周
部に設け、１次コイルと２次コイルが絶縁層を挾んで、
重ならないようにコイルを配線することを特徴とするト
ロイダル形薄膜トランス。
（２）環状磁性薄膜が、外周方向に複数の環状に分割さ
れていることを特徴とする請求項１記載のトロイダル形
薄膜トランス。
（３）複数の環状に分割された磁性薄膜が、絶縁層を挾
んで積層されると共に、少なくとも磁心の最外周部及び
最内周部の上部磁性薄膜の幅が、その下の磁性薄膜の幅
より細く設けられていることを特徴とする請求項２記載
のトロイダル形薄膜トランス。
（４）トランス全体に軟磁性薄膜の保護膜が設けられて
いることを特徴とする請求項１、２又は３記載のトロイ
ダル形薄膜トランス。