JPH04243104A - 積層チップトランス - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層チップトランスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３、図１４及び図１５は、従来の積
層チップトランス１０１の斜視図、断面図及び分解斜視
図を示す。これは巻線比１：１の１次コイル１０２と２
次コイル１０３を有するコモンモードチョークトランス
である。図１５に示すように、磁性体シート１０４の上
面には数ターンのスパイラル状をした１次線輪電極１０
５が形成されており、１次線輪電極１０５の外側の端は
磁性体シート１０４の縁に設けられた引き出し電極１０
６に接続されている。この上に積層される磁性体シート
１０７の上面には略Ｌ字状の１次線輪電極１０８が形成
されており、一端は磁性体シート１０７の縁に設けられ
た引き出し電極１０９に接続され、他端にはスルーホー
ル１１０が設けられている。しかして、両磁性体シート
１０４，１０７を積層し、スルーホール１１０を介して
上下の１次線輪電極１０８，１０５を直列に接続し、両
１次線輪電極１０５，１０８によって１次コイル１０２
が構成されている。また、磁性体シート１１１の上面に
も数ターンのスパイラル状をした２次線輪電極１１２が
形成されており、２次線輪電極１１２の外側の端は磁性
体シート１１１の縁に設けられた引き出し電極１１３に
接続されており、内側の端にはスルーホール１１４が形
成されている。この下に積層される磁性体シート１１５
の上面にも略Ｌ字状の２次線輪電極１１６が形成されて
おり、この一端は磁性体シート１１５の縁に設けられた
引き出し電極１１７に接続されている。しかして、両磁
性体シート１１１，１１５を積層し、スルーホール１１
４を介して上下の２次線輪電極１１２，１１６を接続し
、両２次線輪電極１１２，１１６によって２次コイル１
０３が構成されている。さらに、１次コイル用の磁性体
シート１０４，１０７と２次コイル用の磁性体シート１
１１，１１５を積層し、その上下にダミーシート（電極
の形成されていない磁性体シート）１１８を重ねて一体
化し、図１４のような積層チップ１１９を形成し、つい
で図１３に示すように各引き出し電極１０６，１０９，
１１３，１１７と導通するようにして積層チップ１１９
の外面に外部電極１２０，１２３，１２２，１２１を設
け、図１６のような等価回路で表わされる積層チップト
ランスが構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構造の積
層チップトランスにおいて、１次コイルと２次コイルの
電磁誘導結合係数を大きくするためには、１次コイルと
２次コイルの間の距離ｄ（図１４参照）を短くすること
が有効である。しかしながら、１次コイルと２次コイル
の間の距離ｄを短くすると、１次コイルと２次コイル間
の絶縁耐電圧が低下し、また１次コイルと２次コイル間
の結合浮遊容量も増大するという問題があった。

【０００４】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、耐電圧を低
下させたり、結合浮遊容量を増大させたりすることなく
１次コイルと２次コイルの電磁誘導結合係数を高くする
ことができる積層チップトランスを提供することにある
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の積層チップトラ
ンスは、磁性体シート、１次線輪電極及び２次線輪電極
を積層し、積層された磁性体シートによって積層チップ
を形成すると共に１次線輪電極及び２次線輪電極によっ
てそれぞれスパイラル状の１次コイル及び２次コイルを
形成した積層チップトランスであって、１次及び２次コ
イルの中心部及び周辺部を除いて１次コイルと２次コイ
ルの間に非磁性体層を介在させたことを特徴としている
。

【０００６】さらに、１次及び２次コイル間だけでなく
、１次及び２次コイルの中心部及び周辺部を除いて１次
コイルと２次コイルの各外面側を非磁性体層によって覆
い、１次及び２次コイルを非磁性体層によってほぼ完全
に覆ってもよい。

【０００７】

【作用】本発明にあっては、１次コイルと２次コイルの
間に非磁性体層を介在させているので、１次コイルと２
次コイルの隙間から外部へ磁束が漏れにくくなり、しか
も、非磁性体層は１次及び２次コイルの中心部及び周辺
部で除かれているので、１次及び２次コイルに励起され
た磁束が積層チップ内で磁気的な閉回路を構成し、１次
コイルと２次コイルの電磁誘導結合係数を高めることが
でき、高インダクタンスのトランスを製作することがで
きる。

【０００８】しかも、この構造によれば、１次コイルと
２次コイル間の距離を大きくしても電磁誘導結合係数を
大きくできるので、１次コイルと２次コイル間の耐電圧
が高く絶縁性に優れ、さらに結合浮遊容量が小さくて高
周波特性に優れたトランスを製作できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳
述する。図４は、積層チップトランス１の積層及び焼成
前の状態を示しており、１次コイル用シート２、２次コ
イル用シート３及び複数枚のダミーシート４から構成さ
れている。１次コイル用シート２は、図２に示すように
、Ｎｉ−Ｚｎ等のフェライトからなるグリーンシート５
の一方の主面にＡｇやＡｇ−Ｐｄ系等の電極ペーストを
印刷して略２ターンのスパイラル状をした１次線輪電極
６を設け、他方の主面にも電極ペーストを印刷して略Ｌ
字状の１次線輪電極７を設け、両１次線輪電極６，７の
端部同志をスルーホール８を介して電気的に接続させて
１次コイル９を形成し、各１次線輪電極６，７の他方の
端部を各主面の縁に設けられた外部引き出し電極１０，
１１に接続させてある。同様に、２次コイル用シート３
は、図３に示すように、Ｎｉ−Ｚｎ等のフェライトのグ
リーンシート１２の一方の主面に電極ペーストを印刷し
て略２ターンのスパイラル状をした２次線輪電極１３を
設け、他方の主面にも電極ペーストを印刷して略Ｌ字状
の２次線輪電極１４を設け、スルーホール１５を介して
両２次線輪電極１３，１４の一方の端部同志を電気的に
接続させて２次コイル１６を形成し、各２次線輪電極１
３，１４の他方の端部を各主面の外部引き出し電極１７
，１８に接続させてある。さらに、１次コイル用シート
２及び２次コイル用シート３のスパイラル状をした１次
及び２次線輪電極６，１３を形成された側の主面には、
１次及び２次線輪電極６，１３の中心部及び周辺部を除
いて、ガラスペーストのような絶縁耐電圧が高く絶縁抵
抗の大きな非磁性体層１９が印刷される。この非磁性体
層１９の印刷領域を図２及び図３に斜線を施して示して
ある。詳しくいえば、この非磁性体層１９は、中心部で
は１次及び２次線輪電極６，１３の縁の少し内側まで印
刷され、周辺部では、１次及び２次線輪電極６，１３の
縁よりも少し外側まで印刷されている。これは、１次及
び２次コイル９，１６間が耐電圧が高く絶縁抵抗の大き
な非磁性体層１９で完全に分離されるようにするためで
ある。

【００１０】しかして、図４に示すように、非磁性体層
１９を印刷された側の面を合わせるようにして１次コイ
ル用シート２と２次コイル用シート３を積み重ね、さら
にその上下に複数枚のダミーシート４（グリーンシート
）を重ね、加圧圧着させて一体化し、グリーンシートか
らなる積層チップ２０を形成する。ついで、積層チップ
２０を所定条件下で焼成し、焼成された積層チップ２０
の外面に各外部引き出し電極１０，１１，１７，１８と
導通させて外部電極（図示せず）を形成する。

【００１１】この結果、図１に示すように、１次コイル
９と２次コイル１６間に非磁性体層１９が介在させられ
ているので、１次コイル９と２次コイル１６の間からの
磁束の漏れが小さくなり、１次及び２次コイル間の電磁
誘導結合係数を高くすることができる。しかも、非磁性
体層１９は、１次及び２次コイル９，１６の中心部及び
周辺部で除かれているので、積層チップ２０内に閉磁路
が形成され、小型で高い自己インダクタンスおよび相互
インダクタンスを有する積層チップトランスを得ること
ができる。また、非磁性体層１９によって１次コイル９
と２次コイル１６間の電磁誘導結合係数を高くできる分
だけ、１次コイル９と２次コイル１６の距離を大きくす
ることができ、それによって１次コイル９と２次コイル
１６の間の耐電圧が高く絶縁性に優れたトランスを形成
でき、併せて１次及び２次コイル９，１６間の結合浮遊
容量を小さくして高周波特性に優れたトランスを製作で
きる。さらに、非磁性体層１９に耐電圧の大きな材質や
誘電率の小さな材質を用いることにより、一層耐電圧を
高めたり、１次及び２次コイル９，１６間の結合浮遊容
量を小さくしたりできる。

【００１２】図５に示すものは、本発明の別な実施例で
あって、巻き線比の異なる１次コイル９（例えば２ター
ン）と２次コイル１６（例えば４ターン）の間に非磁性
体層１９を形成したものである。

【００１３】図６に示すような断面構造を有する本発明
の実施例のサンプルと、図７に示すような比較例のサン
プルとを試作し、各磁気的特性及び電気的特性を調べた
ので、その結果を以下に説明する。

【００１４】まず、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトのグリーン
シートの両主面にＡｇ／Ｐｄ＝９０／１０（重量比）の
合金粉末の電極ペーストを印刷して１次線輪電極及び２
次線輪電極（図２及び図３参照）を形成し、さらに一方
の主面の１次線輪電極及び２次線輪電極の上に珪酸鉛系
のガラスペーストを印刷して非磁性体層を形成した。こ
れらの１次コイル用シート及び２次コイル用シートを、
非磁性体層を合わせるようにして積層し、さらにダミー
シートを積層して積層チップを形成し、圧着後、９００
〜９６０℃の温度条件下で空気中において焼成し、実施
例のサンプルを得た。

【００１５】こうして製作された実施例は図６に示され
ている。図６において、２０は比透磁率１５０のＮｉ−
Ｚｎ系フェライトからなる積層チップであり、磁性体シ
ートを積層して形成されており、その外形寸法は縦横い
ずれも４．５ｍｍ、厚み０．６ｍｍである。９はスパイ
ラル状をした１次コイル、１６はスパイラル状をした２
次コイルで、ともに、線輪電極の線幅ｗ＝２５０μｍ、
ｓ＝線間距離２５０μｍで、いずれもターン数は３ター
ンである。また、１次コイル９と２次コイル１６との間
にはガラス質の非磁性体層１９が存在している。このよ
うにして、１次コイルと２次コイルの間の距離ｄを４０
μｍ，８０μｍ，１２０μｍと変化させて３種のサンプ
ルＡ，Ｂ，Ｃを製作した。

【００１６】ついで、上記実施例のサンプルと同様な製
造方法によって同様な寸法の比較例のサンプルを製作し
た。比較例でも実施例と同様、１次コイル５９と２次コ
イル６６の距離ｄが４０μｍ，８０μｍ，１２０μｍの
３種のサンプルＤ，Ｅ，Ｆを製作した。但し、比較例で
は、製造工程において１次及び２次線輪電極の上にガラ
スペーストを塗布して非磁性体層を形成する工程はなく
、積層チップ７０内の１次コイルと２次コイルとの間に
は磁性体シートが介在している。この比較例の断面構造
を図７に示す。

【００１７】上記のようにして製作した実施例と比較例
の各サンプルＡ，Ｂ，Ｃ及びＤ，Ｅ，Ｆの磁気的特性（
１次コイルの自己インダクタンスＬ１、２次コイルの自
己インダクタンスＬ２、相互インダクタンスＭ、リーケ
ッジインダクタンスＬｅ、電磁誘導結合係数ｋ）および
電気的特性（直流破壊電圧ＢＤＶ、絶縁抵抗ＩＲ）を調
べた。この結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】比較例では、１次コイルと２次コイル間の
距離ｄが４０μｍ（サンプルＤ）とかなり小さい場合で
も電磁誘導結合係数ｋは８０．１％と比較的小さく、ま
た破壊電圧ＢＤＶも４５５Ｖと小さい。また、コイル間
距離ｄを８０μｍ（サンプルＥ）、１２０μｍ（サンプ
ルＦ）と大きくすると、破壊電圧ＢＤＶはそれぞれ８３
５Ｖ、１１５０Ｖと大きくなるが、電磁誘導結合係数ｋ
は、それぞれ６６．２％，５５．４％と極端に小さくな
る。

【００２０】これに対し、実施例の場合、コイル間距離
ｄが４０μｍ（サンプルＡ）と小さくても破壊電圧ＢＤ
Ｖは７３５Ｖと比較例のサンプルＤよりも６０％も高く
、かつ電磁誘導結合係数ｋも９９．７％と非常に大きい
。さらに、コイル間距離ｄを８０μｍ（サンプルＢ）、
１２０μｍ（サンプルＣ）と大きくすると破壊電圧ＢＤ
Ｖはそれぞれ１８７０Ｖ，２７０５Ｖと比較例のサンプ
ルＥ及びＦと比べて２〜３倍にアップしている。 しかも、電磁誘導結合係数ｋは９９％と殆ど低下せず大
きな値を保持している。したがって、本発明の実施例で
は比較例に比べて、１次コイルの自己インダクタンスＬ
１および２次コイルの自己インダクタンスＬ２は約３０
％低下しているが、相互インダクタンスＭは比較例とほ
とんど同じ値を示し、電磁誘導結合係数ｋが高いこと、
破壊電圧ＢＤＶが非常に大きいことと相まって、非常に
優れた積層チップトランスを構成している。

【００２１】図８（ａ）（ｂ）ないし図１２は、本発明
のさらに別な実施例を製造順序に沿って示している。図
８（ａ）（ｂ）はＮｉ−Ｚｎ等のフェライトからなるグ
リーンシート５（１２）であって、まずグリーンシート
５（１２）の片面にはガラスペースト等の非磁性体層１
９（図９（ａ）の斜線を施した領域）が印刷等によって
形成される。この非磁性体層１９は、図９（ａ）（ｂ）
に示すように、中央に開孔１９ａを有しており、周縁は
グリーンシート５（１２）の周縁よりも内側に引っ込め
られている。ついで、図１０（ａ）（ｂ）に示すように
、非磁性体層１９の上に１次線輪電極６及び外部引き出
し電極１０（または、２次線輪電極１３及び外部引き出
し電極１７）を形成すると共に、他面側ではグリーンシ
ート５（１２）の上に１次線輪電極７（２次線輪電極１
４）〔図２、図３参照〕を形成し、スルーホール８（１
５）を介して表裏の線輪電極６，７（１３，１４）を接
続して１次コイル９（２次コイル１６）を形成する。さ
らに、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、１次線輪電極
６（２次線輪電極１３）を覆うようにグリーンシート５
（１２）の上に非磁性体層１９を印刷し、１次線輪電極
６（２次線輪電極１３）を非磁性体層１９で完全に覆う
。この後、１次コイル９を設けられた１次コイル用シー
ト２と２次コイル１６を設けられた２次コイル用シート
３等を積層し、乾燥後に焼成することにより図１２のよ
うな積層チップトランス２１を製作する。

【００２２】一般に、フェライト自身の絶縁性は悪く、
特に、高温、多湿下では絶縁が悪くなるが、本実施例で
は、１次コイル及び２次コイルがほぼ完全に絶縁性のよ
い非磁性体層によって覆われ、１次線輪電極及び２次線
輪電極がフェライト磁性体に接触せず、積層チップトラ
ンスの１次及び２次コイル間の絶縁性を得ることができ
る。なお、１次線輪電極６及び２次線輪電極１３と同様
、１次線輪電極７及び２次線輪電極１４も非磁性体層１
９によって完全に覆うようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、非磁性体層のために、
１次コイルと２次コイルの隙間へ磁束が漏れにくくなり
、しかも、磁束が積層チップ内で磁気的な閉回路を構成
し、１次コイルと２次コイルの電磁誘導結合係数を高め
ることができ、高インダクタンスのトランスを製作する
ことができる。

【００２４】しかも、この構造によれば、１次コイルと
２次コイル間の距離を大きくしても電磁誘導結合係数を
大きくできるので、１次コイルと２次コイル間の耐電圧
が高く絶縁性に優れ、さらに結合浮遊容量が大きくて高
周波特性に優れたトランスを製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】同上の実施例の１次コイル用シートを示す下面
図である。

【図３】同上の実施例の２次コイル用シートを示す上面
図である。

【図４】同上の積層前の状態を示す断面図である。

【図５】本発明の別な実施例を示す断面図である。

【図６】本発明のさらに別な実施例を示す断面図である
。

【図７】比較例の断面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施例にお
けるグリーンシートの平面図及び正面図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は同上の実施例において、非磁性
体層を印刷されたグリーンシートを示す平面図及び断面
図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は同上の実施例において、非磁
性体層の上に１次又は２次線輪電極を形成されたグリー
ンシートを示す平面図及び断面図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）は同上の実施例において、１次
又は２次線輪電極の上から非磁性体層を印刷されたグリ
ーンシートを示す平面図及び断面図である。

【図１２】同上の実施例の積層チップトランスの断面図
である。

【図１３】従来例の外観斜視図である。

【図１４】同上の断面図である。

【図１５】同上の分解斜視図である。

【図１６】同上の等価回路図である。

【符号の説明】

２　　１次コイル用シート ３　　２次コイル用シート ４　　ダミーシート ６，７　　１次線輪電極 ９　　１次コイル １３，１４　　２次線輪電極 １６　　２次コイル １９　　非磁性体層 ２０　　積層チップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁性体シート、１次線輪電極及び２次
   線輪電極を積層し、積層された磁性体シートによって積
   層チップを形成すると共に１次線輪電極及び２次線輪電
   極によってそれぞれスパイラル状の１次コイル及び２次
   コイルを形成した積層チップトランスであって、１次及
   び２次コイルの中心部及び周辺部を除いて１次コイルと
   ２次コイルの間に非磁性体層を介在させたことを特徴と
   する積層チップトランス。
2. 【請求項２】　　１次及び２次コイルの中心部及び周辺
   部を除いて１次コイルと２次コイルの各外面側を非磁性
   体層によって覆い、１次及び２次コイルを非磁性体層に
   よってほぼ完全に覆ったことを特徴とする請求項１に記
   載の積層チップトランス。