JPH0442907A - 平面トランス用平面複合コイルおよびその製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は平面トランスに使用される平面複合コイルおよ
びその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、スパイラル状導体コイルを具備する二次平面コイ
ルおよび二次平面コイルか絶縁体を介して積層され、こ
の甲面コイル積層体の両面を更に強磁性体膜または強磁
性体膜によって挾んだ構造を有する平面トランスが知ら
れている。

一般に、前記平面トランスに使われる平面コイルは導体
ペーストによるスクリーン印刷法や両面ＦＰＣ板のエツ
チングにより製造されているが、以下のような問題点が
ある。即ち、スクリーン印刷法によって作製された平面
コイルではコイルを構成する各導線厚が薄くなり、導線
の断面積を大きくすることができないため、許容電流の
増大が困難である。これに対］−で、エツチング法によ
って作製された平面コイルではコイルを構成する各導線
厚を１００μｍ程度にまで厚くすることが可能なため、
前記スクリーン印刷法によるコイルに比べ許容電流を大
きくすることができる。しかしこのようなエツチング法
によって作製された平面コイルにおいては、前記導線間
隔をあまり小さくすることができないため、小スペース
内でのコイル巻線数に限界がある。

一方前記平面コイルの側倒として、導体箔および絶縁体
膜を積層して形成した導体積層体を渦巻状に巻回して円
柱状の中間素材を形成し、これを所定の厚さにスライス
して作製されたスライスコイルと呼ばれるものが知られ
ている。このスライスコイルにおいては、前記絶縁体膜
に薄いものを使用することによって該導線間隔を小さく
することができる。従って、該スライスコイルは前記エ
ツチング法による平面コイルに比べて、小スペース内で
のコイル巻線数を多くすることができる。

このようなスライスコイルは、以下の二態様によって平
面トランスの構成に使用される。

このうちの第一の態様は次の通りである。

トランスには一次コイルおよび二次コイルの二個のコイ
ルが必要であり、この両コイルには一次側対二次側の変
圧比に相当した異なるコイル巻線数が要求される。この
要求を満たすため、第一の態様ではトランスの一次側対
二次側の変圧比に相当する異なったコイル巻線数（前記
導体積層体の巻回数）を有する二種類のスライスコイル
を作製する。この二種類のスライスコイルを絶縁体を介
して配置することにより、平面トランスとしての機能が
付与される。

また第二の態様としては、コイル巻線数が同数（前記導
体積層体の巻回数が同じ）である前記スライスコイルを
複数個作製し、これらを所望の変圧比に相当する個数だ
け積層して接続することにより、一次コイルおよび二次
コイルを形成する。

そしてこれら一次コイルおよび二次コイルを更に絶縁体
を介して配置することにより、平面トランスとしての機
能が付与される。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように作製されるスライスコイルを使用した前記
第一および前記第二の態様による平面トランスの品質、
または該コイルの製造工程について次のような問題があ
る。

即ち、前記第一の態様の場合、異なった巻回数を有する
スライスフィルが必要であるためコイル作製の工程数が
増加し、平面トランスの量産性にとって好ましくない。

一方、前記第二の態様の場合、一次コイルまたは二次コ
イルの少なくとも一方では前記スライスコイルが絶縁体
を介して複数個積層されているため、平面トランスの総
厚みが増し、その平面性が問題となる。また、前記スラ
イスコイルの積層工程が複数回になるため、コイル作製
の工程数が増加し、平面トランスの量産性にとっても好
ましくない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は平面トランスに使用される平面コイルにおいて、該平
面トランスの平面性が良好で、またできるだけ少ない製
造工程数で作製可能な平面コイルおよびその簡易な製造
方法を提供することである。

この目的を達成するために本発明のより具体的な課題は
、一次コイルおよび二次コイルが共存する平面トランス
用平面複合コイル、およびその簡易な製造方法を提供す
ることである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記課題の解決は、相互に絶縁された一次コイル用導線
および二次コイル用導線が、平面的に且つ任意の順序で
配列された導線集合体を、同一平面上で渦巻状に巻回し
た構造を有する平面複合フィルによって達成される。こ
こで一次フイル用導線および前記二次コイル用導線の導
線数比は、この平面複合コイルが使用される平面トラン
スの変圧比に相当する値である。

また上記目的を達成するため、本発明の平面複合コイル
の製造方法は以下の工程を具備している。

第一の工程では、相互に絶縁された一次コイル用導体箔
および二次コイル用導体箔を任意の順序で積層し導体積
層体を形成する。ここで前記一次および二次コイル用導
体箔の名導体膜数は最終的に形成される平面トランスの
一次コイル対二次コイルの変圧比に相当する値である。

従って、例えば１次コイル用導体箔を複数枚積層１７た
後、二次コイル用導体箔を積層しても良いし、交互に積
層しても良い。

第二の工程では、前記導体積層体を渦巻状に巻回し、こ
れを含浸剤中に含浸１７て同化させることなどにより、
巻回状態が維持されるように固定し、円柱状の中間素材
を形成する。巻ぐせ、変形等により、巻回状態を固定１
７ても良い。

第三の工程では、前記円柱状の中間素材を所定の厚さに
スライスし、一次コイル用導線および二次コイル用導線
を含む円形薄板状の平面複合スライスコイルを形成する
。

（作　用） 上記のように構成された本発明の平面複合コイルによる
と、−個の平面コイル中において所望の平面コイルにお
ける変圧比に相当するコイル巻線数比（コイル導線数比
）で、一次コイルおよび二次コイルが共存１．ている。

このｔ：め本発明の平面複合コイルは、いかなる変圧比
を有する平面トランスにおいても前記一次コイルおよび
前記二次コイル用巻線数比の調整のみによって使用され
ることが可能である。この構成は以下の二つの作用を奏
する。

まず第一に、異なる巻線数を有する二種類の平面コイル
を使用せずに所望の平面トランスの変圧比に相当する前
記平面トランスが構成される。即ち、ある−仕様の平面
トランスに対して必要な平面コイルは一種類だけである
。この結果、該平面トランスの生産効率が改善され、量
産性向上が達成される。

また第二に、平面コイル自体の数の増減によって一次コ
イル対二次コイルのコイル巻線数比を調整することなく
、所望の平面トランスの変圧比に相当する前記平面コイ
ルが構成される。こう１−であらゆる仕様の平面トラン
スにおいて使用される平面コイル数が非常に少なくする
ことができ、平面トランスの平面性の改善が達成される
。さらに使用される平面コイル数が減少することから、
その製造工程が簡略化され、量産性向上も達成される。

さらに上記の方法を採用することにより、一次コイルお
よび二次コイルを具備する平面コイルを同時に■つ大量
に製造することができるようになる。このことによって
も該平面トランスの量産性向上が達成される。

（実施例） 次に、第１図を参照して本発明による平面複合コイルの
一実施例を説明する。

同図において１は本発明の平面複合コイルである。平面
複合コイル１は絶縁体１４．１５．１６によって相互に
絶縁された一次コイル用導線１１および二次コイル用導
線１２．１３が平面的に配列された導線集合体を、同一
平面上で複数回渦巻状に巻回し、たちのである。一次コ
イル用導線〕】は内端部１０］および外端部１０４、二
次コイル用導線１２は内端部］０２および外端部］０５
、二次コイル用導線１３は内端部１０３および外端部１
０６を夫々有する。

ここで、一次コイル用導線１１、および二次コイル用導
線１２．１３、には＃線等の一般的な導体が使用され、
一次コイル用および二次コイル用で同種の材質を用いる
ことが多い。また絶縁体１４．１５．１６にはポリイミ
ド等の絶縁性樹脂が使用される。

上記構造の本実施例の平面複合コイル〕は、コイル巻線
数比（コイル導線数比）が一次コイル対二次コイルで１
：２であるため、変圧比ｌ：２の平面トランスに使用さ
れる。但し、ここで平面複合コイル１中における一次コ
イル用導線および二次コイル用導線の配列は、その導線
数比が所望の平面トランスの変圧比に一致し、配線に問
題がなければ特に限定されない。即ち、仮に前記導線１
２が一次コイル用導線で前記導線〕１．１３が二次コイ
ル用導線であっても、所望の変圧比を得る回路を形成す
る配線を敷設することができるならば問題はない。

上記構造のように本実施例の平面複合コイル１は、一次
コイルおよび二次コイルが−コイル中に共存しているた
め、その平面性は良好である。また、両者の間に良好な
相互誘導性能（磁気結合特性）を得ることができる。

次に、本発明による平面複合コイルの製造方法の一実施
例を説明する。

まず第一に、厚さ９０μｍの銅箔３枚および厚さ１０μ
ｍのポリイミドフィルム３枚を交互に積層し、総厚さ８
００μｍの積層体を作成した。

次に、前記積層体を最内面が絶縁層になるような形で５
０回巻回した。さらにこれを含浸剤中に含浸させて固化
させ、直径３．５Ｃ１１の円柱状中間素材を形成した。

ここで含浸剤にはエポキシ樹脂等を使用し、■５０℃２
時間程度固化さることによって前記素材中の隙間を埋め
た。

次に、前記円柱状中間素材を０．５ｍｍの間隔でスライ
スすることによって、−個あたり直径３．５ａｎｓ厚さ
０．５ｍの円形薄板状の平面複合コイルを作製した。こ
こで前記三枚の銅箔部分が、一次コイル用導線または二
次コイル用導線のいずれかを構成する三本のコイル用導
線部分となる。尚、前記第１図は前記方法で作製された
平面複合コイルの構造（コイル巻回数は省略）でもある
。

上記製造方法によって、一次コイルおよび二次コイルが
共存する平面複合コイルが同時に且つ大量に製造され、
一次コイルおよび二次コイルを個別に製造する工程やそ
れらを積層する工程が省略された。

次に、第２図を参照して、前記実施例の製造方法によっ
て作製された平面複合コイルを使用した平面トランスを
説明する。

同図において、１は平面トランスを構成する第一複合コ
イル、２は同様の第二複合コイルである。

いずれの複合コイルにも、前記実施例で説明した厚さ　
０．５ｍｍ＋の平面複合コイルが使用されている。

尚、第一複合コイル１には前記実施例の平面複合コイル
の符号をそのまま用いた。また第二複合コイル２におい
て、一次コイル用導線は２１、二次コイル用導線は２２
．２３、絶縁体は２４．２５．２６、二次コイル用導線
２１の内端部は２０１、同外端部は２０４、二次コイル
用導線２２の内端部は２０２、同外端部は２０５、二次
コイル用導線２３の内端部は２０３、同外端部は２０６
で夫々示した。前記第一複合コイル１および第二複合コ
イル２は、その巻方向が互いに逆となるように、絶縁体
として厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを介して積層
されており、総厚さが約１ｍｍの複合コイル積層体とな
っている（ポリイミド層は図示せず）。

次に一次コイル系の配線について説明する。第一複合コ
イル１における一次コイル用導線１１の外端部１０４に
配８１４１、また第二複合コイル２における二次コイル
用導線２１の外端部２０４に配線４２が夫々接続され、
一次コイル端子１００１および２００１が取り出されて
いる。

さらに、一次コイル用導線１１の内端部１０１および一
次コイル用導線２１の内端部２０１が配線３１によって
接続されている。こうして一次コイル系回路１００１−
４１−１１−３１−２１−４２−２００１が形成され、
第一複合コイル１および第二複合コイル２において同一
方向の一次電流が流れる。

次に二次コイル系の配線について説明する。

第一複合コイル１における一次コイル用導線１２の外端
部１０５に配線５１、また第二複合コイル２における二
次コイル用導線２３の外端部２０６に配線５３か夫々接
続され、二次コイル端子１００２および２００２が取り
出されでいる。

また、二次コイル用導線１３の外端部１０６および二次
コイル用導線２２の外端部２０５は、配線５２によって
接続されている。さらに、二次コイル用導線１２の内端
部１０２と二次コイル用導線２２の内側の端部２０２が
配線３２によって、二次コイル用導線１３の内端部１０
３と二次コイル用導線２３の内端部２０３が配線３３に
よって、夫々接続されている。こうして二次コイル系回
路−３３−２３−５３−２００２が形成され、第一複合
コイル１および第二複合コイル２において同一方向の二
次電流が流れる。

また、前記複合コイル積層体の両面は、磁気結合係数を
増大さぜるために、厚さ　７μｍのポリイミドフィルム
を介して磁性体箔によって挟まれている（本部分は図示
せず）、、前記磁性体箔には、単ロール法により作製さ
れた組成（Ｃｏ　Ｆｅ　Ｎ１Ｎｂ）ＳｉＢを有する平均
厚さ１５μｍ、幅５０ｕ＋ｍの非品性合金薄帯より切り
出された４０ｍｍ＋　Ｘ　４０ｍｍの箔が使用された。

前記一次コイルおよび二次コイルが共存する平面複合コ
イルはその巻線数比が１：２であり、上記構造の平面ト
ランスは変圧比］：２である。前記平面トランスの二次
側コイル端子に３００Ωの負荷抵抗を接続（７、一次次
側コイル端子に１００ＫＨｚ実効値８．５Ｖの正弦波電
圧を印加した。このとき生ずる特性を調べたところ、一
次コイル側には実効値７０ｓｌＡの電流が流れ、これに
対して二次側コイルには実効値７．ＯＶの正弦波電圧が
生じ、実効値３０ｍＡの電流が流れた。

尚本実施例の実施態様では、二個の平面複合コイルを使
用した平面トランスを挙げたが、本発明の平面複合コイ
ルは上記場合に限定されず９、任意の個数で使用される
ことが可能である。例えば前記第一複合コイル１のみ、
即ぢ平面複合コイルを一個のみ使用してもよい。しかし
、この場合配線において第一複合コイルの内端部１０１
．１０２．１０３からコイル外側にまで端子を取り出さ
なければならない。このとき各内端部〕、０１．１０２
．１０３と接続する配線が、配線数と同数の複合コイル
中の導線１］、１２．１３と複合コイル１の表面部で交
差することになり、線間容量が発生する等の特性上の問
題が生じる場合がある。また、前記二個の複合コイルの
組合せが最もロスの少ないコイルの結合状態を示し、複
合コイルが二個を超えると、一次コイルおよび二次コイ
ルの実効インピーダンスの増大や、平面性の問題が生ず
る場合がある。以上のような点から、本実施態様に示さ
れた平面複合コイルを二個使用した場合が好ましい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明は平面トランス用平面コイ
ルおよびその製造方法において、平面性を改善し、生産
効率を上げ量産性を向上させる上で極めて顕著な効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面複合コイルの構造
図、第２図は本発明の一実施態様である平面トランスの
構造図である。 １・・・第一複合コイル、２・・・第二複合コイル、１
１．１２，１３，２１，２２．２３・・・導線、１４．
１５，１６，２４，２５．２６・・・絶縁体、３１．３
２，３３，４１．４２，５１，５２゜５３・・配線、１
０１・・・導線１１の内端部、１０２・・・導線１２の
内端部、］０３・・・導線１３の内端部、１０４・・・
導線１１の外端部、１０５・・・導線１２の外端部、１
０６・・・導線１３の外端部、２０１・・・導線２１の
内端部、２０２・・・導線２２の内端部、２０３・・・
導線２３の内端部、２０４・・・導線２１の外端部、２
０５・・・導線２２の外端部、２０６・・・導線２３の
外端部、１００１．２００１・・・一次コイル端子、１
００２．２００２・・・二次コイル端子 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）相互に絶縁された一次コイル用導線、および二次
   コイル用導線が平面的に且つ任意の順序で配列された導
   線集合体を、同一平面上で渦巻状に巻回した構造を有す
   る平面トランス用平面複合コイル。
2. （２）相互に絶縁された一次コイル用導体箔および二次
   コイル用導体箔を任意の順序で積層し、導体積層体を形
   成する工程と、 前記導体積層体を渦巻状に巻回固定することにより円柱
   状の中間素材を形成する工程と、前記円柱状の中間素材
   を所定の厚さにスライスし、一次コイル用導線および二
   次コイル用導線を包含する円形薄板状の平面複合コイル
   を形成する工程とを具備することを特徴とする平面トラ
   ンス用平面複合コイルの製造方法。