JPH0582354A - 膜変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】膜変圧器の電力の変換効率を向上させる。 【構成】薄膜で形成された１次平面コイル２、２次平面
コイル４の周囲を絶縁物層３を介して強磁性体層５で覆
い、１次平面コイル２に交流電力が供給された時、強磁
性体層５の磁路に磁束が通るようにして磁束が発散しな
いようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、膜変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば半導体、抵抗、コンデ
ンサ、薄型モータ等の全ての電子・電気部品が軽薄短小
化されるなかで、小型トランスを例えば厚膜ハイブリッ
ドＩＣ等に実装したものがよく知られているが、小型ト
ランスを製造するのは難しく、コストアップとなってし
まう為、トランスを薄膜で形成した薄膜変圧器が開発さ
れている。

【０００３】従来の薄膜変圧器を示す断面図である図２
（Ｂ）において、薄膜変圧器を作成するには、複数の部
品を形成する為の基板１上に、例えば交流電力が供給さ
れる１次コイル平面コイル２を基板１上にパターン化し
て形成する。この１次平面コイル２には例えばアルミニ
ウムあるいは銅等のように、比較的、体積抵抗率が低い
材質のものが使用されるが、１次平面コイル２が薄膜で
形成されている為、抵抗率は高く、１次平面コイル２の
巻数を大きくするとインダクタンスと比較して抵抗値が
大きくなり効率が著しく低下してしまう。したがって巻
数を数ターンと少なくして使用しているのが現状であ
る。図２では１次平面コイル２の巻数を例えば２ターン
としている。この１次平面コイル２の周囲を絶縁物層３
ａで覆うことにより第１層を形成する。さらに図２
（Ａ）の平面図に示すように第１層の上に第１層と同様
に、２次平面コイル４を、１次平面コイル２とは絶縁さ
れるように変圧比に応じた巻数にしてパターン化して形
成し、絶縁物層３ｂで覆うことにより第２層を形成す
る。尚、２次平面コイル４のターン数は２ターンであ
り、巻数比は１：１となっている。また１、２次コイル
は逆であっても構わない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の薄膜
変圧器では、１次平面コイル２、２次平面コイル４の巻
数が数ターンであるため電力の変換効率は通常の変圧器
と比較してあまり良いとは言えない。さらに薄膜で形成
された１次平面コイル２、４次平面コイル４が絶縁物層
３ａ、３ｂのみで覆われ、絶縁物３ａ、３ｂを介して２
層に積み重ねられる構造である為、１次平面コイル２に
交流電力が供給された時、１次平面コイル２の磁束が発
散してしまい、変換効率が低下する。しかし半導体製造
プロセス技術を使用すれば微細な変圧器を容易に製造出
来るので薄膜変圧器は軽薄短小化に有利であり、この開
発が望まれている。

【０００５】本発明ではこのような従来の課題に鑑みて
なされたもので、変換効率が良い膜変圧器を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、膜パ
ターンで形成され周囲が絶縁物で覆われて互いに絶縁さ
れ、一方に交流電力が供給された時、互いの磁束が鎖交
する複数の導線コイルと、強磁性体からなり前記絶縁物
を介して前記導線コイルの周囲の少なくとも一部を覆う
強磁性体層と、を設けるようにした。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、薄膜パターンで形成され
た複数の導線コイルの周囲は絶縁物で覆われ、さらに強
磁性体層で覆われている。一方の導線コイルに交流電力
が供給された時、強磁性体層の中を磁束が通るので磁束
の発散を防ぐことができ、電力の変換効率の向上が可能
となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。尚、図２と同一要素のものについては同一符号
を付して説明は省略する。本実施例の薄膜変圧器を示す
図１において、基板１は例えば酸化膜層が形成されてい
るシリコン、ガラス、セラミック等からなるものであ
り、基板１上には例えばフェライト等の強磁性体からな
る薄膜パターンの強磁性体層５ａが形成されている。導
線コイルである１次平面コイル２は、絶縁物層３ｃを介
して強磁性体層５ａ上に形成され、巻数は例えば２ター
ンとなっている。そして従来と同様に１次平面コイル２
と１次平面コイル２の周囲を覆っている絶縁物層３ａと
からなる第１層の上に導線コイルである２次コイル平面
コイル４と２次平面コイル４の周囲を覆っている絶縁物
層３ｂとからなる第２層が積層され、１次平面コイル
２、２次平面コイル４は互いに絶縁されている。強磁性
体層５ｂは第１、２層と絶縁層３ｃとの全てを覆ってい
る。尚、本実施例の２次平面コイル４の巻数は例えば２
ターンであり、巻数比は１：１となっている。また１
次、２次コイルは逆であっても構わない。

【０００９】この薄膜変圧器を作成するには、まず基板
１上に強磁性体層５ａを薄膜パターンで形成する。この
強磁性体層５ａを形成するには、強磁性体に適合するエ
ッチング液がない場合、例えばリフトオフ法を用いるの
が効果的である。即ち、パターン部分を除いた部分に予
めレジストを塗布し、その上から強磁性体材を形成す
る。次にこのレジストを溶媒で溶かすことによりレジス
ト上の強磁性体材を剥離する。次に絶縁物層３ｃ上に、
従来と同様の第１、２層を積層し前述のリフトオフ法に
より強磁性体層５ｂを形成する。そして１次平面コイル
２、２次平面コイル４を別々に結線することにより薄膜
変圧器が形成される。この薄膜変圧器は半導体製造プロ
セス中で製造されるが従来と比較して工程数が若干増え
る程度である。このように形成された薄膜変圧器の大き
さは、厚さが例えば数10ミクロン、面積は例えば数100
μｍ角の中に形成することが可能である。

【００１０】次に作用について説明する。かかる薄膜変
圧器の平面図である図１（Ａ）において、１次平面コイ
ル２に対して供給した交流電力の電流方向が図中矢印方
向である場合、磁界が発生する。この磁界による磁束
は、この１次平面コイル２を絶縁物層３ａ、３ｂを介し
て周囲を覆っている強磁性体層５ａ、５ｂが磁路となっ
て、強磁性体層５ａ、５ｂを図１（Ｂ）の矢印方向に通
る。したがって磁束は強磁性体層５ａ、５ｂの外には発
散せず、１、２次コイル間の電力の変換効率は従来と比
較して高くなり、１次平面コイル２から、互いに磁束が
鎖交する２次平面コイル４に効率よく電力が伝達され
る。

【００１１】かかる構成によれば、薄膜で形成された１
次、２次コイルである１次平面コイル２、２次平面コイ
ル４の周囲を絶縁物３を介して強磁性体層５ａ、５ｂで
覆うことにより、１次、２次コイル間の電力の変換効率
が向上する。尚、実施例では基板上の薄膜パターンを形
成したが、これに限らず、厚膜ハイブリッドＩＣで使用
されるような導体印刷により多層配線を行って膜変圧器
を形成してもよい。この製造方法により、膜変圧器を容
易に形成することが出来、厚さも例えば数100 μｍ程度
にすることが可能である。

【００１２】また平面コイルを超電導薄膜で形成すれ
ば、平面コイルの抵抗による損失もなくなり、したがっ
て平面コイルの巻数も増加させることが出来、電力の変
換効率がさらに向上する。さらに、本実施例では、平面
コイルの周囲のすべてを強磁性体層が覆う構成とした
が、強磁性体層が発生した磁束の磁路となり磁束が漏れ
ないように平面コイルの周囲のすくなくとも一部を覆う
構成としてもよい。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、膜
パターンで形成され周囲を絶縁物で覆われた複数の導線
コイルの周囲を強磁性体層で覆うことにより、磁束は強
磁性体の中を通り、磁束は発散しないので、電力の変換
効率が向上し、膜変圧器の高効率化を図ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構造図（平面図、断面
図）

【図２】従来の薄膜変圧器を示す構造図（平面図、断面
図）

【符号の説明】

１ 基板 ２ １次平面コイル ３ 絶縁物 ４ ２次平面コイル ５ 強磁性体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】膜パターンで形成され周囲が絶縁物で覆わ
   れて互いに絶縁され、一方に交流電力が供給された時、
   互いの磁束が鎖交する複数の導線コイルと、 強磁性体からなり前記絶縁物を介して前記導線コイルの
   周囲の少なくとも一部を覆う強磁性体層と、 を設けたことを特徴とする膜変圧器。