JPH0837108A - 積層トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低背化を実現するとともに、トランスの電力
伝達効率を向上させる。 【構成】 この装置は、出力側コイル部を構成するコイ
ルパターン７と入力側コイル部を構成するコイルパター
ン６とが同一主面に形成された複数の絶縁性シート５を
積層してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積層トランスに関し、特
に、電子機器、電子装置に使用される、多層回路技術を
用いた積層トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器、電子装置に使用される
電子部品は小型化、高性能化、低価格化の要求が強くな
っている。特に、電子機器のスイッチング電源等の回路
部に使用されるトランスは、使用される部品の中では比
較的大型の部品であり、電源部の小型化、薄型化を達成
するために、このトランスの小型化、表面実装化が求め
られている。

【０００３】電子機器に用いられる従来のトランスは、
一般にボビンに銅巻線を巻回し、Ｅ型のフェライトコア
をボビンに挿入したものが用いられてきた。この従来の
トランスでは、表面実装可能とするために、ボビン底面
に端子電極を形成している。このため、小型化、高密度
化するのは極めて困難である。一方、特開昭６１−７５
５１０号公報等には、薄型化を実現するために、プリン
ト多層配線板の各層間にコイルパターンを形成した積層
型コイルが示されている。この積層型コイルでは、多層
基板となる矩形状の絶縁層にコイルの一部を成すコイル
パターンを形成するとともに、スルーホールによって各
絶縁層間のコイルパターンの導通及びコイルの両端に接
続される表層端子電極との導通を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の積層トランスで
は、厚み方向に入力側コイル部と出力側コイル部とが上
下に配置されており、充分に低背化を行うことが困難で
ある。また、入力電力に対して出力電力が劣化し、電力
伝達効率が悪いという問題がある。本発明の目的は、低
背化を実現するとともに、電力伝達効率を向上させるこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る積層ト
ランスは、出力側コイル部を構成するコイルパターンと
入力側コイル部を構成するコイルパターンとが同一平面
上に形成された複数の絶縁性シートを積層してなるもの
である。第２の発明に係る積層トランスは、前記出力側
コイル部を構成するコイルパターン及び入力側コイル部
を構成するコイルパターンの一方を、他方を取り囲むよ
うに配置したものである。

【０００６】

【作用】第１の発明に係る積層トランスでは、各層を形
成する絶縁シートの同一平面上に、入力側コイル部を形
成するコイルパターンと出力側コイル部を形成するコイ
ルパターンとを形成したので、従来のように各コイルパ
ターンを基板の上下の層に分割して形成した場合に比較
して、トランスの結合係数が向上するため、入力側から
出力側への電力伝達効率が向上する。また、従来に比較
して低背化が実現できる。

【０００７】第２の発明に係る積層トランスでは、前記
両コイルパターンの一方が他方を取り囲むように配置さ
れており、両者は近接して配置されている。このため、
両パターンによる電磁誘導作用による誘電起電力を最大
にでき、トランスの電力伝達効率をより向上させること
ができる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例による積層トランス
の外観斜視図であり、図２は図１のII-II 線断面図であ
る。これらの図において、積層トランス１は、絶縁性の
多層基板２と、磁性体部材３とから構成されている。多
層基板２は、複数枚の矩形状の絶縁性シート５（図３参
照）を積層してなるものであり、中央部に貫通孔４を有
している。

【０００９】絶縁性シート５の材料としては、ガラス複
合系や結晶化ガラス系及び非ガラス系のセラミック材料
がある。ガラス複合系の場合の一例としては、ＳｉＯ2
−Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｂ2 Ｏ3 などから成る
ガラス成分とアルミナ粉末などの無機物フィラーとを混
合して形成したグリーンシートを焼成して得られるガラ
ス−セラミック材料がある。なお、ガラス−セラミック
材料とすることにより、焼成温度が例えば９００℃の比
較的低温での焼成が可能となり、絶縁性シート表面に形
成するコイルパターン（後述）に銀系、銅系、金系等の
貴金属材料を使用することが可能となる。また導体層に
このような金属材料を使用することにより、セラミック
多層基板でも導体抵抗を小さくできる。

【００１０】図３に示すように、各絶縁性シート５の表
面には、入力側コイル部を形成するコイルパターン６
と、出力側コイル部を形成するコイルパターン７とが形
成されている。各コイルパターン６，７はほぼ同心状に
形成されている。ここで、図３に示したシートは、多層
基板２を構成する複数の絶縁性シートのうちの、奇数番
目のシートを示しており、偶数番目に積層されるシート
は、図３と同じ巻回方向で各々のコイルパターンの終端
部位置が入れ替わったような構成である。

【００１１】各コイルパターン６，７は、Ａｇ、Ａｇ−
Ｐｄなどの銀系導体ペーストや、Ｃｕあるいはその合金
の銅系導体ペーストや、金系導体ペーストなどによって
形成されている。入力側コイルパターン６は、図３に示
すように、貫通孔４の周囲にほぼ１ターン分にわたって
形成されており、その終端部には、他の絶縁性シートの
入力側コイルパターンと接続するためのビアホール導体
８が形成されている。また、出力側コイルパターン７
は、入力側コイルパターン６の外周に、入力側コイルパ
ターン６に近接してほぼ２ターン分にわたって形成され
ている。そして、その終端部には、他の絶縁性シートの
出力側コイルパターンと接続するためのビアホール導体
９が形成されている。なお、出力側コイルパターン７の
さらに外周部には、外部の表面端子電極接続用の接続用
のビアホール導体１０が形成されている。

【００１２】ここで、各ビアホール導体８，９，１０
は、矩形状の絶縁性シート５の略対角線上に配置するの
がよい。これによって、絶縁性シート５の隅部をビアホ
ール導体部として有効に利用でき、絶縁性シート５に対
するコイルパターン占積率を大きくすることができる。
このようにして得られたセラミック積層トランスでは、
コイルパターンの導体幅を広くして導体抵抗を小さくす
ることができる。これにより、ジュール熱の発生による
ジュール損を低減して、特性の向上が可能であり、ま
た、同等の特性を維持すれば、逆に絶縁性シートである
基板面積を小さくすることができ、結果として、小形の
セラミック積層トランスが達成される。

【００１３】磁性体部材３は、図２に示すように断面が
Ｅ型の一対のフェライトコア３ａ，３ｂからなってお
り、多層基板２を上下から挟持している。こうして、多
層基板２の貫通孔４はフェライトコアにより充填され、
コイルの周囲に閉磁路が形成されている。次に、本実施
例の製造方法の概略を説明する。

【００１４】まず、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｚ
ｎＯ、Ｂ2 Ｏ3 を主成分とするガラス粉末７０重量％
と、無機物フィラーのＡｌ2 Ｏ3 粉末３０重量％とを、
バインダー、可塑剤、溶剤とともに混練してスラリーを
作製し、ドクターブレード法により絶縁層９となるグリ
ーンシートを作成する。この各グリーンシートに貫通孔
４及びビアホール導体８，９，１０となるスルーホール
をパンチング加工により形成する。

【００１５】次に、グリーンシートに形成したスルーホ
ールにビアホール導体８，９，１０となる銀系、銅系ま
たは金系導体ペーストをスクリーン印刷方法により充填
する。例えば銀系導体ペーストは、粒径０．５〜１０μ
ｍの銀粉末、低熱膨張ガラスフリット、バインダーとし
てエチルセルロース、溶剤として２．２．４−トリメチ
ル−１．３−ペンタジオールモノイソブチレートを均質
混練して得られる。

【００１６】さらに、これらのグリーンシートの表面の
入力側コイルパターン６、出力側コイルパターン７とな
る配線パターンを銀系、銅系または金系導体ペーストを
用いてスクリーン印刷により被着する。この導体ペース
トは、導体粉末の焼結開始温度とガラス−セラミックの
絶縁性シートの焼結開始温度とをできるだけ合わせるた
めに、ビアホール導体用の導体ペーストの低熱膨張ガラ
スフリットの代わりに屈伏点が７００℃〜８５０℃のガ
ラスフリットを用いるのが望ましい。なお、ビアホール
導体８，９，１０のランド部は、スルーホールにビアホ
ール用ペーストを充填する時に形成してもよいし、また
コイルパターン６，７を形成する時に同時に形成しても
よい。

【００１７】以上のようにしてコイルパターン６，７と
なる配線パターン及びビアホール導体８，９，１０とな
る導体が形成された複数のグリーンシートを、積層順序
に注意して積層し、熱圧着で一体化する。次に、積層体
を銀系あるいは金系導体の場合は大気雰囲気中、銅系導
体の場合は非酸化性雰囲気中で約９００℃、３０分ピー
クで焼成し、多層基板２を形成する。

【００１８】次に、この多層基板２上に、銀系、金系や
銅系導体ペーストを用いて、外部ビアホール導体１０と
接続する表面端子電極（図示せず）となるパターンをス
クリーン印刷方法で被着し、所定雰囲気で焼きつける。
このようにして作製された多層基板２の貫通孔に磁性部
材３を充填することにより、セラミック積層トランスが
完成する。

【００１９】上述の製造方法によれば、ビアホール導体
は、グリーンシートに形成した極細のスルーホールに導
体を充填して形成されているため、従来の内壁に導体膜
を形成したスルーホールに比較して、スルーホールの直
径（０．１〜０．３ｍｍ）が非常に小さくでき、小型化
に大きく寄与できる。以上のようにして得られたセラミ
ック積層トランスにおいて、入力側から出力側への電力
の伝達効率、すなわち変換効率は、巻き線トランスとほ
ぼ同等の約７５％の効率が得られた。

【００２０】〔他の実施例〕 （ａ）前記実施例では、入力側１次コイルパターンと出
力側２次コイルパターンとを同一面上に形成したが、図
４及び図５に示すように、入力側１次コイルパターン１
１と、出力側２次コイルパターン１２と、出力側３次コ
イルパターン１３とを同一面上に形成してもよい。

【００２１】図４及び図５に示す例では、入力側１次コ
イルパターン１１が貫通孔４の周囲に、出力側２次コイ
ル１２が１次コイルパターン１１の周囲に近接して、さ
らに出力側３次コイルパターン１３が２次コイルパター
ン１２の周囲に近接して、それぞれほぼ１ターン分にわ
たって形成されている。また、各パターンの終端部に
は、他の層のパターンと接続するためのビアホール１
４，１５，１６が形成されている。また、絶縁性シート
の隅部には外部接続用のビアホール導体１７が形成され
ている。ここで、図４に示したシートは、多層基板を構
成する複数の絶縁性シートのうちの、奇数番目のシート
を示しており、偶数番目に積層されるシートは、図４と
同じ巻回方向で各々のコイルパターンの終端部位置が入
れ替わったような構成である。

【００２２】（ｂ）前記実施例では、磁性体部材３を断
面Ｅ字状とし、多層基板３の貫通孔４及び外周に配置し
たが、磁性体部材は、貫通孔４の部分に充填されている
だけでもよい。ただし、多層基板３の外周部も囲んだ構
造とすることによって閉磁路が形成されるため、前記実
施例の構成とする方が、トランスの電力伝達効率が向上
する。また、材質はフェライトに限定されるものではな
く、他の磁性体金属でもよい。

【００２３】（ｃ）絶縁製シートはセラミック材料に限
定されるものではなく、ガラス−エポキシ材料等を用い
てもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、絶
縁性シートの同一面に入力側コイルパターンと出力側コ
イルパターンとを配置したので、低背化が実現できると
ともに、トランスの電力伝達効率を向上できる。また、
第２の発明では、一方のコイルパターンを、他方のコイ
ルパターンを取り囲むように配置したので、両コイルパ
ターンが近接して配置され、トランスの電力伝達効率を
より向上できる。

【００２５】さらに、特に絶縁性シートをセラミック材
料で形成すれば、放熱性が良くなり、熱的信頼性を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による積層トランスの外観斜
視図。

【図２】図１の縦断面構成図。

【図３】前記積層トランスの多層基板を構成する絶縁性
シートの平面図。

【図４】本発明の他の実施例の図３に相当する図。

【図５】本発明の他の実施例の図２に相当する図。

【符号の説明】

１ 積層トランス ２ 多層基板 ６ 入力側コイルパターン ７ 出力側コイルパターン

フロントページの続き (72)発明者 生田 貴紀 鹿児島県国分市山下町１−１ 京セラ株式 会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 田中 康行 鹿児島県国分市山下町１−１ 京セラ株式 会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 米澤 真一 鹿児島県国分市山下町１−１ 京セラ株式 会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 井本 晃 鹿児島県国分市山下町１−１ 京セラ株式 会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 横手 伸行 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社工場内 (72)発明者 比留間 義明 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力側コイル部を構成するコイルパターン
   と入力側コイル部を構成するコイルパターンとが同一平
   面上に形成された複数の絶縁性シートを積層してなる積
   層トランス。
2. 【請求項２】前記出力側コイル部を構成するコイルパタ
   ーンと入力側コイル部を構成するコイルパターンとは、
   一方が他方を取り囲むように配置されている、請求項１
   に記載の積層トランス。