WO2017138241A1 - 積層トランス及び積層トランス製造方法 - Google Patents

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大介 松林
北岡 幹雄
清久 山内
美那子 鈴木
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Definitions

  • the present invention relates to a laminated transformer and a laminated transformer manufacturing method.
  • transformers for example, generally have a structure in which a coil is wound around a magnetic core, so that it is difficult to reduce the size, and it is particularly difficult to reduce the height. Therefore, in recent years, a transformer having a laminated structure (that is, a laminated transformer) has been developed in order to reduce the size and the height.
  • the disclosed technology has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a laminated transformer having high coupling between a primary coil and a secondary coil.
  • the laminated transformer has a magnetic layer and a coil layer.
  • the coil layer is laminated on the magnetic layer. Inside the coil layer, there are formed a primary coil that circulates spirally while being superimposed in the stacking direction, and a secondary coil that circulates spirally while being superimposed in the stacking direction.
  • the secondary coil is formed inside the primary coil.
  • the inner side of the secondary coil is filled with a magnetic material.
  • the space between the primary coil and the secondary coil and the outside of the primary coil are filled with a nonmagnetic material.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a structure of a laminated transformer according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the laminated transformer of one embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a print pattern according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a print pattern according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a print pattern according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a print pattern according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a print pattern according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a printing pattern according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a print pattern according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a printing pattern according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a print pattern according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a structure of a laminated transformer according to an embodiment.
  • the laminated transformer 1 shown in FIG. 1 includes magnetic layers 15-1 and 15-2 and a coil layer 10.
  • the magnetic layers 15-1 and 15-2 and the coil layer 10 are stacked on each other with the coil layer 10 sandwiched between the magnetic layer 15-1 and the magnetic layer 15-2.
  • the magnetic layer 15-1 and the magnetic layer 15-2 may be collectively referred to as the magnetic layer 15 unless they are particularly distinguished.
  • the material of the magnetic layer 15 is, for example, magnetic ferrite.
  • a primary coil C1 that spirally circulates while being superimposed in the Z direction (that is, the stacking direction) is formed.
  • a secondary coil C ⁇ b> 2 that spirals around in the Z direction is formed inside the coil layer 10.
  • two primary coils C1 are formed side by side in the X direction
  • two secondary coils C2 are formed side by side in the X direction.
  • the two primary coils C1 arranged in the X direction are connected, for example, near the middle of the coil layer 10 in the Z direction.
  • the two secondary coils C2 arranged in the X direction are connected to each other at the lowermost portion of the coil layer 10 in the Z direction, for example.
  • the material of the primary coil C1 and the secondary coil C2 is silver, for example.
  • the winding direction of the primary coil C1 and the winding direction of the secondary coil C2 are opposite to each other. Moreover, in the location where the primary coil C1 exists in the coil layer 10, the secondary coil C2 is formed inside the primary coil C1.
  • the input end C1-in of the primary coil C1 and the input end C2-in of the secondary coil C2 are provided, for example, on any one of the four side surfaces of the coil layer 10.
  • the output end C1-out of the primary coil C1 and the output end C2-out of the secondary coil C2 are, for example, side surfaces provided with the input ends C1-in and C2-in among the four side surfaces of the coil layer 10. Are provided on the same side surface facing each other.
  • the inside of the secondary coil C ⁇ b> 2 is filled with the magnetic body 20.
  • the material of the magnetic body 20 filled inside the secondary coil C2 is, for example, magnetic ferrite.
  • the space between the primary coil C1 and the secondary coil C2 is filled with a nonmagnetic material 25.
  • the outside of the primary coil C ⁇ b> 1 is also filled with the nonmagnetic material 25.
  • the outer side of the primary coil C ⁇ b> 1 is filled with the nonmagnetic material 25, whereby the side surface of the coil layer 10 is formed with the nonmagnetic material 25.
  • the material of the nonmagnetic material 25 is, for example, nonmagnetic ferrite.
  • Such a coil layer 10 is prepared in accordance with ⁇ Laminated transformer manufacturing method> described below.
  • first region a region between the primary coil C1 and the secondary coil C2 (hereinafter sometimes referred to as “first region”) and a region outside the primary coil C1 (hereinafter referred to as “first”).
  • first region a region between the primary coil C1 and the secondary coil C2
  • first region a region outside the primary coil C1
  • second region a region outside the primary coil C1
  • the “minor loop” which is an unnecessary magnetic flux that circulates in the laminated transformer 1 through the outside of the primary coil C1 and the secondary coil C2 is caused by the nonmagnetic material 25 filled in the first region and the second region. Blocked. That is, by filling the first region and the second region with the nonmagnetic material 25, the occurrence of minor loops can be prevented.
  • the minor loop becomes a disturbance to the main loop and becomes a factor of reducing the coupling between the primary coil C1 and the secondary coil C2. Therefore, by preventing the occurrence of the minor loop, the coupling between the primary coil C1 and the secondary coil C2 can be increased compared to when the minor loop is generated.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the laminated transformer of one embodiment.
  • the coil layer 10 includes a plurality of layers from the L1 layer that forms the lowermost surface of the coil layer 10 to the L10 layer that forms the uppermost surface of the coil layer 10. . That is, the coil layer 10 has a laminated structure in which the layers from the L1 layer to the L10 layer are sequentially laminated in the Z direction. The L1 to L10 layers have the same thickness.
  • the laminated transformer 1 has a laminated structure in which the magnetic layer 15-1, the coil layer 10, and the magnetic layer 15-2 are sequentially laminated in the Z direction. When the laminated transformer 1 is viewed in the thickness direction (that is, the Z direction), the L1 to L10 layers have the same thickness.
  • the nonmagnetic material 25 filled on the outside of the primary coil C1 is formed by screen printing as a coil pattern (that is, a conductor pattern), a magnetic pattern, and a nonmagnetic pattern as follows. Therefore, each of the L1 to L10 layers corresponds to a “printed pattern layer” formed by screen-printing a coil pattern, a magnetic pattern, and a nonmagnetic pattern.
  • These print pattern layers are laminated on the magnetic layer 15-1 as shown in FIG.
  • the coil pattern is formed by screen printing of paste-like silver
  • the magnetic pattern is formed by screen printing of paste-like magnetic ferrite
  • the non-magnetic pattern is formed by screen printing of paste-like non-magnetic ferrite.
  • FIGS. 3 to 12 are diagrams showing an example of a printing pattern according to an embodiment.
  • the layers L1 to L10 shown in FIGS. 3 to 12 are screen-printed on the magnetic layer 15-1 in order from the L1 layer. That is, the L1 layer corresponds to the lowermost layer of the coil layer 10, and the L10 layer corresponds to the uppermost layer of the coil layer 10.
  • the L1 layer is formed by screen printing a coil pattern P101, magnetic patterns P201 and P202, and a nonmagnetic pattern P301.
  • the coil pattern P101 is a coil pattern of the secondary coil C2.
  • magnetic patterns P201 and P202 are formed in all regions inside the coil pattern P101, and nonmagnetic patterns P301 are formed in all regions other than the coil pattern P101 and the magnetic patterns P201 and P202.
  • two secondary coils C2 arranged in the X direction are connected to each other.
  • the magnetic patterns P201 and P202 and the nonmagnetic pattern P301 have the same thickness as the L1 layer, and the coil pattern P101 is thinner than the L1 layer.
  • the upper surface of the coil pattern P101, the upper surfaces of the magnetic patterns P201 and P202, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P301 coincide with each other.
  • the L2 layer is formed by screen printing coil patterns P102 and P103, magnetic patterns P203 and P204, and nonmagnetic pattern P302.
  • the coil patterns P102 and P103 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P203 is formed in all the regions inside the coil pattern P102
  • the magnetic pattern P204 is formed in all the regions inside the coil pattern P103, except for the coil patterns P102 and P103 and the magnetic patterns P203 and P204.
  • a nonmagnetic pattern P302 is formed in all the regions.
  • the magnetic patterns P203 and P204 and the nonmagnetic pattern P302 have the same thickness as the L2 layer, and the coil patterns P102 and P103 are thinner than the L2 layer. Further, the upper surfaces of the coil patterns P102 and P103, the upper surfaces of the magnetic patterns P203 and P204, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P302 coincide with each other.
  • the L3 layer is formed by screen printing coil patterns P104 and P105, magnetic patterns P205 and P206, and nonmagnetic pattern P303.
  • the coil patterns P104 and P105 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P205 is formed in all the areas inside the coil pattern P104
  • the magnetic pattern P206 is formed in all the areas inside the coil pattern P105, except for the coil patterns P104 and P105 and the magnetic patterns P205 and P206.
  • the nonmagnetic pattern P303 is formed in all the regions.
  • the magnetic patterns P205 and P206 and the nonmagnetic pattern P303 have the same thickness as the L3 layer, and the coil patterns P104 and P105 are thinner than the L3 layer. Further, the upper surfaces of the coil patterns P104 and P105, the upper surfaces of the magnetic patterns P205 and P206, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P303 coincide with each other.
  • the L4 layer is formed by screen printing coil patterns P106, P107, P108, magnetic patterns P207, P208, and nonmagnetic pattern P304.
  • the coil pattern P108 is a coil pattern of the primary coil C1
  • the coil patterns P106 and P107 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • two primary coils C1 arranged in the X direction are connected to each other.
  • the L4 layer corresponds to an intermediate layer in the coil layer 10.
  • the magnetic pattern P207 is formed in all the regions inside the coil pattern P106
  • the magnetic pattern P208 is formed in all the regions inside the coil pattern P107
  • the coil patterns P106, P107, P108 and the magnetic patterns P207, Nonmagnetic patterns P304 are formed in all regions other than P208.
  • the magnetic patterns P207, P208 and the nonmagnetic pattern P304 have the same thickness as the L4 layer, and the coil patterns P106, P107, P108 are thinner than the L4 layer. Further, the upper surfaces of the coil patterns P106, P107, and P108, the upper surfaces of the magnetic patterns P207 and P208, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P304 coincide with each other.
  • the L5 layer is formed by screen printing coil patterns P109, P110, P111, P112, magnetic patterns P209, P210, and nonmagnetic pattern P305.
  • the coil patterns P111 and P112 are coil patterns of the primary coil C1
  • the coil patterns P109 and P110 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P209 is formed in all regions inside the coil pattern P109
  • the magnetic pattern P210 is formed in all regions inside the coil pattern P110
  • the coil patterns P109, P110, P111, P112, and the magnetic pattern are formed.
  • a nonmagnetic pattern P305 is formed in all regions other than P209 and P210.
  • the nonmagnetic pattern P305 is formed.
  • the magnetic patterns P209, P210 and the nonmagnetic pattern P305 have the same thickness as the L5 layer, and the coil patterns P109, P110, P111, P112 are thinner than the L5 layer. .
  • the upper surfaces of the coil patterns P109, P110, P111, and P112, the upper surfaces of the magnetic patterns P209 and P210, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P305 are coincident with each other.
  • the L6 layer is formed by screen printing coil patterns P113, P114, P115, P116, magnetic patterns P211, P212, and nonmagnetic pattern P306.
  • the coil patterns P115 and P116 are coil patterns of the primary coil C1
  • the coil patterns P113 and P114 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P211 is formed in all regions inside the coil pattern P113
  • the magnetic pattern P212 is formed in all regions inside the coil pattern P114
  • the coil patterns P113, P114, P115, P116 and the magnetic pattern are formed.
  • a nonmagnetic pattern P306 is formed in all regions other than P211 and P212.
  • the non-magnetic pattern P306 is formed.
  • the magnetic patterns P211 and P212 and the nonmagnetic pattern P306 have the same thickness as the L6 layer, and the coil patterns P113, P114, P115, and P116 are thinner than the L6 layer. . Further, the upper surfaces of the coil patterns P113, P114, P115, and P116, the upper surfaces of the magnetic patterns P211 and P212, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P306 coincide with each other.
  • the L7 layer is formed by screen printing coil patterns P117, P118, P119, P120, magnetic patterns P213, P214, and nonmagnetic pattern P307.
  • the coil patterns P119 and P120 are coil patterns of the primary coil C1
  • the coil patterns P117 and P118 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P213 is formed in all regions inside the coil pattern P117
  • the magnetic pattern P214 is formed in all regions inside the coil pattern P118
  • the coil patterns P117, P118, P119, P120 and the magnetic pattern are formed.
  • a nonmagnetic pattern P307 is formed in all regions other than P213 and P214.
  • the non-magnetic pattern P307 is formed. Further, in the L7 layer, an input end C1-in of the primary coil C1 and an output end C1-out of the primary coil C1 are formed. That is, in the primary coil C1, the input end C1-in and the output end C1-out are formed in the same layer.
  • the magnetic patterns P213, P214 and the nonmagnetic pattern P307 have the same thickness as the L7 layer, and the coil patterns P117, P118, P119, and P120 are thinner than the L7 layer. .
  • the upper surfaces of the coil patterns P117, P118, P119, and P120, the upper surfaces of the magnetic patterns P213 and P214, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P307 are coincident with each other.
  • the L8 layer is formed by screen printing coil patterns P121, P122, magnetic patterns P215, P216, and nonmagnetic pattern P308.
  • the coil patterns P121 and P122 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P215 is formed in all the regions inside the coil pattern P121
  • the magnetic pattern P216 is formed in all the regions inside the coil pattern P122, except for the coil patterns P121 and P122 and the magnetic patterns P215 and P216.
  • the nonmagnetic pattern P308 is formed in all the regions.
  • the magnetic patterns P215, P216 and the nonmagnetic pattern P308 have the same thickness as the L8 layer, and the coil patterns P121, P122 are thinner than the L8 layer.
  • the upper surfaces of the coil patterns P121 and P122, the upper surfaces of the magnetic patterns P215 and P216, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P308 coincide with each other.
  • the L9 layer is formed by screen-printing the coil patterns P123 and P124, the magnetic patterns P217 and P218, and the nonmagnetic pattern P309.
  • the coil patterns P123 and P124 are coil patterns of the secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P217 is formed in all the regions inside the coil pattern P123
  • the magnetic pattern P218 is formed in all the regions inside the coil pattern P124, except for the coil patterns P123 and P124 and the magnetic patterns P217 and P218.
  • a nonmagnetic pattern P309 is formed in all the regions.
  • the magnetic patterns P217 and P218 and the nonmagnetic pattern P309 have the same thickness as the L9 layer, and the coil patterns P123 and P124 are thinner than the L9 layer. Further, the upper surfaces of the coil patterns P123 and P124, the upper surfaces of the magnetic patterns P217 and P218, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P309 coincide with each other.
  • the L10 layer is formed by screen printing coil patterns P125 and P126, magnetic patterns P219 and P220, and nonmagnetic pattern P310.
  • Coil patterns P125 and P126 are coil patterns of secondary coil C2.
  • the magnetic pattern P219 is formed in all the regions inside the coil pattern P125
  • the magnetic pattern P220 is formed in all the regions inside the coil pattern P126, except for the coil patterns P125 and P126 and the magnetic patterns P219 and P220.
  • the nonmagnetic pattern P310 is formed in all the regions.
  • an input end C2-in of the secondary coil C2 and an output end C2-out of the secondary coil C2 are formed. That is, in the secondary coil C2, the input end C2-in and the output end C2-out are formed in the same layer.
  • the magnetic patterns P219 and P220 and the nonmagnetic pattern P310 have the same thickness as the L10 layer, and the coil patterns P125 and P126 are thinner than the L10 layer.
  • the upper surfaces of the coil patterns P125 and P126, the upper surfaces of the magnetic patterns P219 and P220, and the upper surface of the nonmagnetic pattern P310 coincide with each other.
  • the end J and the end J ′ are interlayer-connected, and the end I ′ and the end I are interlayer-connected, so that the coil Pattern P101 and coil patterns P102 and P103 are interlayer-connected.
  • the end-to-end interlayer connection is made via via conductors.
  • the end portion H ′ and the end portion H are interlayer-connected, whereby the coil pattern P102 and the coil pattern P104 are interlayer-connected.
  • the part K and the end part K ′ are interlayer-connected, whereby the coil pattern P103 and the coil pattern P105 are interlayer-connected.
  • the end portion G ′ and the end portion G are connected to each other, whereby the coil pattern P104 and the coil pattern P106 are connected to each other.
  • the part M and the end part M ′ are interlayer-connected, so that the coil pattern P105 and the coil pattern P107 are interlayer-connected.
  • the end portion F ′ and the end portion F are connected to each other, whereby the coil pattern P106 and the coil pattern P109 are connected to each other.
  • the portion N and the end N ′ are interlayer-connected, whereby the coil pattern P107 and the coil pattern P110 are interlayer-connected, the end c ′ and the end c are interlayer-connected, and the end d and the end d ′ Are connected to each other by layers, whereby the coil pattern P108 and the coil patterns P111 and P112 are connected by layers.
  • the end portion E ′ and the end portion E are interlayer-connected, whereby the coil pattern P109 and the coil pattern P113 are interlayer-connected.
  • Coil pattern P110 and coil pattern P114 are interlayer-connected by connecting layer O and end O 'to each other, and coil pattern P111 and coil pattern are connected by layer-connecting end b' and end b.
  • P115 is interlayer-connected, and end part e and end part e ′ are interlayer-connected, whereby coil pattern P112 and coil pattern P116 are interlayer-connected.
  • the end portion D ′ and the end portion D are connected to each other, whereby the coil pattern P113 and the coil pattern P117 are connected to each other.
  • Coil pattern P114 and coil pattern P118 are interlayer-connected by connecting layer P and end P ′ to each other, and coil pattern P115 and coil pattern are connected by layer-connecting end a ′ and end a.
  • P119 is connected to the interlayer, and the end f and end f ′ are connected to each other, whereby the coil pattern P116 and the coil pattern P120 are connected to each other.
  • the end portion C ′ and the end portion C are connected to each other, whereby the coil pattern P117 and the coil pattern P121 are connected to each other.
  • the part Q and the end part Q ′ are interlayer-connected, whereby the coil pattern P118 and the coil pattern P122 are interlayer-connected.
  • the end portion B ′ and the end portion B are connected to each other, whereby the coil pattern P121 and the coil pattern P123 are connected to each other.
  • the portion R and the end portion R ′ are interlayer-connected, whereby the coil pattern P122 and the coil pattern P124 are interlayer-connected.
  • the end portion A ′ and the end portion A are interlayer-connected, whereby the coil pattern P123 and the coil pattern P125 are interlayer-connected.
  • the portion S and the end portion S ′ are interlayer-connected, whereby the coil pattern P124 and the coil pattern P126 are interlayer-connected.
  • a first primary coil C1 that spirals around in the Z direction in the coil layer 10 is formed. Further, the coil patterns P108, P112, P116, and P120 are connected to each other to form a second primary coil C1 that spirals around the coil layer 10 while overlapping in the Z direction.
  • the coil patterns P101, P102, P104, P106, P109, P113, P117, P121, P123, and P125 are connected to each other so that the coil patterns 10 spirally wrap around in the Z direction.
  • a secondary coil C2 of the eye is formed.
  • the coil patterns P101, P103, P105, P107, P110, P114, P118, P122, P124, and P126 are connected to each other so that the coil patterns 10 spirally circulate while overlapping in the Z direction.
  • a secondary coil C2 of the eye is formed.
  • the first secondary coil C2 is formed inside the first primary coil C1
  • the second secondary coil C2 is formed inside the second primary coil C1.
  • the magnetic patterns P201, P203, P205, P207, P209, P211, P213, P215, P217, and P219 are interconnected to each other, and the first secondary coil C2
  • the magnetic body 20 filled inside is formed.
  • the magnetic patterns P202, P204, P206, P208, P210, P212, P214, P216, P218, and P220 are connected to each other, and the second secondary coil C2 is connected.
  • the magnetic body 20 filled inside is formed.
  • the nonmagnetic patterns P301, P302, P303, P304, P305, P306, P307, P308, P309, and P310 are interconnected to each other in the coil layer 10.
  • a non-magnetic material 25 that is filled in a region other than the coil C1, the secondary coil C2, and the magnetic material 20 is formed.
  • the magnetic material layer 15-1, a plurality of print pattern layers L1 to L10 formed by screen printing as described above, and the magnetic material layer 15-2 are stacked at a predetermined temperature (for example, silver
  • the laminated transformer 1 is manufactured by low-temperature firing at a temperature that does not dissolve the 850-950 ° C.
  • the coil layer is formed on the magnetic layer 15-1. 10 is formed.
  • the laminated transformer 1 by manufacturing the coil pattern, the magnetic pattern, and the non-magnetic pattern, it is possible to efficiently produce a laminated transformer having a high coupling between the primary coil and the secondary coil.

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Abstract

一次コイルと二次コイルとの間の結合が高い積層トランスを提供する。積層トランス(1)は、磁性体層(15-1,15-2)と、コイル層(10)とを有する。コイル層(10)は、磁性体層(15-1)に積層される。コイル層(10)の内部には、積層方向(Z方向)に重畳しながら螺旋状に周回する一次コイル(C1)と、積層方向に重畳しながら螺旋状に周回する二次コイル(C2)とが形成される。二次コイル(C2)は、一次コイル(C1)の内側に形成される。また、コイル層(10)において、二次コイル(C2)の内側は磁性体(20)によって充填される。さらに、コイル層(10)において、一次コイル(C1)と二次コイル(C2)との間、及び、一次コイル(C1)の外側は、非磁性体(25)によって充填される。

Description

積層トランス及び積層トランス製造方法
 本発明は、積層トランス及び積層トランス製造方法に関する。
 かつてのトランスは、例えば、磁気コアにコイルが巻かれた構造を採るのが一般的であったため、小型化が困難であり、特に低背化を図ることが難しかった。そこで、近年、小型化及び低背化を図るために、積層構造のトランス(つまり、積層トランス)が開発されている。
特開2013-247155号公報
 しかしながら、従来の積層トランスにおいては、一次コイルと二次コイルとの間の結合が低いために、トランスとしての所望の特性を得ることが難しかった。
 開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、一次コイルと二次コイルとの間の結合が高い積層トランスを提供することを目的とする。
 開示の態様では、積層トランスは、磁性体層と、コイル層とを有する。前記コイル層は、前記磁性体層に積層される。前記コイル層の内部には、積層方向に重畳しながら螺旋状に周回する一次コイルと、前記積層方向に重畳しながら螺旋状に周回する二次コイルとが形成される。前記二次コイルは、前記一次コイルの内側に形成される。また、前記コイル層において、前記二次コイルの内側は磁性体によって充填される。さらに、前記コイル層において、前記一次コイルと前記二次コイルとの間、及び、前記一次コイルの外側は、非磁性体によって充填される。
 開示の態様によれば、一次コイルと二次コイルとの間の結合が高い積層トランスを提供することができる。
図1は、一実施例の積層トランスの構造の一例を示す図である。 図2は、一実施例の積層トランスの分解斜視図である。 図3は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図4は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図5は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図6は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図7は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図8は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図9は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図10は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図11は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。 図12は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。
 以下に、本願の開示する積層トランス及び積層トランス製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示する積層トランス及び積層トランス製造方法が限定されるものではない。また、以下の実施例において、同一の構成要素には同一の符号を付す。
 <積層トランスの構造>
 図1は、一実施例の積層トランスの構造の一例を示す図である。図1に示す積層トランス1は、磁性体層15-1,15-2と、コイル層10とを有する。磁性体層15-1,15-2とコイル層10とは、磁性体層15-1と磁性体層15-2との間にコイル層10が挟まれた状態で、互いに積層される。以下では、磁性体層15-1と磁性体層15-2とを特に区別しない場合には、磁性体層15と総称することがある。磁性体層15の材料は、例えば、磁性フェライトである。
 コイル層10の内部には、Z方向(つまり、積層方向)に重畳しながら螺旋状に周回する一次コイルC1が形成される。また、コイル層10の内部には、Z方向に重畳しながら螺旋状に周回する二次コイルC2が形成される。コイル層10では、X方向に並んで2つの一次コイルC1が形成されるとともに、X方向に並んで2つの二次コイルC2が形成される。X方向に並んだ2つの一次コイルC1同士は、例えば、Z方向においてコイル層10の中間付近で接続される。また、X方向に並んだ2つの二次コイルC2同士は、例えば、Z方向においてコイル層10の最下部で接続される。一次コイルC1及び二次コイルC2の材料は、例えば、銀である。
 一次コイルC1の巻き方向と、二次コイルC2の巻き方向とは、互いに逆である。また、コイル層10において一次コイルC1が存在する箇所では、二次コイルC2は、一次コイルC1の内側に形成される。
 一次コイルC1の入力端C1-in及び二次コイルC2の入力端C2-inは、例えば、コイル層10の4つの側面のうち何れか一つの同一側面上に設けられる。また、一次コイルC1の出力端C1-out及び二次コイルC2の出力端C2-outは、例えば、コイル層10の4つの側面のうち、入力端C1-in,C2-inが設けられた側面と対向する同一側面上に設けられる。
 また、コイル層10において、二次コイルC2の内側は磁性体20によって充填される。二次コイルC2の内側に充填される磁性体20の材料は、例えば、磁性フェライトである。
 さらに、コイル層10において、一次コイルC1と二次コイルC2との間は非磁性体25によって充填される。また、コイル層10において、一次コイルC1の外側も非磁性体25によって充填される。コイル層10において一次コイルC1の外側が非磁性体25によって充填されることにより、コイル層10の側面が非磁性体25によって形成される。非磁性体25の材料は、例えば、非磁性フェライトである。
 このようなコイル層10は、以下に説明する<積層トランスの製造方法>に従って作成される。
 ここで、積層トランス1内を電流が入力端C1-inから出力端C1-outへ向かって流れると、入力端C2-inから出力端C2-outへ向かって流れる電流を発生させる所望の磁束である「メインループ」が発生する。メインループは、一次コイルC1及び二次コイルC2の内側を通って積層トランス1内を周回する。
 一方で、コイル層10において、一次コイルC1と二次コイルC2との間の領域(以下では「第一領域」と呼ぶことがある)、及び、一次コイルC1の外側の領域(以下では「第二領域」と呼ぶことがある)は非磁性体25によって充填される。このため、一次コイルC1及び二次コイルC2の外側を通って積層トランス1内を周回する不要な磁束である「マイナーループ」は、第一領域及び第二領域に充填される非磁性体25によって遮断される。つまり、第一領域及び第二領域に非磁性体25を充填することにより、マイナーループの発生を防止できる。マイナーループは、メインループに対する外乱となって、一次コイルC1と二次コイルC2との間の結合を低下させる要因となる。よって、マイナーループの発生を防止することで、マイナーループ発生時に比べ、一次コイルC1と二次コイルC2との間の結合を高めることができる。
 図2は、一実施例の積層トランスの分解斜視図である。図2に示すように、積層トランス1において、コイル層10は、コイル層10の最下面を形成するL1層から、コイル層10の最上面を形成するL10層までの複数の層から構成される。つまり、コイル層10は、L1層からL10層までの各層がZ方向に順に積層された積層構造を採る。L1層~L10層は互いに同一の厚みを有する。また、積層トランス1は、磁性体層15-1と、コイル層10と、磁性体層15-2とがZ方向に順に積層された積層構造を採る。積層トランス1を厚み方向(つまり、Z方向)で見た場合、L1層~L10層の各層は互いに同一の厚さを為す。
 <積層トランスの製造方法>
 コイル層10において、一次コイルC1、二次コイルC2、二次コイルC2の内側に充填される磁性体20、一次コイルC1と二次コイルC2との間に充填される非磁性体25、及び、一次コイルC1の外側に充填される非磁性体25はそれぞれ、以下のように、コイルパターン(つまり、導体パターン)、磁性パターン、非磁性パターンとして、スクリーン印刷により形成される。よって、L1層~L10層の各層は、コイルパターン、磁性パターン、及び、非磁性パターンがスクリーン印刷されて形成された「印刷パターン層」に相当する。これらの印刷パターン層は、図2に示すように、磁性体層15-1の上に積層される。例えば、コイルパターンは、ペースト状の銀のスクリーン印刷により形成され、磁性パターンは、ペースト状の磁性フェライトのスクリーン印刷により形成され、非磁性パターンは、ペースト状の非磁性フェライトのスクリーン印刷により形成される。
 図3~12は、一実施例の印刷パターンの一例を示す図である。図3~12に示すL1層~L10層の各層が、L1層から順に磁性体層15-1の上にスクリーン印刷されていく。つまり、L1層はコイル層10の最下層に相当し、L10層はコイル層10の最上層に相当する。
 図3に示すように、L1層は、コイルパターンP101と、磁性パターンP201,P202と、非磁性パターンP301とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP101は、二次コイルC2のコイルパターンである。L1層では、コイルパターンP101の内側のすべての領域に磁性パターンP201,P202が形成され、コイルパターンP101及び磁性パターンP201,P202以外のすべての領域には、非磁性パターンP301が形成される。また、L1層では、X方向に並んだ2つの二次コイルC2同士が接続される。
 L1層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP201,P202及び非磁性パターンP301の厚みはL1層の厚みと同一であり、コイルパターンP101の厚みはL1層の厚みより薄い。また、コイルパターンP101の上面と、磁性パターンP201,P202の上面と、非磁性パターンP301の上面とは互いに一致する。
 また、図4に示すように、L2層は、コイルパターンP102,P103と、磁性パターンP203,P204と、非磁性パターンP302とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP102,P103は、二次コイルC2のコイルパターンである。L2層では、コイルパターンP102の内側のすべての領域に磁性パターンP203が形成され、コイルパターンP103の内側のすべての領域に磁性パターンP204が形成され、コイルパターンP102,P103及び磁性パターンP203,P204以外のすべての領域には、非磁性パターンP302が形成される。
 L2層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP203,P204及び非磁性パターンP302の厚みはL2層の厚みと同一であり、コイルパターンP102,P103の厚みはL2層の厚みより薄い。また、コイルパターンP102,P103の上面と、磁性パターンP203,P204の上面と、非磁性パターンP302の上面とは互いに一致する。
 また、図5に示すように、L3層は、コイルパターンP104,P105と、磁性パターンP205,P206と、非磁性パターンP303とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP104,P105は、二次コイルC2のコイルパターンである。L3層では、コイルパターンP104の内側のすべての領域に磁性パターンP205が形成され、コイルパターンP105の内側のすべての領域に磁性パターンP206が形成され、コイルパターンP104,P105及び磁性パターンP205,P206以外のすべての領域には、非磁性パターンP303が形成される。
 L3層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP205,P206及び非磁性パターンP303の厚みはL3層の厚みと同一であり、コイルパターンP104,P105の厚みはL3層の厚みより薄い。また、コイルパターンP104,P105の上面と、磁性パターンP205,P206の上面と、非磁性パターンP303の上面とは互いに一致する。
 また、図6に示すように、L4層は、コイルパターンP106,P107,P108と、磁性パターンP207,P208と、非磁性パターンP304とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP108は、一次コイルC1のコイルパターンであり、コイルパターンP106,P107は、二次コイルC2のコイルパターンである。L4層では、X方向に並んだ2つの一次コイルC1同士が接続される。L4層は、コイル層10における中間層に相当する。L4層では、コイルパターンP106の内側のすべての領域に磁性パターンP207が形成され、コイルパターンP107の内側のすべての領域に磁性パターンP208が形成され、コイルパターンP106,P107,P108及び磁性パターンP207,P208以外のすべての領域には、非磁性パターンP304が形成される。
 L4層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP207,P208及び非磁性パターンP304の厚みはL4層の厚みと同一であり、コイルパターンP106,P107,P108の厚みはL4層の厚みより薄い。また、コイルパターンP106,P107,P108の上面と、磁性パターンP207,P208の上面と、非磁性パターンP304の上面とは互いに一致する。
 また、図7に示すように、L5層は、コイルパターンP109,P110,P111,P112と、磁性パターンP209,P210と、非磁性パターンP305とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP111,P112は、一次コイルC1のコイルパターンであり、コイルパターンP109,P110は、二次コイルC2のコイルパターンである。L5層では、コイルパターンP109の内側のすべての領域に磁性パターンP209が形成され、コイルパターンP110の内側のすべての領域に磁性パターンP210が形成され、コイルパターンP109,P110,P111,P112及び磁性パターンP209,P210以外のすべての領域には、非磁性パターンP305が形成される。つまり、L5層では、コイルパターンP109とコイルパターンP111との間の領域、コイルパターンP110とコイルパターンP112との間の領域、コイルパターンP111の外側の領域、及び、コイルパターンP112の外側の領域には、非磁性パターンP305が形成される。
 L5層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP209,P210及び非磁性パターンP305の厚みはL5層の厚みと同一であり、コイルパターンP109,P110,P111,P112の厚みはL5層の厚みより薄い。また、コイルパターンP109,P110,P111,P112の上面と、磁性パターンP209,P210の上面と、非磁性パターンP305の上面とは互いに一致する。
 また、図8に示すように、L6層は、コイルパターンP113,P114,P115,P116と、磁性パターンP211,P212と、非磁性パターンP306とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP115,P116は、一次コイルC1のコイルパターンであり、コイルパターンP113,P114は、二次コイルC2のコイルパターンである。L6層では、コイルパターンP113の内側のすべての領域に磁性パターンP211が形成され、コイルパターンP114の内側のすべての領域に磁性パターンP212が形成され、コイルパターンP113,P114,P115,P116及び磁性パターンP211,P212以外のすべての領域には、非磁性パターンP306が形成される。つまり、L6層では、コイルパターンP113とコイルパターンP115との間の領域、コイルパターンP114とコイルパターンP116との間の領域、コイルパターンP115の外側の領域、及び、コイルパターンP116の外側の領域には、非磁性パターンP306が形成される。
 L6層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP211,P212及び非磁性パターンP306の厚みはL6層の厚みと同一であり、コイルパターンP113,P114,P115,P116の厚みはL6層の厚みより薄い。また、コイルパターンP113,P114,P115,P116の上面と、磁性パターンP211,P212の上面と、非磁性パターンP306の上面とは互いに一致する。
 また、図9に示すように、L7層は、コイルパターンP117,P118,P119,P120と、磁性パターンP213,P214と、非磁性パターンP307とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP119,P120は、一次コイルC1のコイルパターンであり、コイルパターンP117,P118は、二次コイルC2のコイルパターンである。L7層では、コイルパターンP117の内側のすべての領域に磁性パターンP213が形成され、コイルパターンP118の内側のすべての領域に磁性パターンP214が形成され、コイルパターンP117,P118,P119,P120及び磁性パターンP213,P214以外のすべての領域には、非磁性パターンP307が形成される。つまり、L7層では、コイルパターンP117とコイルパターンP119との間の領域、コイルパターンP118とコイルパターンP120との間の領域、コイルパターンP119の外側の領域、及び、コイルパターンP120の外側の領域には、非磁性パターンP307が形成される。また、L7層には、一次コイルC1の入力端C1-inと、一次コイルC1の出力端C1-outとが形成される。つまり、一次コイルC1において、入力端C1-inと出力端C1-outとは同一の層に形成される。
 L7層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP213,P214及び非磁性パターンP307の厚みはL7層の厚みと同一であり、コイルパターンP117,P118,P119,P120の厚みはL7層の厚みより薄い。また、コイルパターンP117,P118,P119,P120の上面と、磁性パターンP213,P214の上面と、非磁性パターンP307の上面とは互いに一致する。
 また、図10に示すように、L8層は、コイルパターンP121,P122と、磁性パターンP215,P216と、非磁性パターンP308とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP121,P122は、二次コイルC2のコイルパターンである。L8層では、コイルパターンP121の内側のすべての領域に磁性パターンP215が形成され、コイルパターンP122の内側のすべての領域に磁性パターンP216が形成され、コイルパターンP121,P122及び磁性パターンP215,P216以外のすべての領域には、非磁性パターンP308が形成される。
 L8層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP215,P216及び非磁性パターンP308の厚みはL8層の厚みと同一であり、コイルパターンP121,P122の厚みはL8層の厚みより薄い。また、コイルパターンP121,P122の上面と、磁性パターンP215,P216の上面と、非磁性パターンP308の上面とは互いに一致する。
 また、図11に示すように、L9層は、コイルパターンP123,P124と、磁性パターンP217,P218と、非磁性パターンP309とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP123,P124は、二次コイルC2のコイルパターンである。L9層では、コイルパターンP123の内側のすべての領域に磁性パターンP217が形成され、コイルパターンP124の内側のすべての領域に磁性パターンP218が形成され、コイルパターンP123,P124及び磁性パターンP217,P218以外のすべての領域には、非磁性パターンP309が形成される。
 L9層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP217,P218及び非磁性パターンP309の厚みはL9層の厚みと同一であり、コイルパターンP123,P124の厚みはL9層の厚みより薄い。また、コイルパターンP123,P124の上面と、磁性パターンP217,P218の上面と、非磁性パターンP309の上面とは互いに一致する。
 また、図12に示すように、L10層は、コイルパターンP125,P126と、磁性パターンP219,P220と、非磁性パターンP310とがスクリーン印刷されることにより形成される。コイルパターンP125,P126は、二次コイルC2のコイルパターンである。L10層では、コイルパターンP125の内側のすべての領域に磁性パターンP219が形成され、コイルパターンP126の内側のすべての領域に磁性パターンP220が形成され、コイルパターンP125,P126及び磁性パターンP219,P220以外のすべての領域には、非磁性パターンP310が形成される。また、L10層には、二次コイルC2の入力端C2-inと、二次コイルC2の出力端C2-outとが形成される。つまり、二次コイルC2において、入力端C2-inと出力端C2-outとは同一の層に形成される。
 L10層を厚み方向で見た場合、磁性パターンP219,P220及び非磁性パターンP310の厚みはL10層の厚みと同一であり、コイルパターンP125,P126の厚みはL10層の厚みより薄い。また、コイルパターンP125,P126の上面と、磁性パターンP219,P220の上面と、非磁性パターンP310の上面とは互いに一致する。
 L1層(図3)とL2層(図4)との間では、端部Jと端部J’とが層間接続され、端部I’と端部Iとが層間接続されることにより、コイルパターンP101とコイルパターンP102,P103とが層間接続される。端部同士の層間接続はビア導体を介して為される。
 また、L2層(図4)とL3層(図5)との間では、端部H’と端部Hとが層間接続されることによりコイルパターンP102とコイルパターンP104とが層間接続され、端部Kと端部K’とが層間接続されることによりコイルパターンP103とコイルパターンP105とが層間接続される。
 また、L3層(図5)とL4層(図6)との間では、端部G’と端部Gとが層間接続されることによりコイルパターンP104とコイルパターンP106とが層間接続され、端部Mと端部M’とが層間接続されることによりコイルパターンP105とコイルパターンP107とが層間接続される。
 また、L4層(図6)とL5層(図7)との間では、端部F’と端部Fとが層間接続されることによりコイルパターンP106とコイルパターンP109とが層間接続され、端部Nと端部N’とが層間接続されることによりコイルパターンP107とコイルパターンP110とが層間接続され、端部c’と端部cとが層間接続され、端部dと端部d’とが層間接続されることにより、コイルパターンP108とコイルパターンP111,P112とが層間接続される。
 また、L5層(図7)とL6層(図8)との間では、端部E’と端部Eとが層間接続されることによりコイルパターンP109とコイルパターンP113とが層間接続され、端部Oと端部O’とが層間接続されることによりコイルパターンP110とコイルパターンP114とが層間接続され、端部b’と端部bとが層間接続されることによりコイルパターンP111とコイルパターンP115とが層間接続され、端部eと端部e’とが層間接続されることによりコイルパターンP112とコイルパターンP116とが層間接続される。
 また、L6層(図8)とL7層(図9)との間では、端部D’と端部Dとが層間接続されることによりコイルパターンP113とコイルパターンP117とが層間接続され、端部Pと端部P’とが層間接続されることによりコイルパターンP114とコイルパターンP118とが層間接続され、端部a’と端部aとが層間接続されることによりコイルパターンP115とコイルパターンP119とが層間接続され、端部fと端部f’とが層間接続されることによりコイルパターンP116とコイルパターンP120とが層間接続される。
 また、L7層(図9)とL8層(図10)との間では、端部C’と端部Cとが層間接続されることによりコイルパターンP117とコイルパターンP121とが層間接続され、端部Qと端部Q’とが層間接続されることによりコイルパターンP118とコイルパターンP122とが層間接続される。
 また、L8層(図10)とL9層(図11)との間では、端部B’と端部Bとが層間接続されることによりコイルパターンP121とコイルパターンP123とが層間接続され、端部Rと端部R’とが層間接続されることによりコイルパターンP122とコイルパターンP124とが層間接続される。
 また、L9層(図11)とL10層(図12)との間では、端部A’と端部Aとが層間接続されることによりコイルパターンP123とコイルパターンP125とが層間接続され、端部Sと端部S’とが層間接続されることによりコイルパターンP124とコイルパターンP126とが層間接続される。
 コイルパターンP108,P111,P115,P119が互いに層間接続されることにより、コイル層10内においてZ方向に重畳しながら螺旋状に周回する1つ目の一次コイルC1が形成される。また、コイルパターンP108,P112,P116,P120が互いに層間接続されることにより、コイル層10内においてZ方向に重畳しながら螺旋状に周回する2つ目の一次コイルC1が形成される。
 また、コイルパターンP101,P102,P104,P106,P109,P113,P117,P121,P123,P125が互いに層間接続されることにより、コイル層10内においてZ方向に重畳しながら螺旋状に周回する1つ目の二次コイルC2が形成される。また、コイルパターンP101,P103,P105,P107,P110,P114,P118,P122,P124,P126が互いに層間接続されることにより、コイル層10内においてZ方向に重畳しながら螺旋状に周回する2つ目の二次コイルC2が形成される。1つ目の二次コイルC2は1つ目の一次コイルC1の内側に形成され、2つ目の二次コイルC2は2つ目の一次コイルC1の内側に形成される。
 また、L1層~L10層が積層されることにより、磁性パターンP201,P203,P205,P207,P209,P211,P213,P215,P217,P219が互いに層間接続されて、1つ目の二次コイルC2の内側に充填される磁性体20が形成される。また、L1層~L10層が積層されることにより、磁性パターンP202,P204,P206,P208,P210,P212,P214,P216,P218,P220が互いに層間接続されて、2つ目の二次コイルC2の内側に充填される磁性体20が形成される。また、L1層~L10層が積層されることにより、非磁性パターンP301,P302,P303,P304,P305,P306,P307,P308,P309,P310が互いに層間接続されて、コイル層10内において、一次コイルC1、二次コイルC2及び磁性体20以外の領域に充填される非磁性体25が形成される。
 そして、磁性体層15-1と、上記のようにしてスクリーン印刷により形成される複数の印刷パターン層L1~L10と、磁性体層15-2とを積み上げたものを所定の温度(例えば、銀が溶解しない程度の温度である850~950℃)で低温焼成することにより積層トランス1を製造する。
 つまり、上記のようなコイルパターン、磁性パターン及び非磁性パターンのスクリーン印刷を繰り返し行って各パターンを磁性体層15-1の上に積層することにより、磁性体層15-1の上にコイル層10を形成する。
 このように、コイルパターン、磁性パターン及び非磁性パターンの印刷によって積層トランス1を製造することで、一次コイルと二次コイルとの間の結合が高い積層トランスを効率良く製造することができる。
1 積層トランス
10 コイル層
15-1,15-2 磁性体層
C1 一次コイル
C2 二次コイル

Claims (3)

  1.  磁性体層と、
     前記磁性体層に積層されるコイル層であって、積層方向に重畳しながら螺旋状に周回する一次コイルと、前記積層方向に重畳しながら螺旋状に周回し、かつ、前記一次コイルの内側に形成される二次コイルと、が内部に形成された前記コイル層と、
     前記コイル層において、前記二次コイルの内側に充填される磁性体と、
     前記コイル層において、前記一次コイルと前記二次コイルとの間、及び、前記一次コイルの外側に充填される非磁性体と、
     を具備する積層トランス。
  2.  前記コイル層は、前記一次コイルの第一コイルパターンと、前記第一コイルパターンの内側に前記二次コイルの第二コイルパターンとが印刷された複数の印刷パターン層により形成され、
     1つの前記印刷パターン層は、2つの前記第一コイルパターンと、2つの前記第二コイルパターンとを有する、
     請求項1に記載の積層トランス。
  3.  一次コイルの第一コイルパターン、二次コイルの第二コイルパターン、及び、磁性パターンをスクリーン印刷して印刷パターン層を形成する印刷工程と、
     前記スクリーン印刷を繰り返し行って各パターンを積層することにより前記印刷パターン層が積層されたコイル層を形成するコイル層形成工程と、
     前記コイル層と磁性体層とを積層する積層工程と、を具備し、
     前記印刷工程では、
     前記印刷パターン層において、前記第二コイルパターンの内側の領域に形成される磁性パターンをスクリーン印刷するとともに、前記第一コイルパターンと前記第二コイルパターンとの間の領域、及び、前記第一コイルパターンの外側の領域に形成される非磁性パターンをスクリーン印刷し、
     前記コイル層形成工程では、
     前記第一コイルパターン同士を層間接続することにより、積層方向に重畳しながら螺旋状に周回する前記一次コイルを形成し、
     前記第二コイルパターン同士を層間接続することにより、前記一次コイルの内側で積層方向に重畳しながら螺旋状に周回する前記二次コイルを形成し、
     前記磁性パターン同士を層間接続することにより、前記二次コイルの内側に充填される磁性体を形成し、
     前記非磁性パターン同士を層間接続することにより、前記一次コイルと前記二次コイルとの間、及び、前記一次コイルの外側に充填される非磁性体を形成する、
     積層トランス製造方法。
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