WO2022070660A1 - 基板コイル及びトランス - Google Patents

Abstract

巻き線パターンのターン数のロスの減少によって、小型化や低背化を図りつつ、接続部による寄生成分を抑制することが可能な基板コイルを提供する。多層基板を構成する複数の層に設けられた巻き線パターンによって構成されている基板コイルにおいて、巻き線パターンに配置された接続部は、平面視で所定の方向に延びた細長形状を有し、接続部どうしは、巻き線パターンの平面に対して垂直方向に導通するスルーホールによって接続され、重ねられて互いに接続される二つの巻き線パターンの接続部の対と、次に接続される二つの巻き線パターンの接続部の対とは、平面視で重ならないように、且つ、所定の方向に垂直な方向に並ぶように形成されることを特徴とする。

Description

基板コイル及びトランス

　本発明は、基板コイル及びトランスに関する。

　従来より、トランスを構成する巻き線を内部に有する回路基板を積層し、スルーホールで各巻き線を接続することで、電気容量が比較的大きいトランスを形成する技術が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

　しかしながら、上記の技術は、巻き線の幅が比較的太いパターンを積層することから、電流容量を確保するためには多数のスルーホールで各巻き線を接続する必要があり、スルーホールによる接続部が多い場合には、ターン数にロスが生じ、基板コイルの小型化や低背化の実現が困難となる。

　また、表面にコイルパターンを備えている複数枚の基材を積層一体化し、上下に位置するコイルパターン間を選択接続することにより、励磁側の巻線と受電側の巻線を形成する多層トランス基板の構成が公知である（例えば、特許文献２参照）。

　しかしながら、コイルパターン間を電気的に接続する接続部について、その配置までは述べられておらず、例えば一定以上の面積を有する接続部が散在している場合には、巻き線効率が低下し、寄生Ｃや寄生Ｌ等の寄生成分が増加する虞がある。

特開２００１－３５８４２７号公報 特開２０１０－０９３１７４号公報 特開平０９－２８９１２８号公報

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板コイルや基板コイルを含むトランスの小型化や低背化を可能とし、且つ、基板コイルにおいて巻き線パターン間を電気的に接続する接続部による寄生成分を抑制できる技術を提供することである。

　上記の課題を解決するための本発明は、
　多層基板を構成する複数の層に設けられた巻き線パターンが該巻き線パターンにおける接続部において電気的に接続されるとともに積層されることで形成される基板コイルであって、
　前記巻き線パターンにおける前記接続部は、平面視で所定の方向に延びた細長形状を有し、前記接続部どうしは、前記巻き線パターンの平面に対して垂直方向に導通するスルーホールによって接続され、
　前記複数の層に設けられた前記巻き線パターンのうち、重ねられて互いに接続される二つの巻き線パターンの接続部の対と、次に接続される二つの巻き線パターンの接続部の対とは、平面視で重ならないように、且つ、前記所定の方向に垂直な方向に並ぶように形成されることを特徴とする、
　基板コイルである。

　本発明によれば、巻き線パターンどうしを接続する接続部が、所定の方向に延びた細長形状を有し、接続された各々の接続部の対は、前記所定の方向に垂直な方向に並ぶように形成される。このことで、接続部が平面視で巻き線パターン上において密集して効率的に配置され、巻き線パターン上でコイルとして利用可能なエリアを大きくすることができる。その結果、基板コイルの小型化や低背化を実現できる。また、接続部自体の面積を抑えることができ、接続部による寄生成分を抑制することが可能である。

　また、本発明においては、前記巻き線パターンは円弧状の単巻きパターンであり、前記所定の方向は、前記巻き線パターンの両端の隙間の幅方向であることを特徴とする、基板コイルとしてもよい。これによれば、接続部が巻き線パターンの両端の隙間の幅方向に配置されることで巻き線パターン上において平面視でより密集し、巻き線パターンが円弧状の単巻きパターンであることからも基板コイルの小型化や低背化を実現することが可能である。ここで、巻き線パターンの両端の隙間とは、特にコイルを形成する円弧状部分における隙間を示す。

　また、本発明においては、前記スルーホールは、前記接続部において、該接続部が延びた方向に対して一列または二列に並列されていることを特徴とする、基板コイルとしてもよい。これによれば、接続部においてスルーホールを整然と配置させることができ、スルーホールの密度を上げ、各接続部の面積を小さくすることが可能である。

　また、本発明においては、前記巻き線パターンにおける前記接続部は、平面視で前記巻き線パターンの外部において接続されることを特徴とする、基板コイルとしてもよい。これによれば、接続部が巻き線パターンにおいてコイルとして機能する部分の面積を低下させることを、より確実に回避できる。また、スルーホールを通過する電流によって生じる磁界が、巻き線パターン上を流れる電流によって生じる磁界の流れを乱すことを抑制できる。

　また、本発明においては、前記スルーホールは、前記多層基板の一部の層のみを貫通する埋込スルーホールであり、前記多層基板において、より外側の二つの巻き線パターンの接続部の対は、より内側の二つの巻き線パターンの接続部の対よりも、平面視で前記巻き線パターンの中心からより離れた位置に配置されることを特徴とする、基板コイルとしてもよい。これによれば、スルーホールは、互いに接続される巻き線パターンの間の層のみを貫通するので、他の層の巻き線パターンと干渉することはない。従って、スルーホール及び接続部の配置の自由度を高めることが可能である。このことにより、より確実に、各巻き線パターンにおける巻き線効率を高めることが可能となり、基板コイルの小型化や低背化を実現することが可能である。

　また、本発明においては、前記スルーホールは、前記多層基板を貫通する貫通スルーホールであり、前記多層基板において、各巻き線パターンの接続部の対は、積層された順番によって、平面視で前記巻き線パターンの中心からより離れた位置またはより近づいた位置に配置されることを特徴とする、基板コイルとしてもよい。これによっても、貫通スルーホールを有する接続部を、巻き線パターン上において平面視で密集して配置させることができ、基板コイルの小型化や低背化がさらに実現しやすい。また、接続部を全体的に巻き線パターンの円弧状の部分の外側に配置させることができるため、巻き線パターンの巻き線効率を高めることが可能である。

　また、本発明においては、平面視で前記巻き線パターンの一部を覆うように配置される磁気コアを備え、前記接続部は、平面視で前記磁気コアが設けられていない部分に配置されることを特徴とする、基板コイルとしてもよい。ここで、磁気コアは、コイルの巻き線によって生じる磁界の流れを効率化し磁界を増大させる。これに対し、スルーホールを通過する電流によって生じる磁界は、コイルの巻き線によって生じる磁界と方向が異なり、コイルの巻き線によって生じる磁界を乱す原因となり得る。これに対し、本発明においては、前記接続部は、平面視で前記磁気コアが設けられていない部分に配置されるため、スルーホールを通過する電流によって生じる磁界が、磁気コアによる磁界の流れを乱すことを抑制できる。その結果、基板コイルの巻き線により生じる磁界の流れをより確実に効率化し、増大させることが可能である。

　また、本発明においては、複数のコイルを重ねるように配置し、一のコイルに電流を入力し、他のコイルに流れる誘導電流を出力するトランスであって、前記複数のコイルの中心を貫通するように配置される磁気コアをさらに備え、前記複数のコイルの少なくとも一部は、上記の特徴を持つ基板コイルであることを特徴とする、トランスとしてもよい。これによれば、トランス本来の機能の安定化を維持しつつ、トランスの小型化や低背化を実現することが可能である。

　また、本発明においては、前記磁気コアは、前記複数のコイルにおけるコイルの間にコアが配置されるパスコア構造を有することを特徴とする、トランスとしてもよい。ここで、トランスの作動効率を向上させるために共振Ｌを外付けするにあたり、トランスと共振Ｌを横に並べる場合は実装面積が増え、縦に積む場合はシールドが必要になり、高さが増大する不都合がある。二種類の基板コイルの間に磁気コアを挿入し、パスコア構造を適用することで、トランスの小型化や低背化を図りつつ、二種類の基板コイルの共振を誘起させることが可能となる。

　また、本発明においては、前記磁気コアは、前記複数のコイルの中心を貫通する棒状のコアからなる棒コアであることを特徴とする、トランスとしてもよい。この構成においては、巻き線パターン上の接続箇所が磁気コアによって覆われることがなく、巻き線パターン上を流れる電流から発生する磁界に乱れが生じる欠点や、サイドコアどうしで通過する磁界の量が不均一になる欠点を避け、接続箇所の配置の自由度を高めることが可能である。

　また、本発明においては、前記磁気コアは、平面視で前記複数のコイルの一部を覆うように配置され、前記接続部は、平面視で前記磁気コアが設けられていない部分に配置されることを特徴とする、トランスとしてもよい。これによれば、トランスを構成する基板コイルにおいても、巻き線により生じる磁界の流れをより確実に効率化し、増大させることが可能である。

　なお、本発明においては、上記の課題を解決するための手段は、可能なかぎり組み合わせて使用することが可能である。

　本発明によれば、巻き線パターンのターン数のロスを減少させ、その結果、基板コイルの小型化や低背化を実現することが可能である。また、接続部による寄生成分を抑制し、基板コイルの導電性に対する信頼性を向上させることが可能である。基板コイル化により、電子回路基板への内蔵化による電子機器の小型化、部品実装点数削減や生産コストの低減も可能となる。

図１Ａ及び図１Ｂは、従来の基板コイルに係る、第１基板から第８基板までの各基板を貫通して基板どうし、あるいは基板上における巻き線パターンどうしを接続する部分である接続箇所について説明するための図である。 図２は、実施例１に係る基板コイルの平面図である。 図３は、基板コイルと、第２の基板コイルとを利用してトランスを構成した場合の断面図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、実施例１における基板コイルにおける各巻き線パターンの接続状態について詳細に説明するための図である。 図５は、実施例１における基板コイルに磁気コアを組み合わせた場合の斜視図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、実施例１における各基板における巻き線パターン、及び基板コイルに磁気コアを組み合わせた場合の平面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、実施例２における基板コイルにおける各巻き線パターンの接続状態について詳細に説明するための図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、実施例２における各基板における巻き線パターン、及び基板コイルに磁気コアを組み合わせた場合の平面図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、実施例３における基板コイルにおける各巻き線パターンの接続状態について詳細に説明するための図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例４におけるトランスの断面図である。

〔適用例〕
　本適用例においては、複数の巻き線パターンから成り、巻き線パターンのターン数が１ターンである螺旋形状の基板コイルを多層基板に適用した場合について説明する。

　円弧状の巻き線パターンは、接続部において、スルーホールと呼ばれる導電性のあるホールによって上側の巻き線パターンと下側の巻き線パターンとが垂直方向に電気的に接続されている。スルーホールによって接続された巻き線パターンがさらに積層されることで、基板コイルが形成される。円弧状の部分を有する巻き線パターンの両端には隙間があり、接続部は、平面視でこの隙間の幅方向に沿って延びた細長形状を有している。そして、互いに接続される二つの巻き線パターンの接続部の対と、次に接続される二つの巻き線パターンの接続部の対とは、基板コイルにおいて平面視で重ならない位置に形成される。さらに、スルーホールは、接続部において、接続部が延びた方向に対して一列または二列に並列されている。

　スルーホールは、多層基板の一部の層のみを貫通する埋込スルーホールとしてもよい。図４Ａに黒点で示す接続箇所どうしを接続する実線は、埋込スルーホールである。図４Ａに示す通り、多層基板において、積層方向がより外側に重ねられた二つの巻き線パターンどうしを接続する埋込スルーホールは、より内側に重ねられた二つの巻き線パターンどうしを接続する埋込スルーホールよりも、基板コイルにおいて平面視で巻き線パターンの中心からより離れた位置に配置される。少なくとも、最も内側の二つの巻き線パターンを接続する埋込スルーホールは、平面視で、巻き線パターンの両端の間の隙間の内部に配置されていてもよい。接続部はいずれも上記の隙間の幅方向に延びた細長形状を有し、幅方向と垂直方向に並列されている。

　スルーホールは、多層基板を貫通する貫通スルーホールとしてもよい。この場合には、図７Ａに黒点で示す接続箇所どうしを接続する実線のように、貫通スルーホールを用いて、各巻き線パターンを接続する。図７Ａ及び図７Ｂに示す例では、多層基板において、接続部はいずれも上記の隙間の幅方向に延びた細長形状を有し、幅方向と垂直方向に並列されている。

　なお、基板コイルは、コイルの巻き線によって生じる磁界の流れを効率化し、磁界を増大させる磁気コアを備えている場合がある。本適用例における基板コイルにおいて平面視で巻き線パターンの一部は磁気コアに覆われており、接続部は、磁気コアに覆われていない部分に配置されてもよい。このことで、接続部におけるスルーホールを通過する電流によって生じる磁界が、磁気コアによる磁界の流れを乱すことを抑制できる。その結果、基板コイルの巻き線により生じる磁界の流れをより確実に効率化し、増大させることが可能である。

　また、上記の特徴を有し、巻き数の異なる基板コイルを複数重ねるように配置することで、一の基板コイルに電流を入力し、他の基板コイルに流れる誘導電流を出力することでトランスを形成することも可能である。

〔実施例１〕
　以下、本発明の実施例１に係る基板コイル及びトランスについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明に係る基板コイル及びトランスは、以下の構成に限定する趣旨のものではない。

＜基板コイルについて＞
　図１Ａ及び図１Ｂは、従来の基板コイルに係る、第１基板１１から第８基板８１までの各基板を貫通して基板どうし、あるいは基板上における巻き線パターンどうしを接続する部分である接続箇所について説明するための図である。図１Ａは接続箇所の配置を示す平面図、図１Ｂは、各巻き線パターンと各接続箇所との接続関係を示す模式的な図である。接続箇所どうしは、巻き線パターンの平面に対して垂直方向に導通するスルーホールによって接続されている。スルーホールの内部は、ペースト状の絶縁性の樹脂と導電性のメッキによって充填されている。

　図１Ａに示す平面図において、基板コイル１００は、例えば、巻き線パターンが設けられた第１基板１１から第８基板８１の８層の基板を重ね、連続して重なる２枚の基板の巻き線パターンどうしを電気的に接続させることで、巻き数８ターンに相当するコイルを形成したものである。図１Ａにおいては、一番上部に配置される第１基板１１が視認できる状態が示されている。

　第１基板１１には、コイルの第１層に相当する円弧状の導体パターンである第１巻き線パターン１１ａが設けられている。そして、第１巻き線パターン１１ａと接続される入力端子１１ｂ、及び不図示の第８基板８１における第８巻き線パターン８１ａと第２基板２１から第７基板７１を貫通した形で接続される出力端子１１ｃを有している。また、磁気コア（後述）が挿入されるための開口１１ｆ、１１ｇ、１１ｈを有している。この巻き線パターンと、磁気コアが挿入されるための開口については、第２基板２１から第８基板８１にも共通に設けられている（２１ａ～８１ａ、２１ｆ～８１ｆ、２１ｇ～８１ｇ、２１ｈ～８１ｈ）。

　図１Ａに示すように、第１基板１１の平面上において、第１巻き線パターン１１ａの周辺には接続箇所が、接続箇所１１ｄ（２１ｅ）から接続箇所７１ｄ（８１ｅ）まで八ヶ所形成されている。この接続箇所の数は、第１基板１１から第８基板８１までの８層の基板の数と同じである。接続箇所のそれぞれにおいて、スルーホールが４つずつ設けられており、第１基板１１から第８基板８１までの各基板を貫通している。なお、図１Ａに示す第１巻き線パターン１１ａはシングルターンであるが、マルチターンであってもよい。ただし、マルチターンである場合はシングルターンである場合と比較して、同じ合計ターン数を得るために必要な接続箇所の数を減少させることができるが、電流容量は減少する。第２巻き線パターン２１ａから第８巻き線パターン８１ａについても同様のことが言える。

　図１Ｂに示すように、各接続箇所におけるスルーホールは、特定の二層の基板における巻き線パターンと接続し、他の基板における巻き線パターンとは接続しないように、第１基板１１から第８基板８１までの各基板を貫通している。例えば、接続箇所２１ｄ（３１ｅ）におけるスルーホールは、第２巻き線パターン２１ａにおける接続箇所２１ｄと第３巻き線パターン３１ａにおける接続箇所３１ｅと接続し、他の巻き線パターンとは接続せずに第１基板１１から第８基板８１までの各基板を貫通している。

　図１Ｂに示すように、第１巻き線パターン１１ａから第８巻き線パターン８１ａについて、平面視において重なる位置関係にある二つの巻き線パターンは接続箇所においてスルーホールによって接続されている。そして、最外層の第１基板１１における第１巻き線パターン１１ａと第８基板８１における第８巻き線パターン８１ａも接続箇所８１ｄと接続箇所１１ｅにおいてスルーホールによって接続されている。接続箇所は黒点で、接続箇所どうしを接続させるスルーホールは実線で、接続箇所どうしを接続させないスルーホールは点線で示している。図１に示す従来の基板コイル１００においては、平面視で接続箇所が散在している。そのため、各巻き線パターンは接続箇所と接続するために面積が大きくなり、基板コイル１００の小型化や低背化の実現が困難になる。また、寄生Ｃや寄生Ｌが発生し易い。そこで、実施例１では、基板コイル１００の小型化や低背化の実現を目的に、各巻き線パターン上に接続箇所を密に配置し、各巻き線パターンの面積の増加や、寄生成分を抑制する例について考える。

　図２は、実施例１に係る基板コイル１０の平面図である。実施例１に係る基板コイル１０も、巻き線パターンが設けられた第１基板１から第８基板８の８層の基板を重ね、連続して重なる２枚の基板の巻き線パターンどうしを電気的に接続させることで、巻き数７ターンに相当するコイルを形成した例であるが、基板の層数は８層に限らない。ここで、第１基板１から第８基板８は、本発明における多層基板を構成する複数の層に相当する。

　図２に示す平面図には不図示であるが、図１Ａに示す平面図と比較して、接続箇所は基板コイル１０において平面視で密に、且つ円弧状のコイル部分の近傍に配置されることで、第１巻き線パターン１ａから第８巻き線パターン８ａの面積を小さくすることが可能である。なお図２に示す基板コイル１０において、巻き線パターン１ａと同様の巻き線パターン２ａ～８ａと、磁気コアが挿入されるための開口１ｆ、１ｇ、１ｈと同様の開口（２ｆ～８ｆ、２ｇ～８ｇ、２ｈ～８ｈ）が、第２基板２から第８基板８にも共通に設けられている点については、図１Ａに示す基板コイル１００と共通である。ここで、接続箇所は、本発明における接続部に相当する。

　図３は、基板コイル１０と、巻き数の異なる第２の基板コイル２０とを利用してトランス３０を構成した場合の断面図である。トランス３０は、図２に示した８層（８ターン）の基板コイル１０と、ターン数及び巻き数の異なる第２の基板コイル２０とを、磁気コア４０で磁気的に結合することで構成される。このように、基板コイル１０、２０を用いてトランス３０を構成することで、小型化や低背化を実現することができる。なお、同様に基板コイル１０と磁気コア４０とを組み合わせることでインダクタ素子を構成することも可能である。

　次に、図４Ａ及び図４Ｂを用いて、実施例１における基板コイル１０における各巻き線パターンの接続状態について詳細に説明する。図４Ａは、基板コイル１０を構成する各基板の巻き線パターンにおける接続箇所の配置を示す模式図である。図４Ｂは、基板コイル１０における巻き線パターン及び接続箇所付近の断面図である。この例では、基板１０の全体を貫通するスルーホールの他、特定の二つの層の巻き線パターンどうしを接続するスルーホールである、所謂埋込スルーホールを用いている。この埋込スルーホールは、スルーホールの位置の自由度を高めることで、基板コイル１０の小型化や低背化を図ることを可能とするために導入されたものである。この例では、スルーホールを巻き線パターンの円弧状の部分に配置すると、コイルとして使用される面積が低下し、巻き線効率が低下することから、スルーホールを巻き線パターン円弧状の部分の外部に配置することとしている。

　図４Ａの基板コイル１０に示すように、基板コイル１０を構成する巻き線パターンの中で最も内側に形成された第４巻き線パターン４ａ及び第５巻き線パターン５ａを接続する埋込スルーホール（接続箇所４ｄと接続箇所５ｅを接続する埋込スルーホール）が、基板コイル１０において平面視ですべての巻き線パターンの中心に最も近い。他の埋込スルーホールについては、第４巻き線パターン４ａ及び第５巻き線パターン５ａより外側の巻き線パターンに向かうにつれて、基板コイル１０において平面視ですべての巻き線パターンの中心から離れていく。最外層の巻き線パターンどうしを接続する埋込スルーホール（接続箇所８ｄと接続箇所１ｅを接続する埋込スルーホール）が基板コイル１０において平面視ですべての巻き線パターンの中心から最も遠い位置にある。

　図４Ｂの基板コイル１０の断面の模式図に示すように、接続箇所４ｄと接続箇所５ｅを接続する埋込スルーホールを中心に、接続箇所３ｄと接続箇所４ｅを接続する埋込スルーホール、及び接続箇所２ｄと接続箇所３ｅを接続する埋込スルーホール、及び接続箇所１ｄと接続箇所２ｅを接続する埋込スルーホールはそれぞれ、接続箇所５ｄと接続箇所６ｅを接続する埋込スルーホール、及び接続箇所６ｄと接続箇所７ｅを接続する埋込スルーホール、及び接続箇所７ｄと接続箇所８ｅを接続する埋込スルーホールと、第４巻き線パターン４ａ及び第５巻き線パターン５ａの間のスペースを境に対照的な位置関係にある。なお、巻き線パターンの数は、八個に限らない。

　図４Ａ及び図４Ｂの基板コイル１０の製造プロセスについては以下の通りである。まず、基板の両面に巻き線パターンが設けられ、スルーホールによってそれらが接続されたコア材の両面に対し、新たな層をそれぞれ積層する。次にドリル加工によって層にホールをあけ、めっき加工及び穴埋めし、埋込スルーホールを形成する。次に埋込スルーホールの上に巻き線パターンを形成する。以下、このプロセスを繰り返し、最外層まで形成されたら最後にソルダーレジストを貼り付け、外形加工する。なお、コア材は複数あって、各々のコア材に対し、新たな層を積層するようにしてもよい。

　図５は、実施例１における基板コイル１０に磁気コア４０を組み合わせた場合の斜視図である。図では、簡単のため、各基板の巻き線パターンによって形成されるコイル部分のみ示す。このように、磁気コア４０は、平面視で巻き線パターンの中心に対して点対称の形状を有しており、巻き線パターンの中心から外周側に向かって扇形状に広がる形状を有する。第１巻き線パターン１ａは、一部のみ磁気コア４０によって覆われている。この磁気コア４０は、第１巻き線パターン１ａ～第８巻き線パターン８ａを流れる電流によって生じる磁界をより効率よく通過させることで、より高いインダクタンスを得たり、トランスを構成する場合に磁気結合をより強くしたりするために用いられる。

　ここで、接続箇所１ｄから接続箇所２ｅ（不図示）に向かって流れる電流の向きは、第１巻き線パターン１ａ上を流れる電流の向きと異なるため、それらの電流から発生する磁力の向きもそれぞれ異なる。そのため、接続箇所１ｄの周辺に発生する磁界が増大すると、磁気コア４０を通過する磁界に乱れが生じる。よって、接続箇所１ｄは、磁気コア４０によって覆われていない部分に配置されている。なお、図５では第１基板１における第１巻き線パターン１ａを例示しているが、第２巻き線パターン２ａから第８巻き線パターン８ａについても、巻き線パターンが一部のみ磁気コア４０によって覆われている点、及び接続箇所が磁気コア４０によって覆われていない部分に配置されている点は共通である。

　図６Ａ及び図６Ｂは、実施例１における各基板における巻き線パターン、及び基板コイル１０に磁気コア４０を組み合わせた場合の平面図である。図６Ａは、第１基板１～第８基板８における、各巻き線パターン１ａ～８ａの平面図である。図６Ｂは、巻き線パターン１ａ～８ａをこの順に重ね、基板コイル１０に磁気コア４０を組み合わせた場合の平面図である。なお、図６Ｂでは、巻き線パターン１ａ～８ａを見易くするため、磁気コア４０については、センターコア４０ａとサイドコア４０ｂ、４０ｃの断面のみを表示している。

　実施例１においては、図６Ａに示すように、第１基板１から第８基板８における、巻き線パターン１ａ～８ａを重ねることで基板コイル１０における巻き線１０ａが形成されている。各々の巻き線パターン１ａ～８ａは、円弧部分の両端に隙間が設けられたパターンとなっており、各々の巻き線パターン１ａ～８ａにおいては、円弧部分の隙間を挟んだ両端が、円弧部分の中心から離れる方向に延伸して各接続箇所と繋がっている。第１巻き線パターン１ａ以外の巻き線パターンは、隙間を挟むように各巻き線パターンの両端に接続箇所が配置されている。第１巻き線パターン１ａは、入力端子１ｂと、円弧部分とは離れた出力端子１ｃを有し、円弧部分の入力端子１ｂとは反対側の端部と出力端子１ｃとに接続箇所が配置されている。また、巻き線１０ａの平面視で第１巻き線パターン１ａが有する入力端子１ｂと第８巻き線パターン８ａが有する出力端子１ｉは隣り合う位置関係にある。

　巻き線１０ａにおける埋込スルーホールの接続について、第１巻き線パターン１ａにおける中心に近い側の接続箇所1ｄと、第２巻き線パターン２ａにおける中心に遠い側の接続箇所２ｅが埋込スルーホールによって接続されている。同様に、第２巻き線パターン２ａにおける中心に近い側の接続箇所２ｄと、第３巻き線パターン３ａにおける中心に遠い側の接続箇所３ｅが埋込スルーホールによって接続されている。第３巻き線パターン３ａと第４巻き線パターン４ａの接続についても同様である。第４巻き線パターン４ａの接続箇所４ｄと第５巻き線パターン５ａの接続箇所５ｅは、巻き線パターンにおける円弧部分において埋込スルーホールによって接続されている。第５巻き線パターン５ａにおける中心に遠い側の接続箇所５ｄと、第６巻き線パターン６ａにおける中心に近い側の接続箇所６ｅが埋込スルーホールによって接続されている。同様に、第６巻き線パターン６ａにおける中心に遠い側の接続箇所６ｄと、第７巻き線パターン７ａにおける中心に近い側の接続箇所７ｅが埋込スルーホールによって接続されている。第７巻き線パターン７ａと第８巻き線パターン８ａの接続についても同様である。第８巻き線パターン８ａの接続箇所８ｄは、第８基板８から第１基板１へ基板全体を貫通して第１巻き線パターン１ａにおける中心に遠い側の接続箇所1ｅと埋込スルーホールによって接続されている。

　図６Ｂに示すように、巻き線１０ａの平面視で接続箇所１ｄ（２ｅ）、及び接続箇所２ｄ（３ｅ）、及び接続箇所３ｄ（４ｅ）は出力端子１ｉ上に、接続箇所５ｄ（６ｅ）、及び接続箇所６ｄ（７ｅ）、及び接続箇所７ｄ（８ｅ）は入力端子１ｂ上に配置されている。接続箇所４ｄ（５ｅ）は、入力端子１ｂと出力端子１ｉの間のスペースに密に収まっている。接続箇所８ｄ（１ｅ）は、全ての接続箇所の中で巻き線パターンの中心から最も遠い位置に配置されている。これら八箇所の、スルーホールで互いに接続される接続箇所の対は、巻き線１０ａの平面視で重ならない配置で並んでいる。また、各々の接続箇所は、いずれも所定の方向に延びる細長形状を有しており、該所定の方向と垂直方向に並列されている。ここで、所定の方向とは、入力端子１ｂと出力端子１ｉの間の隙間の幅方向のことである。

　図６Ｂの平面図を図１Ａの平面図と比較して、巻き線１０ａの平面視で接続箇所が効率的に密に配置されているため、各巻き線パターンの面積が小さい。すなわち、従来の技術と比較して、実施例１における基板コイル１０は小型化や低背化を実現しやすい。また、接続箇所による寄生成分を抑制することも可能である。

　また、上述通り、接続箇所４ｄと接続箇所５ｅを接続する埋込スルーホールを中心に、巻き線１０ａにおける外側の巻き線パターンを接続する埋込スルーホールほど巻き線１０ａの平面視で巻き線パターンの中心から遠い位置に配置されている。具体的には、接続箇所１ｄ（２ｅ）と接続箇所２ｄ（３ｅ）と接続箇所３ｄ（４ｅ）とが、巻き線１０ａの平面視でこの順番で出力端子１ｉ上において、巻き線パターンの中心に近づくように並列され、接続箇所５ｄ（６ｅ）と接続箇所６ｄ（７ｅ）と接続箇所７ｄ（８ｅ）とが、巻き線１０ａの平面視でこの順番で入力端子１ｂ上において、巻き線パターンの中心から離れるように並列されている。

〔実施例２〕
　次に、本発明の実施例２について説明する。実施例１では、巻き線１０ａにおいて厚み方向の中央の基板に形成された二つの巻き線パターンどうしを接続するスルーホールを中心に、巻き線１０ａにおける外側の巻き線パターンどうしを接続するスルーホールほど巻き線１０ａの平面視で巻き線パターンの中心から遠い位置に配置されている例、すなわち基板コイル１０に埋込スルーホールを適用した例について説明したが、実施例２では、基板コイルに貫通スルーホールを適用した例であって、巻き線において下側の巻き線パターンを接続するスルーホールほど巻き線の平面視で巻き線パターンの中心から遠い位置に配置されている例について説明する。

　図７Ａ及び図７Ｂは、実施例２における基板コイル１０１における各巻き線パターンの接続状態について詳細に説明するための図である。この例では、多層基板の全体を貫通するスルーホール、所謂貫通スルーホールを用いている。

　図７Ａの基板コイル１０１に示すように、貫通スルーホールは、最も上の基板の上面に設けられた第１巻き線パターン１２ａから最も下の基板の下面に設けられた第８巻き線パターン８２ａの方向に向かうにつれ、巻き線パターンの円弧の中心から離れていく。最も下の基板の巻き線パターンにおける接続箇所８２ｄと、最も上の基板の巻き線パターンにおける接続箇所１２ｅとを接続する貫通スルーホールが基板コイル１０１において巻き線パターンの円弧の中心から最も遠い位置にある。貫通スルーホールは、積層された順番によって、平面視で巻き線パターンの中心からより離れた位置またはより近づいた位置に配置される。また、図７Ａにおいて、図１Ｂ同様、接続箇所は黒点で、接続箇所どうしを接続させるスルーホールは実線で、接続箇所どうしを接続させないスルーホールは点線で示している。

　図７Ｂの基板コイル１０１の断面の模式図に示すように、基板コイル１０１の両面は貫通スルーホールによって貫通しており、これらの貫通スルーホールはそれぞれ、特定の二つの巻き線パターンのみと接続している。図７Ｂにおいて、貫通スルーホールは斜線でハッチングしており、巻き線パターンと接続している箇所においては、巻き線パターンの上下の直線を明示せず、巻き線パターンと接続していない箇所においては、巻き線パターンの上下の直線を明示している。例えば、第２巻き線パターン２２ａと第３巻き線パターン３２ａを接続する貫通スルーホールは、他の巻き線パターンとは接続しておらず、基板コイル１０１の両面を貫通している。なお、巻き線パターンの数は、八個に限らない。

　図７Ａ及び図７Ｂの基板コイル１０１の製造プロセスについては以下の通りである。まず、基板の両面に巻き線パターンが設けられ、スルーホールによってそれらが接続されたコア材の両面に対し、新たな層をそれぞれ積層する。次に新たな層に対して巻き線パターンを形成する。以下、このプロセスを繰り返し、最外層まで形成されたら、ドリル加工によって層にホールをあけ、めっき加工して貫通スルーホールを形成する。その上にさらに巻き線パターンを形成する。最後にソルダーレジストを貼り付け、外形加工する。なお、コア材は複数あって、各々のコア材に対し、新たな層を積層するようにしてもよい。または、該コア層どうしを、絶縁層を挟んで張り合わせるようにしてもよい。

　図８Ａ及び図８Ｂは、実施例２における各基板における巻き線パターン、及び基板コイル１０１に磁気コア４０１を組み合わせた場合の平面図である。図８Ａは、第１基板１２～第８基板８２における、各巻き線パターン１２ａ～８２ａの平面図である。図８Ｂは、巻き線パターン１２ａ～８２ａをこの順に重ね、基板コイル１０１に磁気コア４０１を組み合わせた場合の平面図である。なお、図８Ｂでは、巻き線パターン１２ａ～８２ａを見易くするため、磁気コア４０１については、センターコア４０１ａとサイドコア４０１ｂ、４０１ｃの断面のみを表示している。

　実施例２においては、図８Ａに示すように、第１基板１２から第８基板８２における、巻き線パターン１２ａ～８２ａを重ねることで基板コイル１０１における巻き線１０１ａが形成されている。各々の巻き線パターン１２ａ～８２ａは、巻き線に相当する円弧部分の両端の間に隙間が設けられたパターンとなっており、最外層の第１巻き線パターン１２ａ以外の巻き線パターンは、該隙間を挟むように各巻き線パターンの両端に接続箇所が配置されている。第１巻き線パターン１２ａは入力端子１２ｂと、出力端子１２ｃを有し、この入力端子１２ｂと、出力端子１２ｃに接続箇所が配置されている。また、巻き線１０１ａの平面視で第１巻き線パターン１２ａが有する入力端子１２ｂと第８巻き線パターン８２ａが有する出力端子１２ｉは隣り合う位置関係にある。

　巻き線１０１ａにおける貫通スルーホールの接続について、第１巻き線パターン１２ａにおける接続箇所1２ｄと、第２巻き線パターン２２ａにおける円弧部分に近い側の接続箇所２２ｅが貫通スルーホールによって接続されている。次に、第２巻き線パターン２２ａにおける中心に遠い側の接続箇所２２ｄと、第３巻き線パターン３２ａにおける中心に近い側の接続箇所３２ｅが貫通スルーホールによって接続されている。同様に、第３巻き線パターン３２ａにおける中心に遠い側の接続箇所３２ｄと、第４巻き線パターン４２ａにおける中心に近い側の接続箇所４２ｅが貫通スルーホールによって接続されている。以降、この構造の繰り返しによって、巻き線１０１ａの一番下の貫通スルーホールについては、第８巻き線パターン８２ａにおける中心に遠い側の接続箇所８２ｄが、第８基板８２から第１基板１２へ基板全体を貫通して第１巻き線パターン１２ａにおける中心に遠い側の接続箇所1２ｅと貫通スルーホールによって接続されている。

　図８Ｂに示すように、接続箇所１２ｄ（２２ｅ）、接続箇所２２ｄ（３２ｅ）、接続箇所３２ｄ（４２ｅ）、接続箇所４２ｄ（５２ｅ）、接続箇所５２ｄ（６２ｅ）、接続箇所６２ｄ（７２ｅ）、接続箇所７２ｄ（８２ｅ）は、巻き線１０１ａの平面視においてこの順で巻き線パターンの中心に近い位置にあり、巻き線パターンの径方向に沿って入力端子１２ｂと出力端子１２ｉの間のスペースに密に収まっている。これによって、巻き線１０１ａ上において、接続箇所を流れる電流から生じる磁界の影響を抑制しつつ、各巻き線パターンにおける巻き線効率を高めることが可能である。これら八箇所の接続箇所は、巻き線１０１ａの平面視で重ならない配置で並んでいる。各々の接続箇所は、いずれも所定の方向に延びる細長形状を有しており、該所定の方向と垂直方向に並列されている。ここで、所定の方向とは、入力端子１２ｂと出力端子１２ｉの間のスペースの幅方向のことである。

　なお、スルーホールの配置に関して、実施例２に示した貫通スルーホールの配置を実施例１に示した埋込スルーホールに適用してもよい。

〔実施例３〕
　次に、本発明の実施例３について説明する。実施例１では、基板コイル１０に埋込スルーホールを適用した例について説明し、実施例２では、基板コイル１０１に貫通スルーホールを適用した例について説明したが、実施例３では、基板コイルに埋込スルーホールと貫通スルーホールの双方を適用した例にについて説明する。

　図９Ａ及び図９Ｂは、実施例３における基板コイル１０２における各巻き線パターンの接続状態について詳細に説明するための図である。この例では、埋込スルーホールと貫通スルーホールを用いている。

　図９Ａの基板コイル１０２に示すように、第１巻き線パターン１３ａと第２巻き線パターン２３ａ、及び第３巻き線パターン３３ａと第４巻き線パターン４３ａ、及び第５巻き線パターン５３ａと第６巻き線パターン６３ａ、及び第７巻き線パターン７３ａと第８巻き線パターン８３ａがそれぞれ埋込スルーホールによって接続され、ペアを成している。これら四つの巻き線パターンのペアがさらに貫通スルーホールによって接続され、積層されることで基板コイル１０２を形成している。

　貫通スルーホールは埋込スルーホールと比較して、巻き線パターンの円弧部分から遠い位置で巻き線パターンどうしを接続している。埋込スルーホールは、基板コイル１０２において平面視でほとんど同じ位置にある。貫通スルーホールについては、第４巻き線パターン４３ａと第５巻き線パターン５３ａを接続する貫通スルーホールが巻き線パターンの円弧部分に最も近い位置にあり、以降は第６巻き線パターン６３ａと第７巻き線パターン７３ａを接続する貫通スルーホール、第２巻き線パターン２３ａと第３巻き線パターン３３ａを接続する貫通スルーホール、第１巻き線パターン１３ａと第８巻き線パターン８３ａを接続する貫通スルーホールの順で巻き線パターンの円弧部分に近い位置にある。また、図９Ａにおいて、図１Ｂ同様、接続箇所は黒点で、接続箇所どうしを接続させる埋込スルーホールと貫通スルーホールは実線で、接続箇所どうしを接続させない貫通スルーホールは点線で示している。

　図９Ｂの基板コイル１０２の断面の模式図に示すように、基板コイル１０２の両面は四つの貫通スルーホールによって貫通しており、これらの貫通スルーホールはそれぞれ、特定の二つの巻き線パターンのみと接続している。図９Ｂにおいて、貫通スルーホールは斜線でハッチングしており、巻き線パターンと接続している箇所においては、巻き線パターンの上下の境界線を明示せず、巻き線パターンと接続していない箇所においては、巻き線パターンの上下の境界線を明示している。例えば、第４巻き線パターン４３ａと第５巻き線パターン５３ａを接続する貫通スルーホールは、他の巻き線パターンとは接続しておらず、基板コイル１０２の両面を貫通している。なお、巻き線パターンの数は、八個に限らない。また、基板コイル１０２の製造プロセスについては、スルーホールとして埋込スルーホールのみを用いた図４Ａ及び図４Ｂの基板コイル１０の製造プロセスとスルーホールとして貫通スルーホールのみを用いた図７Ａ及び図７Ｂの基板コイル１０１の製造プロセスを組み合わせている。

〔実施例４〕
　次に、本発明の実施例４について説明する。実施例１では、巻き線パターンの一部のみが磁気コア４０によって覆われている基板コイル１０、２０を備えたトランス３０について説明したが、実施例４では、巻き線パターンが磁気コアによって覆われていない基板コイルを備えたトランス、及び二種類のコイルの間にパスコア構造を適用したトランスについて説明する。

　図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例４におけるトランスの断面図である。図１０Ａは、巻き線パターン（不図示）が磁気コア４０３によって覆われていない基板コイル１０３及び第２の基板コイル２０３を備えたトランス３０３の断面図である。磁気コア４０３は、各基板の巻き線パターンに囲まれるように位置する。図１０Ａの構成において、巻き線パターン上の接続箇所（不図示）が磁気コア４０３によって覆われることはない。従って、巻き線パターン上を流れる電流から発生する磁界に乱れが生じる欠点や、サイドコア（不図示）どうしで通過する磁界の量が不均一になる欠点を避け、接続箇所の配置の自由度を高めることが可能である。

　図１０Ｂは、基板コイル１０４及び第２の基板コイル２０４の間にパスコア構造を適用したトランス３０４の断面図である。トランスの作動効率を向上させるために共振Ｌを外付けにあたり、トランスと共振Ｌを横に並べる場合は実装面積が増え、縦に積む場合はシールドが必要になり、高さが増大する不都合がある。よって、上記のいずれの場合もトランスの小型化や低背化が困難となる。図１０Ｂの構成において、基板コイル１０４及び第２の基板コイル２０４の間にも磁気コア４０４を挿入し、パスコア構造を適用することで、トランス３０４の小型化や低背化を図りつつ、基板コイル１０４及び第２の基板コイル２０４の共振を誘起させることが可能となる。

　また、基板コイル１０３、１０４の巻き数と、第２の基板コイル２０３、２０４の巻き数は、同じであっても異なっていてもよい点、及び第２の基板コイル２０３、２０４の代わりに、通常の巻き線コイルを使用してもよい点は、実施例１のトランス３０と同様である。

　なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
　多層基板を構成する複数の層（１～８）に設けられた巻き線パターン（１ａ～８ａ）が該巻き線パターンにおける接続部（１ｄ～８ｄ、１ｅ～８ｅ）において電気的に接続されるとともに積層されることで形成される基板コイル（１０、２０）であって、
　前記巻き線パターンにおける前記接続部は、平面視で所定の方向に延びた細長形状を有し、前記接続部どうしは、前記巻き線パターンの平面に対して垂直方向に導通するスルーホールによって接続され、
　前記複数の層に設けられた前記巻き線パターンのうち、重ねられて互いに接続される二つの巻き線パターンの接続部の対と、次に接続される二つの巻き線パターンの接続部の対とは、平面視で重ならないように、且つ、前記所定の方向に垂直な方向に並ぶように形成されることを特徴とする、
　基板コイル。

１―８　　　　：基板
１ａ―８ａ　　：巻き線パターン
１０ａ　　　　：巻き線
１ｂ　　　　　：入力端子
１ｃ　　　　　：出力端子
１ｄ―８ｄ　　：接続箇所
１ｅ―８ｅ　　：接続箇所
１ｆ―８ｆ　　：開口
１ｇ―８ｇ　　：開口
１ｈ―８ｈ　　：開口
１ｉ　　　　　：出力端子
１０、２０　　：基板コイル
３０　　　　　：トランス
４０　　　　　：磁気コア
４０ａ　　　　：センターコア
４０ｂ、４０ｃ：サイドコア

Claims (11)

1. 　多層基板を構成する複数の層に設けられた巻き線パターンが該巻き線パターンにおける接続部において電気的に接続されるとともに積層されることで形成される基板コイルであって、
   　前記巻き線パターンにおける前記接続部は、平面視で所定の方向に延びた細長形状を有し、前記接続部どうしは、前記巻き線パターンの平面に対して垂直方向に導通するスルーホールによって接続され、
   　前記複数の層に設けられた前記巻き線パターンのうち、重ねられて互いに接続される二つの巻き線パターンの接続部の対と、次に接続される二つの巻き線パターンの接続部の対とは、平面視で重ならないように、且つ、前記所定の方向に垂直な方向に並ぶように形成されることを特徴とする、
   　基板コイル。
2. 　前記巻き線パターンは円弧状の単巻きパターンであり、
   　前記所定の方向は、前記巻き線パターンの両端の隙間の幅方向であることを特徴とする、請求項１に記載の基板コイル。
3. 　前記スルーホールは、前記接続部において、該接続部が延びた方向に対して一列または二列に並列されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板コイル。
4. 　前記巻き線パターンにおける前記接続部は、平面視で前記巻き線パターンの外部において接続されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板コイル。
5. 　前記スルーホールは、前記多層基板の一部の層のみを貫通する埋込スルーホールであり、
   　前記多層基板において、より外側の二つの巻き線パターンの接続部の対は、より内側の二つの巻き線パターンの接続部の対よりも、平面視で前記巻き線パターンの中心からより離れた位置に配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板コイル。
6. 　前記スルーホールは、前記多層基板を貫通する貫通スルーホールであり、
   　前記多層基板において、各巻き線パターンの接続部の対は、積層された順番によって、平面視で前記巻き線パターンの中心からより離れた位置またはより近づいた位置に配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板コイル。
7. 　平面視で前記巻き線パターンの一部を覆うように配置される磁気コアを備え、
   　前記接続部は、平面視で前記磁気コアが設けられていない部分に配置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板コイル。
8. 　複数のコイルを重ねるように配置し、一のコイルに電流を入力し、他のコイルに流れる誘導電流を出力するトランスであって、
   　前記複数のコイルの中心を貫通するように配置される磁気コアをさらに備え、
   　前記複数のコイルの少なくとも一部は、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板コイルであることを特徴とする、
   　トランス。
9. 　前記磁気コアは、前記複数のコイルにおけるコイルの間にコアが配置されるパスコア構造を有することを特徴とする、請求項８に記載のトランス。
10. 　前記磁気コアは、前記複数のコイルの中心を貫通する棒状のコアからなる棒コアであることを特徴とする、請求項８に記載のトランス。
11. 　前記磁気コアは、平面視で前記複数のコイルの一部を覆うように配置され、
    　前記接続部は、平面視で前記磁気コアが設けられていない部分に配置されることを特徴とする、請求項８または９に記載のトランス。

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