トランス
【課題】作製が容易であるとともに小型で高効率なトランスを提供することにある。
【解決手段】トランスは、第１のフェライト基板（第１の基板）１に形成される一次コイルを構成する一次側導体１１と第２のフェライト基板（第２の基板）２に平面視で一次側導体１１の一部と重なり合う形で形成され二次コイルを構成する二次側導体２１とからなるコイル部１１０と、一次側導体１１と二次側導体２１とを絶縁する絶縁層３と、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間において絶縁層３が形成されていない領域に形成される磁性体層４とを備える。そして、一次側導体１１および二次側導体２１のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されてなる。
【解決手段】トランスは、第１のフェライト基板（第１の基板）１に形成される一次コイルを構成する一次側導体１１と第２のフェライト基板（第２の基板）２に平面視で一次側導体１１の一部と重なり合う形で形成され二次コイルを構成する二次側導体２１とからなるコイル部１１０と、一次側導体１１と二次側導体２１とを絶縁する絶縁層３と、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間において絶縁層３が形成されていない領域に形成される磁性体層４とを備える。そして、一次側導体１１および二次側導体２１のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源等において電力変換や絶縁等に用いられるトランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１０（ａ）に示すように、一次コイルたる一次側導体１１ａ’，１１ｂ’（図１０（ｂ）参照）と二次コイルたる二次側導体２１’とを有するコイルブロック１１１’を備え、コイルブロック１１１’を一対の磁芯部５１’，５１’により厚み方向の両側から挟持してなる薄型トランスが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ここにおいて、上述の薄型トランスは、次のように作製される。
【０００４】
まず、可撓性を有する絶縁性材料で形成された基板３３’を準備する。ここに、基板３３’は、平面視正方形状の単位基板３２ａ’を５枚一列に連続一体に連結してなる細長の二次側絶縁体部３２’と、二次側絶縁体部３２’の両端から二枚目の単位基板３２ａ’それぞれに連続一体に連結してなる平面視正方形状の２枚の単位基板３１ａ’それぞれからなる一次側絶縁体部３１’とを備える。
【０００５】
次に、基板３３’を構成する各単位基板３１ａ’，３２ａ’の中央部に貫通孔３ａ’を形成する。そして、基板３３’の一部を構成する一次側絶縁体部３１’の一表面側における単位基板３１ａ’の貫通孔３ａ’の周囲に渦巻状の一次側導体１１ａ’，１１ｂ’を形成するとともに、基板３３’の一部を構成する二次側絶縁体部３２’の一表面側において長手方向に沿って、二次側絶縁体部３２’を構成する単位基板３２ａ’に形成された複数の貫通孔３ａ’の間を蛇行する形で二次側導体２１’を形成する（図１０（ｂ）参照）。
【０００６】
その後、単位基板３１ａ’，３２ａ’の境界（図１０（ｂ）中の一点鎖線）で基板３３’を折り曲げることにより、２つの単位基板３１ａ’を単位基板３２ａ’に重ね合わせた後に、図１１に示すように、単位基板３１ａ’，３２ａ’の境界（図１０（ｂ）中の一点鎖線）で折り曲げることで、コイルブロック１１１’を形成する。
【０００７】
続いて、コイルブロック１１１’の厚み方向の両側からコイルブロック１１１’を一対の磁芯部５１’，５１’で挟持することで、図１０（ａ）に示す薄型トランスが作製される。ここで、磁芯部５１’には、単位基板３１ａ’および単位基板３２ａ’に形成された貫通孔３ａ’に挿入される突部５１ａ’が中央部に形成されている（図１０（ｃ）参照）。
【特許文献１】登録実用新案第２５２２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載された薄型トランスでは、一次側絶縁体部３１’の前記一表面側において一次側導体１１ａ’，１１ｂ’を渦巻状に形成することにより、一次側導体１１ａ’，１１ｂ’のターン数を大きくすることで、一次側導体１１ａ’，１１ｂ’のインダクタンスを大きくしている。従って、一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の両端部のいずれか一方が当該一次側導体１１ａ’，１１ｂ’が周囲に形成された貫通孔３ａ’の周部に位置しており、当該貫通孔３ａ’の周部に位置した一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の端部から一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の周囲に設けられた入力端子等に接続する配線を一次側導体１１ａ’，１１ｂ’と一次側絶縁体部３１’の厚み方向で交差させる必要があり、前記配線を一次側導体１１ａ’，１１ｂ’と絶縁しつつ一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の外側に引き出す構造を別途設ける必要があるから、作製が比較的難しかった。
【０００９】
本願発明は、前記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、作製が容易であるとともに小型で且つ高効率なトランスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、厚み方向の一表面が互いに対向して配置された第１の基板および第２の基板と、第１の基板の前記一表面上における平面視で第２の基板と重なる領域に形成された一次側導体と、第２の基板の前記一表面上における平面視で第１の基板と重なる領域に形成され平面視で一次側導体と一部が重なり合う二次側導体と、第１の基板の前記一表面上における前記第２の基板と重なる領域以外の領域に形成され一次側導体の両端に配線を介して接続された２つの入力端子と、第２の基板の前記一表面上における第１の基板と重なる領域以外の領域に形成され二次側導体の両端に配線を介して接続された２つの出力端子と、第１の基板と第２の基板との間において一次側導体からなる一次コイルと二次側導体からなる二次コイルとから構成されるコイル部の周囲に形成され一次側導体と二次側導体とを絶縁する絶縁層と、第１の基板と第２の基板との間においてコイル部および絶縁層が形成されていない領域に形成された磁性体層とを備え、一次側導体および二次側導体のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、一次側導体が第１の基板の一表面側で蛇行した開ループ状に形成されていることにより、一次側導体を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、一次側導体の端部から入力端子に接続する配線を一次側導体と交差させる必要がなく、また、二次側導体も第２の基板の一表面側で蛇行した開ループ状に形成されていることにより、二次側導体を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、二次側導体の端部から出力端子に接続する配線を二次側導体に交差させる必要もないから、容易に作製することができる。また、第１の基板の前記一表面側に一次側導体と入力端子とを同時に作製でき、第２の基板の前記一表面側に二次側導体と出力端子とを同時に作製することができるので、製造工程数を削減することができ、容易に作製することができるとともに製造コストを低減することができる。更に、一次側導体と二次側導体のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されていることにより、一次側導体と二次側導体の周囲の磁束の広がりを抑制することができるので、小型で高効率なトランスを提供することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記磁性体層は、前記第１の基板および前記第２の基板の厚み方向に直交する平面内で互いに分離された形で配置された磁性体からなる複数の磁性体ブロックで構成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記コイル部および前記絶縁層が形成されていない領域それぞれにおいて前記磁性体層が連続一体に繋がった形で形成されている場合に比べて、前記磁性体層で消費される渦電流損失を低減することができるので、高効率なトランスを提供することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記磁性体層は、前記磁性体ブロックとして、平面視形状の面積の異なる少なくとも２種類があり、前記一次側導体および前記二次側導体それぞれに近づくにつれて前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が段階的に小さくなっており且つ前記一次側導体および前記二次側導体の最も近くに配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が、他の箇所に配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積以下となるように形成してなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記磁性ブロックの平面視形状の面積が一様である場合に比べて、前記磁性体層で消費される渦電流損失を更に低減することができるので、高効率なトランスを提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、一次側導体および二次側導体を渦巻状に形成することなく一次側導体および二次側導体のインダクタンスの増大を図ることができるので、一次側導体の端部から入力端子に接続する配線を一次側導体と交差させる必要がなく且つ二次側導体の端部から出力端子に接続する配線を二次側導体に交差させる必要もないから、容易に作製することができる。また、第１の基板の前記一表面側に一次側導体と入力端子とを同時に作製でき、第２の基板の前記一表面側に二次側導体と出力端子とを同時に作製することができるので、製造工程数を削減することができ、容易に作製することができ、製造コストを低減できる。更に、一次側導体と二次側導体の周囲の磁束の広がりを抑制することができるので、小型で高効率なトランスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施形態１）
以下、本実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。なお、図１（ｂ）は、図２におけるＡ−Ａ’で破断した断面を示している。
【００１８】
本実施形態のトランスは、第１の基板である第１のフェライト基板１および第２の基板である第２のフェライト基板２と、第１のフェライト基板１の一表面上に形成された一次コイルたる一次側導体１１と、第２のフェライト基板２の一表面上に形成された二次コイルたる二次側導体２１と、一次側導体１１と二次側導体２１とを絶縁する絶縁層３と、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間における一次側導体１１と二次側導体２１とからなるコイル部１１０、および絶縁層３が形成されていない領域に形成された磁性体層４とを備える。つまり、本実施形態のトランスは、図１（ｂ）に示すように、コイル部１１０において、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１の並び方向の両側に第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２が配置されるとともに、磁性体層４が、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間におけるコイル部１１０および絶縁層３が形成されていない領域に形成されている。また、第１のフェライト基板１の前記一表面上には、一次側導体１１の両端に配線１３を介して接続された入力端子１２が形成され、第２のフェライト基板２の前記一表面上には、二次側導体２１の両端に配線（図示せず）を介して接続された出力端子２２が形成されている。
【００１９】
第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２は、平面視長方形の矩形板状に形成され、厚み方向の一表面が互いに対向する形で配置される。また、第２のフェライト基板２は、第１のフェライト基板１に対して第１のフェライト基板１の長手方向に規定距離だけずれた形で配置されている。なお、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２は、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトのような絶縁性の磁性材料で形成されている。
【００２０】
一次コイルたる一次側導体１１は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域に形成されている。一方、二次コイルたる二次側導体２１は、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域に、平面視で一次側導体１１の一部と重なり合う形で形成されている。
【００２１】
ところで、本実施形態のトランスでは、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１が、平面視で蛇行した開ループ状に形成されている。
【００２２】
一次側導体１１は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる矩形状の領域に形成され、当該矩形状の領域において第１のフェライト基板１の短手方向の両端の２辺に沿った形で且つ第１のフェライト基板１の長手方向に沿った中心線に対して線対称であり且つ両端を互いに対向させる形で離間して形成された２つの第１のコ字状部１１ｃを有し、各コ字状部１１ｃそれぞれの一端部が、第１のフェライト基板１の長手方向に沿って延長された配線１３，１３を介して入力端子１２，１２に連続するとともに、他端部同士が第２のコ字状部１１ｄを介して連続する形状を有している。一方、二次側導体２１も、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域に形成され、第２のフェライト基板２の長手方向に沿った中心線に対して線対称であり且つ両端を互いに対向させる形で離間して形成された２つの第１のコ字状部（図示せず）を有し、各コ字状部それぞれの一端部が、第２のフェライト基板２の長手方向に沿って延長された配線（図示せず）を介して出力端子２２，２２に連続するとともに、他端部同士が第２のコ字状部（図示せず）を介して連続する形状を有している。
【００２３】
ここで、二次側導体２１は、一次側導体１１の一部、即ち、前記第１のコ字状部１１ｃ、および前記第２のコ字状部１１ｄの一部と、平面視で重なるように形成されている。なお、一次側導体１１および二次側導体２１は、例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、或いはこれらを主成分とする合金などで形成されている。
【００２４】
入力端子１２は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域以外の領域に形成されており、出力端子２２は、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域以外の領域に形成されている。また、一次側導体１１は、配線１３を介して入力端子１２に接続され、二次側導体２１は、配線（図示せず）を介して出力端子２２ｂに接続されている。なお、入力端子１２および入力端子１２に接続される配線１３は、一次側導体１１と同じ材料で形成され、出力端子２２および出力端子２２に接続される配線は、二次側導体２１と同じ材料で形成されるものであり、例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、或いはこれらを主成分とする合金などで形成されている。
【００２５】
絶縁層３は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域と第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域との間においてコイル部１１０の周囲に形成されている。また、絶縁層３は、ＳｉＯ２で形成されている。なお、本実施形態では、絶縁層３の材料として、ＳｉＯ２を採用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＰＳＧ等でもよい。
【００２６】
磁性体層４は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域と、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域との間において、コイル部１１０および絶縁層３が形成されていない領域に形成される。なお、磁性体層４は、例えば、Ｃｏ系合金またはＦｅ系合金、例えば、ＮｉとＦｅとからなる合金、などの導電性の磁性材料で形成されている。
【００２７】
次に、本実施形態のトランスの製造方法について図３に基づいて説明する。
【００２８】
まず、第１のフェライト基板１（図３（ａ））の前記一表面上に一次側導体１１、入力端子１２および配線１３を同時に形成する導体形成工程を行う（図３（ｂ））。なお、導体形成工程では、例えば、第１のフェライト基板１の前記一表面上にスパッタリング法、蒸着法或いはＣＶＤ法などにより一次側導体１１、入力端子１２および配線１３の基礎となる金属膜を成膜した後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターンニングすることで、一次側導体１１、入力端子１２および配線１３を形成する。
【００２９】
導体形成工程の後に、第１のフェライト基板１の前記一表面側に一次側導体１１を覆うようにＳｉＯ２層からなる一次側絶縁層３１を形成する絶縁層形成工程を行う（図３（ｃ））。絶縁層形成工程では、第１の絶縁層３１の表面の平坦性を向上させる観点から、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）を原料ガスとしたＣＶＤ法等を採用する。
【００３０】
絶縁層形成工程の後に、一次側絶縁層３１のうち不要な部分をエッチングするエッチング工程を行う（図３（ｄ））。エッチング工程では、例えば、一次側絶縁層３１上にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して一次側絶縁層３１のうち不要な部分を除去する。
【００３１】
エッチング工程の後に、導電性の磁性材料からなる一次側磁性体層４１を形成する磁性体層形成工程を行う。磁性体層形成工程では、例えば、スパッタリング法、蒸着法或いはＣＶＤ法等により、第１のフェライト基板１の前記一表面側に磁性体層４１を形成した後に、磁性体層４１の表面側をＣＭＰ等により平坦化することで図３（ｅ）に示す構造を得る。
【００３２】
また、第２のフェライト基板２に対しては、第１のフェライト基板１と同様に、二次側導体２１、出力端子２２および配線を同時に形成する導体形成工程、ＳｉＯ２層からなり且つ一次側絶縁層３１とともに絶縁層３を構成する二次側絶縁層３２を形成する絶縁層形成工程、二次側絶縁層３２のうち不要な部分をエッチングにより除去するエッチング工程、導電性の磁性材料からなり且つ一次側磁性体層４１とともに磁性体層４を構成する二次側磁性体層４２を形成する磁性体層形成工程を順次行い、図３（ｅ）に示す構造を得る。
【００３３】
その後、第１のフェライト基板１における前記一表面側と第２のフェライト基板２における前記一表面側とを接合する接合工程を行うことで、一次側導体１１および二次側導体２１とから構成されるコイル部１１０と、一次側絶縁層３１および二次側絶縁層３２からなる絶縁層３と、一次側磁性体層４１および二次側磁性体層４２からなる磁性体層４とを備える図３（ｆ）に示す構造を得る。
【００３４】
しかして、本実施形態では、一次側導体１１が蛇行した開ループ状に形成されていることにより、一次側導体１１を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、一次側導体１１の端部から入力端子１２に接続する配線１３を一次側導体１１と交差させる必要がなく、また、二次側導体２１も蛇行した開ループ状に形成されていることにより、二次側導体２１を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、二次側導体２１の端部から出力端子２２に接続する配線（図示せず）を二次側導体２１に交差させる必要もないから、トランスの高効率化を図りながらも容易に作製することができる。また、本実施形態のトランスでは、上述のように、導体形成工程において、第１のフェライト基板１の前記一表面側に一次側導体１１、入力端子１２および配線１３を同時に形成することができるので、製造工程を削減することができ、また、第２のフェライト基板２の前記一表面側に二次側導体２１、入力端子２２および配線を同時に形成することができるので、製造工程を削減することができ、作製が容易であるとともに、製造コストも低減できる。
【００３５】
また、本実施形態のトランスの製造方法では、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２に対して、導体形成工程、絶縁層形成工程および磁性体層形成工程を同時に行うことができる。つまり、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２に対して行う前記各工程のうち、接合工程を除く各工程を同時に行うことにより、製造工程を簡略化することができるので、容易に作製することができる。
【００３６】
次に、本実施形態の一実施例であるトランスについて、動作時の磁界分布のシミュレーションを行った結果について説明する。
【００３７】
本実施例のトランスの動作時における磁界分布のシミュレーションには、有限要素法を用いた。また、磁界分布のシミュレーションは、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１それぞれが、矩形開ループ状に形成されてなる比較例（図４（ａ）参照）と、一次側導体１１および二次側導体２１が蛇行した開ループ状に形成されてなる構造の実施例（図４（ｂ）参照）について行った。
【００３８】
比較例および実施例では、第１のフェライト基板１については、図４に示すように、長手方向の長さを８ｍｍ、短手方向の長さを５ｍｍ、厚さを５００μｍに設定し、第２のフェライト基板２については、第１のフェライト基板１と同様に、長手方向の長さを８ｍｍ、短手方向の長さを５ｍｍ、厚さを５００μｍに設定してある。
【００３９】
また、比較例および実施例では、一次側導体１１、二次側導体２１および配線１３について、幅を０．５ｍｍ、厚さを３μｍに設定し、入力端子１２および出力端子２２について、長手方向の寸法が２．５ｍｍ、短手方向の寸法が２．１５ｍｍに設定してある。
【００４０】
比較例の一次側導体１１は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って矩形開ループ状に形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。一方、比較例の二次側導体２１は、厚みが３μｍ、幅が０．５ｍｍであって、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って矩形開ループ状に形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。
【００４１】
実施例の一次側導体１１は、２つの第１のコ字状部１１ｃが、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。また、一次側導体１１の一部を構成する２つの第１のコ字状部１１ｃは、配線１３に連続する一端部同士の間の距離を０．５ｍｍ、他端部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。また、一次側導体１１の一部を構成する第２のコ字状部１１ｄは、第１のフェライト基板１の短手方向に沿って形成された中央部の長手方向の両端部から、前記他端部に向かって延長された両脚部の長さを２．５ｍｍとし、当該両脚部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。一方、実施例の二次側導体２１は、２つの第１のコ字状部が、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。また、二次側導体２の一部を構成する２つの第１のコ字状部は、配線に連続する一端部同士の間の距離を０．５ｍｍ、他端部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。また、二次側導体２の一部を構成する第２のコ字状部は、第２のフェライト基板２の短手方向に沿って形成された中央部の長手方向の両端部から、前記他端部に向かって延長された両脚部の長さを２．５ｍｍとし、当該両脚部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。
【００４２】
また、一次側導体１１および二次側導体２１は、銅で形成され、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２の比透磁率を１０００、磁性体層４の比透磁率を１００とした。
【００４３】
上述の実施例のトランス内における磁界分布のシミュレーションの結果を、比較例とともに図５に示す。図５には、一次側導体１１に供給する電力を１Ｗとした場合を示してある。ここで、磁束密度の大きさが磁界の大きさに比例することを考慮すれば、図５から、比較例（図５（ａ）参照）に比べて、実施例（図５（ｂ）参照）では、コイル部１１０の周囲の磁束の広がりが抑制され、コイル部１１０の近傍にのみ磁束が存在することが確認できた。
【００４４】
一方、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２の大きさは、コイル部１１０で発生した磁場を遮蔽してトランスの外側に漏れないようにすることを考慮すれば、磁束が広がる範囲を覆う程度の大きさが必要である。従って、比較例では、一次側導体１１および二次側導体２１が平面視で矩形開ループ状に形成されているため、一次側導体１１および二次側導体２１の周囲の磁束の広がりが比較的大きく、トランスの小型化を図ることが困難であった。これに対して、実施例では、上述の磁界分布のシミュレーションの結果からも判るように、コイル部１１０の周囲の磁束の広がりが抑制されているので、トランスの小型化を図ることができる。
【００４５】
次に、実施例のトランスにおけるインダクタンス、漏れインダクタンスおよび結合度の解析結果について説明する。ここにおいて、インダクタンスは、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１それぞれの自己インダクタンスを表し、結合度は、一次側導体１１と二次側導体２１の相互インダクタンスの大きさを表す。漏れインダクタンスは、一次側導体１１にだけ鎖交して二次側導体２１に鎖交しない磁束によるインダクタンスを表す。
【００４６】
比較例と実施例とにおけるインダクタンス、漏れインダクタンスおよび結合度を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
実施例における結合度は、比較例と同じく、１．０であり、高効率なトランスが実現できることが確認できた。更に、比較例では、一次側導体１１および二次側導体２１のインダクタンスが４．２μＨであるのに対して、実施例では、一次側導体１１および二次側導体２１のインダクタンスが４．７μＨであり、実施例を採用することで比較例に比べて一次側導体１１および二次側導体２１のインダクタンスの向上が図れることが確認できた。また、漏れインダクタンスは、実施例および比較例ともに０μＨであることが確認できた。
【００４９】
結局、実施例では、一次側導体１１と二次側導体２１とを蛇行した開ループ状に形成することにより、比較例のように、一次側導体１１と二次側導体２１とが蛇行しない開ループ状に形成されている場合に比べて、コイル部１１０の周囲の磁束の広がりを抑制することにより、小型で高効率なトランスを実現できる。
（実施形態２）
本実施形態のトランスの基本構成は、実施形態１と略同じであり、図６および図７に示すように、磁性体層４が、第１のフェライト基板１の厚み方向に直交する前記一表面上に複数の磁性体ブロック４ａを互いに分離した形で配置してなる一次側磁性体層４１（図７参照）と、第２のフェライト基板２において第２のフェライト基板２の厚み方向に直交し且つ第１のフェライト基板１に対向する前記一表面上に複数の磁性体ブロック４ａを互いに分離した形で配置してなる二次側磁性体層４２とから構成される点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態のトランスの製造方法は、実施形態１の製造方法と略同じであって、磁性体層形成工程のみが相違する。ここで、磁性体層形成工程では、例えば、スパッタリング法、蒸着法或いはＣＶＤ法等により第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２それぞれの一表面側に磁性体層４１，４２を形成した後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して磁性体層４１，４２をパターンニングすることにより、上述の複数の磁性体ブロック４ａからなる一次側磁性体層４１および二次側磁性体層４２を形成する。
【００５１】
しかして、磁性体層４が、複数の磁性体ブロック４ａを第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２の厚み方向に直交する平面内に互いに分離した形で配置してなることにより、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間においてコイル部１１０および絶縁層３が形成されていない領域それぞれにおいて磁性体層４が連続一体に繋がった形で形成されている場合に比べて、磁性体層４で消費される渦電流損失を低減することができるので、高効率なトランスを提供することができる。
（実施形態３）
本実施形態のトランスの基本構成は、実施形態２と略同じであり、図８に示すように、磁性体層４が、磁性体ブロック４ａとして、平面視形状の面積の異なる２種類があり、一次側導体１１および二次側導体２１それぞれに近づくにつれて磁性体ブロック４ａの平面視形状の面積が段階的に小さくなっており且つ一次側導体１１および二次側導体２１の最も近くに配置された磁性体ブロック４ａの平面視形状の面積が、他の箇所に配置された磁性体ブロック４ａの平面視形状の面積以下となるように形成されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
なお、本実施形態のトランスの製造方法は、実施形態２と略同じであり、磁性体層形成工程において、平面視形状の面積の異なる２種類の磁性体ブロック４ａから構成される磁性体層４１，４２を形成する点が相違する。
【００５３】
ここにおいて、一次側導体１１に電力を供給した場合における一次側導体１１の周囲の磁束密度は、図９に示すように、一次側導体１１の近傍が最も大きく、一次側導体１１からの距離が大きくなると小さくなる。
【００５４】
そこで、本実施形態では、磁性体層４を構成する磁性ブロック４ａについて、通電時の磁束密度が大きい一次側導体１１の最も近くに配置されるもの、および一次側導体１１の近傍に配置される二次側導体２１の最も近くに配置されるものの平面視形状の面積が、他の箇所に配置されているものの平面視形状の面積以下となるよう形成されている。しかして、磁性ブロック４ａの平面視形状の面積が一様である場合に比べて、磁性体層４で消費される渦電流損失を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態１のトランスを示し、（ａ）は要部断面斜視図、（ｂ）は要部概略断面図ある。
【図２】同上の概略斜視図である。
【図３】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上の一実施例の概略説明図である。
【図５】同上の一実施例の動作時の磁界分布のシミュレーションの結果を示す図である。
【図６】実施形態２のトランスの要部概略平面図である。
【図７】同上のトランスの要部概略斜視図である。
【図８】実施形態３のトランスの要部概略平面図である。
【図９】同上の動作時の磁束密度の分布を示す図である。
【図１０】従来例を示し、（ａ）は組立後の概略斜視図、（ｂ）は展開した構成部品の１つを示す概略平面図、（ｃ）は構成部品の１つを示す概略斜視図である。
【図１１】同上の製造方法を説明するための主要工程概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 第１のフェライト基板（第１の基板）
２ 第２のフェライト基板（第２の基板）
３ 絶縁層
４ 磁性体層
４ａ 磁性体ブロック
１１ 一次側導体
１２ 入力端子
２１ 二次側導体
２２ 出力端子
３１ 一次側絶縁層
３２ 二次側絶縁層
４１ 一次側磁性体層
４２ 二次側磁性体層
１１０ コイル部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源等において電力変換や絶縁等に用いられるトランスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１０（ａ）に示すように、一次コイルたる一次側導体１１ａ’，１１ｂ’（図１０（ｂ）参照）と二次コイルたる二次側導体２１’とを有するコイルブロック１１１’を備え、コイルブロック１１１’を一対の磁芯部５１’，５１’により厚み方向の両側から挟持してなる薄型トランスが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ここにおいて、上述の薄型トランスは、次のように作製される。
【０００４】
まず、可撓性を有する絶縁性材料で形成された基板３３’を準備する。ここに、基板３３’は、平面視正方形状の単位基板３２ａ’を５枚一列に連続一体に連結してなる細長の二次側絶縁体部３２’と、二次側絶縁体部３２’の両端から二枚目の単位基板３２ａ’それぞれに連続一体に連結してなる平面視正方形状の２枚の単位基板３１ａ’それぞれからなる一次側絶縁体部３１’とを備える。
【０００５】
次に、基板３３’を構成する各単位基板３１ａ’，３２ａ’の中央部に貫通孔３ａ’を形成する。そして、基板３３’の一部を構成する一次側絶縁体部３１’の一表面側における単位基板３１ａ’の貫通孔３ａ’の周囲に渦巻状の一次側導体１１ａ’，１１ｂ’を形成するとともに、基板３３’の一部を構成する二次側絶縁体部３２’の一表面側において長手方向に沿って、二次側絶縁体部３２’を構成する単位基板３２ａ’に形成された複数の貫通孔３ａ’の間を蛇行する形で二次側導体２１’を形成する（図１０（ｂ）参照）。
【０００６】
その後、単位基板３１ａ’，３２ａ’の境界（図１０（ｂ）中の一点鎖線）で基板３３’を折り曲げることにより、２つの単位基板３１ａ’を単位基板３２ａ’に重ね合わせた後に、図１１に示すように、単位基板３１ａ’，３２ａ’の境界（図１０（ｂ）中の一点鎖線）で折り曲げることで、コイルブロック１１１’を形成する。
【０００７】
続いて、コイルブロック１１１’の厚み方向の両側からコイルブロック１１１’を一対の磁芯部５１’，５１’で挟持することで、図１０（ａ）に示す薄型トランスが作製される。ここで、磁芯部５１’には、単位基板３１ａ’および単位基板３２ａ’に形成された貫通孔３ａ’に挿入される突部５１ａ’が中央部に形成されている（図１０（ｃ）参照）。
【特許文献１】登録実用新案第２５２２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載された薄型トランスでは、一次側絶縁体部３１’の前記一表面側において一次側導体１１ａ’，１１ｂ’を渦巻状に形成することにより、一次側導体１１ａ’，１１ｂ’のターン数を大きくすることで、一次側導体１１ａ’，１１ｂ’のインダクタンスを大きくしている。従って、一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の両端部のいずれか一方が当該一次側導体１１ａ’，１１ｂ’が周囲に形成された貫通孔３ａ’の周部に位置しており、当該貫通孔３ａ’の周部に位置した一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の端部から一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の周囲に設けられた入力端子等に接続する配線を一次側導体１１ａ’，１１ｂ’と一次側絶縁体部３１’の厚み方向で交差させる必要があり、前記配線を一次側導体１１ａ’，１１ｂ’と絶縁しつつ一次側導体１１ａ’，１１ｂ’の外側に引き出す構造を別途設ける必要があるから、作製が比較的難しかった。
【０００９】
本願発明は、前記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、作製が容易であるとともに小型で且つ高効率なトランスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、厚み方向の一表面が互いに対向して配置された第１の基板および第２の基板と、第１の基板の前記一表面上における平面視で第２の基板と重なる領域に形成された一次側導体と、第２の基板の前記一表面上における平面視で第１の基板と重なる領域に形成され平面視で一次側導体と一部が重なり合う二次側導体と、第１の基板の前記一表面上における前記第２の基板と重なる領域以外の領域に形成され一次側導体の両端に配線を介して接続された２つの入力端子と、第２の基板の前記一表面上における第１の基板と重なる領域以外の領域に形成され二次側導体の両端に配線を介して接続された２つの出力端子と、第１の基板と第２の基板との間において一次側導体からなる一次コイルと二次側導体からなる二次コイルとから構成されるコイル部の周囲に形成され一次側導体と二次側導体とを絶縁する絶縁層と、第１の基板と第２の基板との間においてコイル部および絶縁層が形成されていない領域に形成された磁性体層とを備え、一次側導体および二次側導体のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、一次側導体が第１の基板の一表面側で蛇行した開ループ状に形成されていることにより、一次側導体を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、一次側導体の端部から入力端子に接続する配線を一次側導体と交差させる必要がなく、また、二次側導体も第２の基板の一表面側で蛇行した開ループ状に形成されていることにより、二次側導体を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、二次側導体の端部から出力端子に接続する配線を二次側導体に交差させる必要もないから、容易に作製することができる。また、第１の基板の前記一表面側に一次側導体と入力端子とを同時に作製でき、第２の基板の前記一表面側に二次側導体と出力端子とを同時に作製することができるので、製造工程数を削減することができ、容易に作製することができるとともに製造コストを低減することができる。更に、一次側導体と二次側導体のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されていることにより、一次側導体と二次側導体の周囲の磁束の広がりを抑制することができるので、小型で高効率なトランスを提供することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記磁性体層は、前記第１の基板および前記第２の基板の厚み方向に直交する平面内で互いに分離された形で配置された磁性体からなる複数の磁性体ブロックで構成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記コイル部および前記絶縁層が形成されていない領域それぞれにおいて前記磁性体層が連続一体に繋がった形で形成されている場合に比べて、前記磁性体層で消費される渦電流損失を低減することができるので、高効率なトランスを提供することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記磁性体層は、前記磁性体ブロックとして、平面視形状の面積の異なる少なくとも２種類があり、前記一次側導体および前記二次側導体それぞれに近づくにつれて前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が段階的に小さくなっており且つ前記一次側導体および前記二次側導体の最も近くに配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が、他の箇所に配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積以下となるように形成してなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記磁性ブロックの平面視形状の面積が一様である場合に比べて、前記磁性体層で消費される渦電流損失を更に低減することができるので、高効率なトランスを提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、一次側導体および二次側導体を渦巻状に形成することなく一次側導体および二次側導体のインダクタンスの増大を図ることができるので、一次側導体の端部から入力端子に接続する配線を一次側導体と交差させる必要がなく且つ二次側導体の端部から出力端子に接続する配線を二次側導体に交差させる必要もないから、容易に作製することができる。また、第１の基板の前記一表面側に一次側導体と入力端子とを同時に作製でき、第２の基板の前記一表面側に二次側導体と出力端子とを同時に作製することができるので、製造工程数を削減することができ、容易に作製することができ、製造コストを低減できる。更に、一次側導体と二次側導体の周囲の磁束の広がりを抑制することができるので、小型で高効率なトランスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施形態１）
以下、本実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。なお、図１（ｂ）は、図２におけるＡ−Ａ’で破断した断面を示している。
【００１８】
本実施形態のトランスは、第１の基板である第１のフェライト基板１および第２の基板である第２のフェライト基板２と、第１のフェライト基板１の一表面上に形成された一次コイルたる一次側導体１１と、第２のフェライト基板２の一表面上に形成された二次コイルたる二次側導体２１と、一次側導体１１と二次側導体２１とを絶縁する絶縁層３と、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間における一次側導体１１と二次側導体２１とからなるコイル部１１０、および絶縁層３が形成されていない領域に形成された磁性体層４とを備える。つまり、本実施形態のトランスは、図１（ｂ）に示すように、コイル部１１０において、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１の並び方向の両側に第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２が配置されるとともに、磁性体層４が、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間におけるコイル部１１０および絶縁層３が形成されていない領域に形成されている。また、第１のフェライト基板１の前記一表面上には、一次側導体１１の両端に配線１３を介して接続された入力端子１２が形成され、第２のフェライト基板２の前記一表面上には、二次側導体２１の両端に配線（図示せず）を介して接続された出力端子２２が形成されている。
【００１９】
第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２は、平面視長方形の矩形板状に形成され、厚み方向の一表面が互いに対向する形で配置される。また、第２のフェライト基板２は、第１のフェライト基板１に対して第１のフェライト基板１の長手方向に規定距離だけずれた形で配置されている。なお、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２は、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトのような絶縁性の磁性材料で形成されている。
【００２０】
一次コイルたる一次側導体１１は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域に形成されている。一方、二次コイルたる二次側導体２１は、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域に、平面視で一次側導体１１の一部と重なり合う形で形成されている。
【００２１】
ところで、本実施形態のトランスでは、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１が、平面視で蛇行した開ループ状に形成されている。
【００２２】
一次側導体１１は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる矩形状の領域に形成され、当該矩形状の領域において第１のフェライト基板１の短手方向の両端の２辺に沿った形で且つ第１のフェライト基板１の長手方向に沿った中心線に対して線対称であり且つ両端を互いに対向させる形で離間して形成された２つの第１のコ字状部１１ｃを有し、各コ字状部１１ｃそれぞれの一端部が、第１のフェライト基板１の長手方向に沿って延長された配線１３，１３を介して入力端子１２，１２に連続するとともに、他端部同士が第２のコ字状部１１ｄを介して連続する形状を有している。一方、二次側導体２１も、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域に形成され、第２のフェライト基板２の長手方向に沿った中心線に対して線対称であり且つ両端を互いに対向させる形で離間して形成された２つの第１のコ字状部（図示せず）を有し、各コ字状部それぞれの一端部が、第２のフェライト基板２の長手方向に沿って延長された配線（図示せず）を介して出力端子２２，２２に連続するとともに、他端部同士が第２のコ字状部（図示せず）を介して連続する形状を有している。
【００２３】
ここで、二次側導体２１は、一次側導体１１の一部、即ち、前記第１のコ字状部１１ｃ、および前記第２のコ字状部１１ｄの一部と、平面視で重なるように形成されている。なお、一次側導体１１および二次側導体２１は、例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、或いはこれらを主成分とする合金などで形成されている。
【００２４】
入力端子１２は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域以外の領域に形成されており、出力端子２２は、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域以外の領域に形成されている。また、一次側導体１１は、配線１３を介して入力端子１２に接続され、二次側導体２１は、配線（図示せず）を介して出力端子２２ｂに接続されている。なお、入力端子１２および入力端子１２に接続される配線１３は、一次側導体１１と同じ材料で形成され、出力端子２２および出力端子２２に接続される配線は、二次側導体２１と同じ材料で形成されるものであり、例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、或いはこれらを主成分とする合金などで形成されている。
【００２５】
絶縁層３は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域と第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域との間においてコイル部１１０の周囲に形成されている。また、絶縁層３は、ＳｉＯ２で形成されている。なお、本実施形態では、絶縁層３の材料として、ＳｉＯ２を採用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＰＳＧ等でもよい。
【００２６】
磁性体層４は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる領域と、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる領域との間において、コイル部１１０および絶縁層３が形成されていない領域に形成される。なお、磁性体層４は、例えば、Ｃｏ系合金またはＦｅ系合金、例えば、ＮｉとＦｅとからなる合金、などの導電性の磁性材料で形成されている。
【００２７】
次に、本実施形態のトランスの製造方法について図３に基づいて説明する。
【００２８】
まず、第１のフェライト基板１（図３（ａ））の前記一表面上に一次側導体１１、入力端子１２および配線１３を同時に形成する導体形成工程を行う（図３（ｂ））。なお、導体形成工程では、例えば、第１のフェライト基板１の前記一表面上にスパッタリング法、蒸着法或いはＣＶＤ法などにより一次側導体１１、入力端子１２および配線１３の基礎となる金属膜を成膜した後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターンニングすることで、一次側導体１１、入力端子１２および配線１３を形成する。
【００２９】
導体形成工程の後に、第１のフェライト基板１の前記一表面側に一次側導体１１を覆うようにＳｉＯ２層からなる一次側絶縁層３１を形成する絶縁層形成工程を行う（図３（ｃ））。絶縁層形成工程では、第１の絶縁層３１の表面の平坦性を向上させる観点から、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）を原料ガスとしたＣＶＤ法等を採用する。
【００３０】
絶縁層形成工程の後に、一次側絶縁層３１のうち不要な部分をエッチングするエッチング工程を行う（図３（ｄ））。エッチング工程では、例えば、一次側絶縁層３１上にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して一次側絶縁層３１のうち不要な部分を除去する。
【００３１】
エッチング工程の後に、導電性の磁性材料からなる一次側磁性体層４１を形成する磁性体層形成工程を行う。磁性体層形成工程では、例えば、スパッタリング法、蒸着法或いはＣＶＤ法等により、第１のフェライト基板１の前記一表面側に磁性体層４１を形成した後に、磁性体層４１の表面側をＣＭＰ等により平坦化することで図３（ｅ）に示す構造を得る。
【００３２】
また、第２のフェライト基板２に対しては、第１のフェライト基板１と同様に、二次側導体２１、出力端子２２および配線を同時に形成する導体形成工程、ＳｉＯ２層からなり且つ一次側絶縁層３１とともに絶縁層３を構成する二次側絶縁層３２を形成する絶縁層形成工程、二次側絶縁層３２のうち不要な部分をエッチングにより除去するエッチング工程、導電性の磁性材料からなり且つ一次側磁性体層４１とともに磁性体層４を構成する二次側磁性体層４２を形成する磁性体層形成工程を順次行い、図３（ｅ）に示す構造を得る。
【００３３】
その後、第１のフェライト基板１における前記一表面側と第２のフェライト基板２における前記一表面側とを接合する接合工程を行うことで、一次側導体１１および二次側導体２１とから構成されるコイル部１１０と、一次側絶縁層３１および二次側絶縁層３２からなる絶縁層３と、一次側磁性体層４１および二次側磁性体層４２からなる磁性体層４とを備える図３（ｆ）に示す構造を得る。
【００３４】
しかして、本実施形態では、一次側導体１１が蛇行した開ループ状に形成されていることにより、一次側導体１１を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、一次側導体１１の端部から入力端子１２に接続する配線１３を一次側導体１１と交差させる必要がなく、また、二次側導体２１も蛇行した開ループ状に形成されていることにより、二次側導体２１を渦巻状に形成することなくインダクタンスの増大を図ることができるので、二次側導体２１の端部から出力端子２２に接続する配線（図示せず）を二次側導体２１に交差させる必要もないから、トランスの高効率化を図りながらも容易に作製することができる。また、本実施形態のトランスでは、上述のように、導体形成工程において、第１のフェライト基板１の前記一表面側に一次側導体１１、入力端子１２および配線１３を同時に形成することができるので、製造工程を削減することができ、また、第２のフェライト基板２の前記一表面側に二次側導体２１、入力端子２２および配線を同時に形成することができるので、製造工程を削減することができ、作製が容易であるとともに、製造コストも低減できる。
【００３５】
また、本実施形態のトランスの製造方法では、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２に対して、導体形成工程、絶縁層形成工程および磁性体層形成工程を同時に行うことができる。つまり、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２に対して行う前記各工程のうち、接合工程を除く各工程を同時に行うことにより、製造工程を簡略化することができるので、容易に作製することができる。
【００３６】
次に、本実施形態の一実施例であるトランスについて、動作時の磁界分布のシミュレーションを行った結果について説明する。
【００３７】
本実施例のトランスの動作時における磁界分布のシミュレーションには、有限要素法を用いた。また、磁界分布のシミュレーションは、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１それぞれが、矩形開ループ状に形成されてなる比較例（図４（ａ）参照）と、一次側導体１１および二次側導体２１が蛇行した開ループ状に形成されてなる構造の実施例（図４（ｂ）参照）について行った。
【００３８】
比較例および実施例では、第１のフェライト基板１については、図４に示すように、長手方向の長さを８ｍｍ、短手方向の長さを５ｍｍ、厚さを５００μｍに設定し、第２のフェライト基板２については、第１のフェライト基板１と同様に、長手方向の長さを８ｍｍ、短手方向の長さを５ｍｍ、厚さを５００μｍに設定してある。
【００３９】
また、比較例および実施例では、一次側導体１１、二次側導体２１および配線１３について、幅を０．５ｍｍ、厚さを３μｍに設定し、入力端子１２および出力端子２２について、長手方向の寸法が２．５ｍｍ、短手方向の寸法が２．１５ｍｍに設定してある。
【００４０】
比較例の一次側導体１１は、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って矩形開ループ状に形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。一方、比較例の二次側導体２１は、厚みが３μｍ、幅が０．５ｍｍであって、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って矩形開ループ状に形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。
【００４１】
実施例の一次側導体１１は、２つの第１のコ字状部１１ｃが、第１のフェライト基板１の前記一表面上における平面視で第２のフェライト基板２と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。また、一次側導体１１の一部を構成する２つの第１のコ字状部１１ｃは、配線１３に連続する一端部同士の間の距離を０．５ｍｍ、他端部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。また、一次側導体１１の一部を構成する第２のコ字状部１１ｄは、第１のフェライト基板１の短手方向に沿って形成された中央部の長手方向の両端部から、前記他端部に向かって延長された両脚部の長さを２．５ｍｍとし、当該両脚部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。一方、実施例の二次側導体２１は、２つの第１のコ字状部が、第２のフェライト基板２の前記一表面上における平面視で第１のフェライト基板１と重なる平面視で正方形状の領域に、当該領域の４辺に沿って形成され、４辺からの距離を０．５ｍｍとしている。また、二次側導体２の一部を構成する２つの第１のコ字状部は、配線に連続する一端部同士の間の距離を０．５ｍｍ、他端部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。また、二次側導体２の一部を構成する第２のコ字状部は、第２のフェライト基板２の短手方向に沿って形成された中央部の長手方向の両端部から、前記他端部に向かって延長された両脚部の長さを２．５ｍｍとし、当該両脚部同士の間の距離を１．０ｍｍとしている。
【００４２】
また、一次側導体１１および二次側導体２１は、銅で形成され、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２の比透磁率を１０００、磁性体層４の比透磁率を１００とした。
【００４３】
上述の実施例のトランス内における磁界分布のシミュレーションの結果を、比較例とともに図５に示す。図５には、一次側導体１１に供給する電力を１Ｗとした場合を示してある。ここで、磁束密度の大きさが磁界の大きさに比例することを考慮すれば、図５から、比較例（図５（ａ）参照）に比べて、実施例（図５（ｂ）参照）では、コイル部１１０の周囲の磁束の広がりが抑制され、コイル部１１０の近傍にのみ磁束が存在することが確認できた。
【００４４】
一方、第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２の大きさは、コイル部１１０で発生した磁場を遮蔽してトランスの外側に漏れないようにすることを考慮すれば、磁束が広がる範囲を覆う程度の大きさが必要である。従って、比較例では、一次側導体１１および二次側導体２１が平面視で矩形開ループ状に形成されているため、一次側導体１１および二次側導体２１の周囲の磁束の広がりが比較的大きく、トランスの小型化を図ることが困難であった。これに対して、実施例では、上述の磁界分布のシミュレーションの結果からも判るように、コイル部１１０の周囲の磁束の広がりが抑制されているので、トランスの小型化を図ることができる。
【００４５】
次に、実施例のトランスにおけるインダクタンス、漏れインダクタンスおよび結合度の解析結果について説明する。ここにおいて、インダクタンスは、一次コイルたる一次側導体１１および二次コイルたる二次側導体２１それぞれの自己インダクタンスを表し、結合度は、一次側導体１１と二次側導体２１の相互インダクタンスの大きさを表す。漏れインダクタンスは、一次側導体１１にだけ鎖交して二次側導体２１に鎖交しない磁束によるインダクタンスを表す。
【００４６】
比較例と実施例とにおけるインダクタンス、漏れインダクタンスおよび結合度を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
実施例における結合度は、比較例と同じく、１．０であり、高効率なトランスが実現できることが確認できた。更に、比較例では、一次側導体１１および二次側導体２１のインダクタンスが４．２μＨであるのに対して、実施例では、一次側導体１１および二次側導体２１のインダクタンスが４．７μＨであり、実施例を採用することで比較例に比べて一次側導体１１および二次側導体２１のインダクタンスの向上が図れることが確認できた。また、漏れインダクタンスは、実施例および比較例ともに０μＨであることが確認できた。
【００４９】
結局、実施例では、一次側導体１１と二次側導体２１とを蛇行した開ループ状に形成することにより、比較例のように、一次側導体１１と二次側導体２１とが蛇行しない開ループ状に形成されている場合に比べて、コイル部１１０の周囲の磁束の広がりを抑制することにより、小型で高効率なトランスを実現できる。
（実施形態２）
本実施形態のトランスの基本構成は、実施形態１と略同じであり、図６および図７に示すように、磁性体層４が、第１のフェライト基板１の厚み方向に直交する前記一表面上に複数の磁性体ブロック４ａを互いに分離した形で配置してなる一次側磁性体層４１（図７参照）と、第２のフェライト基板２において第２のフェライト基板２の厚み方向に直交し且つ第１のフェライト基板１に対向する前記一表面上に複数の磁性体ブロック４ａを互いに分離した形で配置してなる二次側磁性体層４２とから構成される点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態のトランスの製造方法は、実施形態１の製造方法と略同じであって、磁性体層形成工程のみが相違する。ここで、磁性体層形成工程では、例えば、スパッタリング法、蒸着法或いはＣＶＤ法等により第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２それぞれの一表面側に磁性体層４１，４２を形成した後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して磁性体層４１，４２をパターンニングすることにより、上述の複数の磁性体ブロック４ａからなる一次側磁性体層４１および二次側磁性体層４２を形成する。
【００５１】
しかして、磁性体層４が、複数の磁性体ブロック４ａを第１のフェライト基板１および第２のフェライト基板２の厚み方向に直交する平面内に互いに分離した形で配置してなることにより、第１のフェライト基板１と第２のフェライト基板２との間においてコイル部１１０および絶縁層３が形成されていない領域それぞれにおいて磁性体層４が連続一体に繋がった形で形成されている場合に比べて、磁性体層４で消費される渦電流損失を低減することができるので、高効率なトランスを提供することができる。
（実施形態３）
本実施形態のトランスの基本構成は、実施形態２と略同じであり、図８に示すように、磁性体層４が、磁性体ブロック４ａとして、平面視形状の面積の異なる２種類があり、一次側導体１１および二次側導体２１それぞれに近づくにつれて磁性体ブロック４ａの平面視形状の面積が段階的に小さくなっており且つ一次側導体１１および二次側導体２１の最も近くに配置された磁性体ブロック４ａの平面視形状の面積が、他の箇所に配置された磁性体ブロック４ａの平面視形状の面積以下となるように形成されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
なお、本実施形態のトランスの製造方法は、実施形態２と略同じであり、磁性体層形成工程において、平面視形状の面積の異なる２種類の磁性体ブロック４ａから構成される磁性体層４１，４２を形成する点が相違する。
【００５３】
ここにおいて、一次側導体１１に電力を供給した場合における一次側導体１１の周囲の磁束密度は、図９に示すように、一次側導体１１の近傍が最も大きく、一次側導体１１からの距離が大きくなると小さくなる。
【００５４】
そこで、本実施形態では、磁性体層４を構成する磁性ブロック４ａについて、通電時の磁束密度が大きい一次側導体１１の最も近くに配置されるもの、および一次側導体１１の近傍に配置される二次側導体２１の最も近くに配置されるものの平面視形状の面積が、他の箇所に配置されているものの平面視形状の面積以下となるよう形成されている。しかして、磁性ブロック４ａの平面視形状の面積が一様である場合に比べて、磁性体層４で消費される渦電流損失を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態１のトランスを示し、（ａ）は要部断面斜視図、（ｂ）は要部概略断面図ある。
【図２】同上の概略斜視図である。
【図３】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上の一実施例の概略説明図である。
【図５】同上の一実施例の動作時の磁界分布のシミュレーションの結果を示す図である。
【図６】実施形態２のトランスの要部概略平面図である。
【図７】同上のトランスの要部概略斜視図である。
【図８】実施形態３のトランスの要部概略平面図である。
【図９】同上の動作時の磁束密度の分布を示す図である。
【図１０】従来例を示し、（ａ）は組立後の概略斜視図、（ｂ）は展開した構成部品の１つを示す概略平面図、（ｃ）は構成部品の１つを示す概略斜視図である。
【図１１】同上の製造方法を説明するための主要工程概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 第１のフェライト基板（第１の基板）
２ 第２のフェライト基板（第２の基板）
３ 絶縁層
４ 磁性体層
４ａ 磁性体ブロック
１１ 一次側導体
１２ 入力端子
２１ 二次側導体
２２ 出力端子
３１ 一次側絶縁層
３２ 二次側絶縁層
４１ 一次側磁性体層
４２ 二次側磁性体層
１１０ コイル部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向の一表面が互いに対向して配置された第１の基板および第２の基板と、第１の基板の前記一表面上における平面視で第２の基板と重なる領域に形成された一次側導体と、第２の基板の前記一表面上における平面視で第１の基板と重なる領域に形成され平面視で一次側導体と一部が重なり合う二次側導体と、第１の基板の前記一表面上における前記第２の基板と重なる領域以外の領域に形成され一次側導体の両端に配線を介して接続された２つの入力端子と、第２の基板の前記一表面上における第１の基板と重なる領域以外の領域に形成され二次側導体の両端に配線を介して接続された２つの出力端子と、第１の基板と第２の基板との間において一次側導体からなる一次コイルと二次側導体からなる二次コイルとから構成されるコイル部の周囲に形成され一次側導体と二次側導体とを絶縁する絶縁層と、第１の基板と第２の基板との間においてコイル部および絶縁層が形成されていない領域に形成された磁性体層とを備え、一次側導体および二次側導体のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されてなることを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記磁性体層は、前記厚み方向に直交する平面内に互いに分離された形で配置された磁性体からなる複数の磁性体ブロックで構成されてなることを特徴とする請求項１記載のトランス。
【請求項３】
前記磁性体層は、前記磁性体ブロックとして、平面視形状の面積の異なる少なくとも２種類があり、前記一次側導体および前記二次側導体それぞれに近づくにつれて前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が段階的に小さくなっており且つ前記一次側導体および前記二次側導体の最も近くに配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が、他の箇所に配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積以下となるように形成してなることを特徴とする請求項２記載のトランス。
【請求項１】
厚み方向の一表面が互いに対向して配置された第１の基板および第２の基板と、第１の基板の前記一表面上における平面視で第２の基板と重なる領域に形成された一次側導体と、第２の基板の前記一表面上における平面視で第１の基板と重なる領域に形成され平面視で一次側導体と一部が重なり合う二次側導体と、第１の基板の前記一表面上における前記第２の基板と重なる領域以外の領域に形成され一次側導体の両端に配線を介して接続された２つの入力端子と、第２の基板の前記一表面上における第１の基板と重なる領域以外の領域に形成され二次側導体の両端に配線を介して接続された２つの出力端子と、第１の基板と第２の基板との間において一次側導体からなる一次コイルと二次側導体からなる二次コイルとから構成されるコイル部の周囲に形成され一次側導体と二次側導体とを絶縁する絶縁層と、第１の基板と第２の基板との間においてコイル部および絶縁層が形成されていない領域に形成された磁性体層とを備え、一次側導体および二次側導体のいずれもが平面視で蛇行した開ループ状に形成されてなることを特徴とするトランス。
【請求項２】
前記磁性体層は、前記厚み方向に直交する平面内に互いに分離された形で配置された磁性体からなる複数の磁性体ブロックで構成されてなることを特徴とする請求項１記載のトランス。
【請求項３】
前記磁性体層は、前記磁性体ブロックとして、平面視形状の面積の異なる少なくとも２種類があり、前記一次側導体および前記二次側導体それぞれに近づくにつれて前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が段階的に小さくなっており且つ前記一次側導体および前記二次側導体の最も近くに配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積が、他の箇所に配置された前記磁性体ブロックの平面視形状の面積以下となるように形成してなることを特徴とする請求項２記載のトランス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−５６１７７（Ｐ２０１０−５６１７７Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１７３６３（Ｐ２００８−２１７３６３）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、環境省、地球温暖化対策技術開発事業、「省エネ型白色ＬＥＤ照明器具の普及促進のための低コスト化技術開発」産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、環境省、地球温暖化対策技術開発事業、「省エネ型白色ＬＥＤ照明器具の普及促進のための低コスト化技術開発」産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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