多層積層回路基板
本発明の多層積層回路基板１０Ａは、積層トランス１０と、積層部品が形成された積層部品シート３０と、回路パターンが形成された配線シート５０とが積層されたものである。多層積層回路基板１０Ａでは、積層トランス１０を内蔵することにより、積層トランス１０のパッケージが省略されるとともに、積層トランス１０と他の部品との配線も最小限になっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、半導体技術分野における多層積層回路基板に関し、詳しくは電磁気的な特性を有するシートを積層してコイル及びコアを形成した積層トランスを内蔵したものに関する。
【背景技術】
近年、電子機器の小型化の急速な進展に伴い、軽く小さく、しかも薄い積層トランスが注目されている。図１３は、従来の積層トランスを示す分解斜視図である。図１４は、積層後の図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
従来の積層トランス８０は、一次巻線８１ａ，８１ｃが形成された一次巻線用の磁性シート８２ｂ，８２ｄと、二次巻線８１ｂ，８１ｄが形成された二次巻線用の磁性シート８２ｃ，８２ｅと、磁性シート８２ｂ〜８２ｅを挟持する磁性シート８２ａ，８２ｇとを備えたものである。
また、磁性シート８２ｅと磁性シート８２ｇとの間には、磁気飽和特性を改善するための磁性シート８２ｆが介挿されている。磁性シート８２ａ〜８２ｅには、一次巻線８１ａ，８１ｃを接続するスルーホール９０，９１，９２及び二次巻線８１ｂ，８１ｄを接続するスルーホール９３，９４，９５が設けられている。磁性シート８２ａの下面には、一次巻線用の外部電極９６，９７及び二次巻線用の外部電極９８，９９が設けられている。スルーホール９０〜９６内には導電体が充填されている。磁性シート８２ａ〜８２ｇが積層トランス８０のコアとなっている。
なお、図１３及び図１４は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線８１ａ，８１ｃ及び二次巻線８１ｂ，８１ｄの巻数やスルーホール９０〜９６の位置が、図１３と図１４とで対応していない。
積層トランス８０の一次側では、外部電極９６→スルーホール９２→一次巻線８１ｃ→スルーホール９１→一次巻線８１ａ→スルーホール９０→外部電極９７、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス８０の二次側では、外部電極９９→スルーホール９５→二次巻線８１ｄ→スルーホール９４→二次巻線８１ｂ→スルーホール９３→外部電極９８、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線８１ａ，８１ｃを流れる電流は、磁性シート８２ａ〜８２ｇに磁束８５（図１４）を発生させる。その磁束８５は、巻数比に応じた起電力を二次巻線８１ｂ，８１ｄに発生させる。このようにして、積層トランス８０が動作する。
ここで、一次巻線８１ａ，８１ｃの自己インダクタンスをＬ１、二次巻線８１ｂ，８１ｄの自己インダクタンスをＬ２、一次巻線８１ａ，８１ｃと二次巻線８１ｂ，８１ｄとの相互インダクタンスをＭとすると、電磁結合係数ｋは次式で定義される。
ｋ＝｜Ｍ｜／√（Ｌ１・Ｌ２） （ｋ≦１）
電磁結合係数ｋは、トランス性能の指標の一つであり、大きいほど洩れ磁束（洩れインダクタンス）が少ないので電力変換効率が高い。
〔解決すべき課題〕
積層トランス８０は、例えば個別部品として、プリント配線板に実装されていた。しかしながら、このような従来技術では、電子機器の更なる小型化の要求に、応えることが難しくなりつつある。
また、積層トランス８０では、一次巻線８１ａ，８１ｃと二次巻線８１ｂ，８１ｄとの間が磁性体層（磁性シート８２ｃ〜８２ｅ）であることにより、洩れ磁束８６（図１４）が発生するので、十分な電磁結合係数ｋを得られなかった。この問題を解決するために、スクリーン印刷又はペースト塗布によって一次巻線８１ａ，８１ｃ上及び二次巻線８１ｂ，８１ｄ上に誘電体層（図示せず）を設け、この誘電体層から拡散する物質によって磁性体層の透磁率を小さくする技術（以下「従来の積層トランス」という。）が考えられる。
しかしながら、この従来の積層トランスでは、一次巻線８１ａ，８１ｃ上及び二次巻線８１ｂ，８１ｄ上に塗布された誘電体ペーストに、一次巻線８１ａ，８１ｃ及び二次巻線８１ｂ，８１ｄから導電性物質（例えばＡｇ粒子）が拡散することにより、一次巻線８１ａ同士、一次巻線８１ｃ同士、二次巻線８１ｂ同士、及び二次巻線８１ｄ同士の絶縁性が低下するおそれがあった。ペーストは、例えば有機溶媒などによって液体状になっているので、物質が拡散しやすいためである。
また、誘電体層を設けて洩れ磁束を減らしたとしても、一次巻線８１ａ，８１ｃと二次巻線８１ｂ，８１ｄとの間隔が「磁性体層＋誘電体層」になって広くなる。このことは、その間隔に洩れ磁束が入り込みやすくなるので、逆に電磁結合係数ｋを小さくする方向に作用する。したがって、従来の積層トランスでは、電磁結合係数ｋを大きくすることが極めて困難であった。
〔発明の目的〕
そこで、本発明の主な目的は、積層トランスの軽く小さく薄いという利点を十分に生かすことにより、電子機器の更なる小型化を実現する技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数を増大できる積層トランスを提供することにある。
【発明の開示】
本発明に係る多層積層回路基板は、磁性シートと一次巻線及び二次巻線と非磁性体からなる誘電シートとを積層してなる積層トランスを内蔵するとともに、回路パターンが形成された配線シートを備えたものである）。また、好ましい実施形態では、配線シートは積層トランスの上又は下に積層された、又は配線シートの一部に積層トランスが設けられた、としてもよい。更に、積層部品が形成された積層部品シートを更に備えた、又は厚膜及びチップ受動素子並びにチップ能動素子が表面に実装された、としてもよい。このとき、厚膜若しくはチップ受動素子又はチップ能動素子が表面に実装された、としてもよい。なお、ここでいう「非磁性体」とは、少なくとも磁性シートよりも小さい透磁率を有する物質という意味である。「誘電シート」とは、少なくとも磁性シートよりも大きい抵抗率を有するシートという意味であり、誘電体シート又は絶縁シートと呼んでもよい。
従来技術では、積層トランスを個別部品としてプリント配線板に実装していたが、積層トランスのパッケージを小型にすることも、積層トランスと他の部品との配線を縮小することも限界に達していた。そこで、本発明では、積層トランスを多層積層回路基板に内蔵させることにした。その結果、多層積層回路基板をパッケージングするので、積層トランスのパッケージが省略される。しかも、積層方向に配線できることから、配線の占有面積が減少するので、積層トランスと他の部品との配線も最小限になる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板に内蔵された積層トランスは、次の積層体を備えたものである。その積層体は、第一の磁性シートと、この第一の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第一の誘電シートと、この第一の誘電シート上の貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、この第一の巻線上に積層されるとともに第一の誘電シートの周縁及び貫通孔で第一の磁性シートに接する第二の磁性シートと、この第二の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第二の誘電シートと、この第二の誘電シート上の貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、この第二の巻線上に積層されるとともに第二の誘電シートの周縁及び貫通孔で第二の磁性シートに接する第三の磁性シートとを含んでなる。また、望ましくは、この積層体が更に複数積層され、上端を除く第三の磁性シートがその上の積層体で第一の磁性シートとして兼用され、複数の一次巻線同士及び複数の二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールが磁性シート及び誘電シートに設けられた、としてもよい。
誘電シートは、巻線上に誘電体ペーストを塗布して形成された誘電体層に比べて、次の利点を有する。▲１▼．固形のシート状であるので、すなわちペースト状ではないので、巻線の有無に関係なく膜厚が均一になる。そのため、巻線の有る部分でも、十分な膜厚を確保できる。▲２▼．ペースト状ではないので、巻線からの拡散物質は極めて少ない。そのため、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性を劣化させることがない。
また、望ましくは、誘電シートの中央に貫通孔を設け、誘電シートの大きさを磁性シートよりも小さくしている。これにより、誘電シートを一対の磁性シートで挟持すると、誘電シートの中央及び周縁で磁性シート同士が接するので、磁性シートのコアが形成される。一次巻線と二次巻線との間には、誘電シートが介在しているので、絶縁性にも優れる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板に内蔵された積層トランスは、中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる誘電シートと、この誘電シートの一方の面上かつ貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、誘電シートの他方の面上かつ貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、誘電シート、第一の巻線及び第二の巻線を挟持するとともに誘電シートの周縁及び貫通孔で互いに接する一対の磁性シートとを備えたものである。
望ましくは、誘電シートは一枚でも積層した複数枚でもよい。一次巻線と二次巻線とが誘電シートを挟んで対向していれば、誘電シートの一方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置し、他方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置してもよい。誘電シートが複数枚である場合は、これらの誘電シートを挟んで一次巻線及び二次巻線を複数本設けることができる。このとき、これらの一次巻線同士及び二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールを、誘電シートに設けてもよい。
従来の積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が磁性体層になっているため、この磁性体層に洩れ磁束が発生することにより、電磁結合係数が小さくなっていた。そこで、本発明における積層トランスでは、まず一次巻線と二次巻線との間を非磁性体層（誘電シート）とした。これだけではコアを形成できないので、誘電シートの中央に貫通孔を設けて、この貫通孔と誘電シートの周縁とで一対の磁性シートを接触させることにより、コアを形成した。したがって、本発明における積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層（誘電シート）であるので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。
また、好ましい実施形態では、誘電シートの周縁に収められた磁性枠と、貫通孔に収められた磁心とを更に備え、一対の磁性シートが誘電シートを挟持するとともに磁性枠及び磁心を介して互いに接する、としてもよい。この場合も、誘電シートは、一枚でも複数枚（積層）でもよい。誘電シートが複数枚であるときは、これらの誘電シートを挟んで一次巻線及び二次巻線が複数本設けられる。このとき、これらの一次巻線同士及び二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールを、誘電シートに設けてもよい。
望ましくは、第一の磁性シートと第二の磁性シートとの間に、誘電シートが挟まれており、また、誘電シートの両面には、それぞれ一次巻線と二次巻線とが位置している。そして、誘電シートの周縁には磁性枠が収まり、誘電シートの中央の貫通孔には磁心が収まっている。そのため、一対の磁性シートは、誘電シートの周縁及び中央での窪みが少ない。したがって、一対の磁性シートをあまり屈曲させなくてもよいので、製造が容易である。しかも、磁路の断面積を十分にとれるので、磁気飽和特性も向上する。この作用は、誘電シートの積層枚数が多い程、顕著に現われる。
特に、磁性枠の厚み（複数枚ならば総和）と磁心の厚み（複数枚ならば総和）と誘電シートの厚み（複数枚ならば総和）とを一致させると、極めて平坦な積層トランスが得られる。したがって、積層トランスの上に配線シートを積層しても、配線シートの歪みが抑えられるので、配線シートの信頼性が向上する。
また、好ましい実施形態では、磁性枠及び磁心が支持部を介して互いに連結された磁性シートからなる、としてもよい。この場合は、磁性枠及び磁心を同時に形成でき、しかも積層時の位置合わせも同時にできる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板に内蔵された積層トランスは、中央及び周縁を磁性パターンとし中央及び周縁以外の部分を非磁性体からなる誘電パターンとした混成シートと、誘電パターンの一方の面上かつ中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、誘電パターンの他方の面上かつ中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、混成シート、第一の巻線及び第二の巻線を挟持するとともに磁性パターンを介して互いに接する一対の磁性シートとを備えたものである。
望ましくは、混成シートは一枚でも積層した複数枚でもよい。一次巻線と二次巻線とが混成シートの誘電パターンを挟んで対向していれば、混成シートの一方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置し、他方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置してもよい。混成シートが複数枚である場合は、これらの混成シートを挟んで一次巻線及び二次巻線を複数本設けることができる。このとき、これらの一次巻線同士及び二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールを、混成シートに設けてもよい。
従来の積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が磁性体層になっているため、この磁性体層に洩れ磁束が発生することにより、電磁結合係数が小さくなっていた。そこで、本発明における積層トランスでは、まず一次巻線と二次巻線との間を非磁性体層（誘電パターン）とした。これだけではコアを形成できないので、混成シートの中央及び周縁を磁性パターンとし、この磁性パターンで一対の磁性シートを接触させることにより、コアを形成した。したがって、本発明における積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層（誘電パターン）であるので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。
また、好ましい実施形態では、前述の混成シートを第一の巻線又は第二の巻線と磁性シートとの間に介挿してもよい。この混成シートは、一次巻線又は二次巻線の絶縁性を高める働きをする。
好ましい実施形態では、混成シートは、磁性パターンの膜厚と誘電パターンの膜厚とが等しい、としてもよい。この場合は、混成シートの膜厚がどこでも一定になるので、混成シートを挟持する一対の磁性シートも平坦になる。したがって、積層トランスの上に配線シートを積層しても、配線シートの歪みが抑えられるので、配線シートの信頼性が向上する。
本発明に係る多層積層回路基板によれば、積層トランスを内蔵することにより、積層トランスのパッケージを省略できるとともに、積層トランスと他の部品との配線も最小限にできる。したがって、積層トランスの軽く小さく薄いという利点を十分に生かすことができるので、電子機器の更なる小型化を実現できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、誘電シート上に巻線を配置したことにより、巻線の有る部分でも、誘電体層の膜厚を十分に確保できる。しかも、誘電シートは固形であってペースト状ではないので、巻線から誘電シートへの拡散物質が極めて少ないため、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性を劣化させることもない。したがって、巻線相互の絶縁性を大幅に向上させることができる。しかも、中央に貫通孔を設けた誘電シートを一対の磁性シートで挟持することにより、誘電シートの中央及び周縁で磁性シート同士が接するので、磁性シートからなるコアを単純な構成かつ簡単な方法で形成できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、一次巻線と二次巻線との間を誘電シートとし、誘電シートの中央に貫通孔を設けて、この貫通孔と誘電シートの周縁とで一対の磁性シートを接触させてコアを形成したことにより、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層である積層トランスを実現できたので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数を増大できる。更に、従来の磁性シートに代わって誘電シートが介在することによって、一次巻線と二次巻線との絶縁性も向上できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、これに加え、誘電シートを挟持する一対の磁性シートが誘電シートの周縁及び貫通孔で互いに接することにより、磁性シート自体が磁心及び磁性枠として機能するので、部品点数を削減できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、誘電シートの周縁に磁性枠が収められ、誘電シートの中央の貫通孔に磁心が収められ、これらを一対の磁性シートが挟持していることにより、誘電シートの周縁及び中央での磁性シートの屈曲を低減できる。したがって、磁性シートをあまり又は全く屈曲させなくてもよいので、製造を容易化できる。しかも、磁路の断面積を十分にとれるので、磁気飽和特性も向上できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、磁性枠及び磁心が支持部を介して連結された磁性シートからなるので、磁性枠及び磁心を同時に形成でき、しかも積層時の位置合わせも同時にできるので、製造を容易化できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、一次巻線と二次巻線との間を混成シートの誘電パターンとし、混成シートの中央及び周縁を磁性パターンとし、この磁性パターンで一対の磁性シートを接触させてコアを形成したことにより、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層である積層トランスを実現できたので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数を増大できる。更に、従来の磁性シートに代わって誘電パターンが介在することによって、一次巻線と二次巻線との絶縁性も向上できる。
また、誘電パターンと磁性パターンとの両方が一枚の混成シートに形成されていることにより、誘電体のみからなる誘電シートと磁性体のみからなる磁性シートとを積層して同じ構造を形成する場合に比べて、シート枚数を少なくできるとともに、積層方法も簡略化できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、これに加え、前述の混成シートと同じものを一次巻線又は二次巻線と磁性シートとの間に介挿することにより、一次巻線又は二次巻線を電気的に保護できるので、絶縁性を向上できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、磁性パターンの膜厚と誘電パターンの膜厚とが等しいことにより、混成シートの膜厚がどこでも一定になるので、混成シートを挟持する一対の磁性シートを平坦にできる。したがって、磁性シート上に回路パターン等を精度よく形成できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る多層積層回路基板の第一実施形態を示す分解斜視図であり、図２は、積層後の図１におけるＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。
図３は、本発明に係る多層積層回路基板の第二実施形態を示す部分断面図であり、図４は、図１の多層積層回路基板の製造方法を示す工程図である。
図５は、本発明に係る多層積層回路基板の第三実施形態を示す分解斜視図であり、図６は、積層後の図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線縦断面図である。
図７は、本発明に係る多層積層回路基板の第四実施形態を示す分解斜視図であり、図８は、積層後の図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線縦断面図である。
図９は、本発明に係る多層積層回路基板の第五実施形態を示す分解斜視図であり、図１０は、積層後の図９におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。
図１１は、本発明に係る多層積層回路基板の第六実施形態を示す分解斜視図であり、図１２は、積層後の図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線縦断面図である。
図１３は、従来の積層トランスを示す分解斜視図であり、図１４は、積層後の図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
図１は、本発明に係る多層積層回路基板の第一実施形態を示す分解斜視図である。図２は、積層後の図１におけるＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板１０Ａは、積層トランス１０と、積層部品が形成された積層部品シート３０と、回路パターンが形成された配線シート５０とが、この順に積層されたものである。多層積層回路基板１０Ａでは、積層トランス１０を内蔵することにより、積層トランス１０のパッケージが省略されるとともに、積層トランス１０と他の部品との配線も最小限になっている。その理由は、多層積層回路基板１０Ａ全体をパッケージングするので、積層トランス１０のパッケージが不要となるためである。及び、積層方向に配線できることから、配線の占有面積が減少するので、積層トランス１０と他の部品との配線も最小限になるからである。また、積層トランス１０は、後述する第三実施形態のように、配線シートの一部に設けてもよい。
積層トランス１０は積層体１５ａを備えたものである。積層体１５ａは、磁性シート１１ａと、磁性シート１１ａ上に積層されるとともに中央に貫通孔１２ａが形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１３ａと、誘電シート１３ａ上の貫通孔１２ａの周囲に位置する一次巻線１４ａと、一次巻線１４ａ上に積層されるとともに誘電シート１３ａの周縁及び貫通孔１２ａで磁性シート１１ａに接する磁性シート１１ｂと、磁性シート１１ｂ上に積層されるとともに中央に貫通孔１２ｂが形成された非磁性体からなる二次巻線形成用の誘電シート１３ｂと、誘電シート１３ｂ上の貫通孔１２ｂの周囲に位置する二次巻線１４ｂと、二次巻線１４ｂ上に積層されるとともに誘電シート１３ｂの周縁及び貫通孔１２ｂで磁性シート１１ｂに接する磁性シート１１ｃとからなる。
また、磁性シート１１ａ，１１ｂ及び誘電シート１３ａ，１３ｂには、一次巻線１４ａを接続するスルーホール１５，１６及び二次巻線１４ｂを接続するスルーホール１７，１８が設けられている。配線シート５０の上面には、一次巻線用の外部電極１９，２０及び二次巻線用の外部電極２１，２２が設けられている。スルーホール１５〜１８内には導電体が充填されている。磁性シート１１ａ〜１１ｃは、積層トランス１０のコアとなっている。
積層部品シート３０は、二次巻線１４ｂで高周波ノイズを遮断するためのローパスフィルタを例示したものである。つまり、積層部品シート３０は、積層トランス１０との電気的及び磁気的絶縁性を高めるための誘電シート１３ｃと、磁性シート１１ｄ，１１ｅ及びコイル巻線３１からなる積層インダクタ３２と、高誘電率の誘電シート１３ｄ及び平行平板電極３３ａ，３３ｂからなる積層コンデンサ３４とを備えている。コイル巻線３１に流れる電流は、磁性シート１１ｄ，１１ｅに磁束３５（図２）を発生させる。平行平板電極３３ａ，３３ｂ間に印加される電圧は、平行平板電極３３ａ，３３ｂに電荷を蓄積させる。
配線シート５０は、絶縁基板としての誘電シート１３ｅの上面に、積層トランス１０の外部電極１９〜２２、配線ライン５１、部品ランド５２、積層抵抗器５３等が形成されたものである。部品ランド５２には、チップ部品５４（図２）等が実装される。
なお、図１及び図２は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線１４ａ、二次巻線１４ｂ及びコイル巻線３１の巻数や位置、並びに配線ライン５１、部品ランド５２、積層抵抗器５３等の位置が、図１と図２とで対応していない。また、図２では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
積層トランス１０の一次側では、外部電極１９→スルーホール１５→一次巻線１４ａ→スルーホール１６→外部電極２０、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス１０の二次側では、外部電極２１→スルーホール１７→二次巻線１４ｂ→スルーホール１８→コイル巻線３１→スルーホール２３→外部電極２２、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線１４ａを流れる電流は、磁性シート１１ａ〜１１ｃに磁束２４（図２）を発生させる。その磁束２４は、巻数比に応じた起電力を二次巻線１４ｂに発生させる。このようにして、積層トランス１０が動作する。なお、磁束２４は、誘電シート１３ｃが介在しているので、磁束３５と干渉することがない。
また、誘電シート１３ａ〜１３ｂは、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂの絶縁性を高めている。主に、誘電シート１３ａは外部と一次巻線１４ａとの間、誘電シート１３ｂは一次巻線１４ａと二次巻線１４ｂとの間、それぞれの絶縁性を高めている。
積層トランス１０では、誘電シート１３ａ上に一次巻線１４ａが配置され、誘電シート１３ｂ上に二次巻線１４ｂが配置されている。誘電シート１３ａ，１３ｂは、巻線上に誘電体ペーストを塗布して直接形成された誘電体層に比べて、次の利点を有する。▲１▼．固形のシート状であるので、すなわちペースト状ではないので、巻線の有無に関係なく膜厚が均一になる。そのため、巻線の有る部分でも、十分な膜厚を確保できる。便宜上、図２では、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂの下の誘電シート１３ａ，１３ｂを窪ませて示している。しかし、実際には、図３に示すように、誘電シート１３ａ，１３ｂの膜厚は巻線の有無に関係なく均一になる。▲２▼．ペースト状ではないので、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂからの拡散物質は極めて少ない。そのため、一次巻線１４ａ同士及び二次巻線１４ｂ同士の絶縁性を劣化させることがない。
なお、誘電シート１３ａ上に一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂの両方を形成することにより、磁性シート１１ｃ及び誘電シート１３ｂを省略することもできる。また、二次巻線１４ｂと外部との間の絶縁性を高めるために、誘電シート１３ｂと磁性シート１１ｃとの間に、誘電シートを介挿してもよい。
図３は、本発明に係る多層積層回路基板の第二実施形態を示す部分断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１及び図２と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の多層積層回路基板における積層トランス６０は、積層体１５ａの上に更に積層体１５ｂ，…が積層されている。磁性シート１１ｃは、積層体１５ａ，１５ｂの両方で兼用されている。積層体１５ｂは、積層体１５ａと同じように、磁性シート１１ｃ，１１ｆ，１１ｇ、誘電シート１３ｆ，１３ｇ、一次巻線１４ｃ及び二次巻線１４ｄを備えている。また、図示しないが、一次巻線１４ａ，１４ｃ，…同士及び二次巻線１４ｂ，１４ｄ，…同士をそれぞれ接続するスルーホールが、磁性シート１１ａ，…及び誘電シート１３ａ，…に設けられている。
誘電シート１３ａ，…は、一次巻線１４ａ，１４ｃ及び二次巻線１４ｂ，１４ｄの絶縁性を高めている。主に、誘電シート１３ａは外部と一次巻線１４ａとの間、誘電シート１３ｂは一次巻線１４ａと二次巻線１４ｂとの間、誘電シート１３ｆは二次巻線１４ｂと一次巻線１４ｃとの間、誘電シート１３ｇは一次巻線１４ｃと二次巻線１４ｄとの間、それぞれの絶縁性を高めている。本実施形態における積層トランス６０も、第一実施形態における積層トランス１０と同様の作用及び効果を奏する。
ここで、各構成要素の実際の寸法を例示する。磁性シート１１ａ，…は、膜厚が８０μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。誘電シート１３ａ，…は、膜厚が４０μｍ、幅が７ｍｍ、奥行きが５ｍｍである。一次巻線１４ａ，…及び二次巻線１４ｂ，…は、膜厚が１２μｍ、線幅が２００μｍ、線間が１５０μｍである。積層トランス１０，６０を構成するシートの積層枚数は、１０〜５０枚程度が実用的である。
図４は、図１の多層積層回路基板の製造方法を示す工程図である。以下、図１及び図４に基づき説明する。
まず、磁性体スラリーを作成する（工程６１）。磁性材料は例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系である。続いて、ドクターブレード法を用いてＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム上に磁性体スラリーを載置することにより、磁性体シートを成形する（工程６２）。続いて、この磁性体シートを切断することにより、磁性シート１１ａ〜１１ｅを得る（工程６３）。同様に、低誘電率及び高誘電率の非磁性体スラリーを別々に作成する（工程６４）。続いて、ドクターブレード法を用いてＰＥＴフィルム上に非磁性体スラリーを載置することにより、非磁性体シートを成形する（工程６５）。続いて、この非磁性体シートを切断することにより、誘電シート１３ｃ〜１３ｅを得る（工程６６）。誘電シート１３ｃ，１３ｅは低誘電率とし、誘電シート１３ｄは高誘電率とする。
別途、低誘電率の非磁性体ペースト（ガラスペースト）を作成する（工程６７）。続いて、スクリーン印刷法を用いて非磁性体ペーストをＰＥＴフィルム上に載置することにより、誘電シート１３ａ，１３ｂを作成する（工程６８）。続いて、誘電シート１３ａ〜１３ｅ及び磁性シート１１ａ〜１１ｅに対し、プレス等によりスルーホール１５，…を形成する（工程６９）。続いて、誘電シート１３ｅにのみ抵抗体ペーストをスクリーン印刷することにより、積層抵抗器５３を形成する（工程７０）。続いて、Ａｇ系導電ペーストをスクリーン印刷することにより、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂ、コイル巻線３１、配線ライン５１、部品ランド５２等を形成するとともに、スルーホール１５，…に導電体を充填する（工程７１）。
続いて、工程７１で得られた磁性シート１１ａ〜１１ｅ及び誘電シート１３ａ〜１３ｅをＰＥＴフィルムから剥がして積層し、これらを静水圧プレスを用いて密着させて多層積層回路基板１０Ａとする（工程７２）。続いて、この多層積層回路基板１０Ａを所定の大きさに切断する（工程７３）。最後に、９００℃前後で同時焼成を行う（工程７４）。
なお、後述する各実施形態における多層積層回路基板の製造方法も、本実施形態に準ずる。したがって、後述する実施形態では、製造方法の説明を省略する。
図５は、本発明に係る多層積層回路基板の第三実施形態を示す分解斜視図である。図６は、積層後の図５におけるＶＩ−ＶＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板１００は、回路パターンが形成された配線シート１０１上に、積層トランス１１０が積層されたものである。多層積層回路基板１００では、積層トランス１１０を内蔵することにより、積層トランス１１０のパッケージが省略されるとともに、積層トランス１１０と他の部品との配線も最小限になっている。なお、配線シート１０１は、前述した第一実施形態のように、積層トランス１１０の上に積層してもよい。
配線シート１０１は、多数の誘電シート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，…が積層されたものである。最上層の誘電シート１０２ａの上面には、積層トランス１１０の外部電極１２２〜１２５、配線ライン１０３、部品ランド１０４、積層抵抗器１０５等が形成されている。部品ランド１０４には、チップ部品１０６（図６）等が実装される。内部の誘電シート１０２ｂ，１０２ｃ，…（図６）には、配線ライン１０７、スルーホール１０８、積層抵抗器１０９等が形成されている。なお、配線シート１０１には、図示しない積層コンデンサや積層インダクタが形成されている。
積層トランス１１０は、中央に貫通孔１１１ａが形成され貫通孔１１１ａの周囲に一次巻線１１２が形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１１３と、誘電シート１１３に積層されるとともに中央に貫通孔１１１ｂが形成され貫通孔１１１ｂの周囲に二次巻線１１４が形成された非磁性体からなる二次巻線用の誘電シート１１５と、誘電シート１１３，１１５を挟持するとともに誘電シート１１３，１１５の周縁及び貫通孔１１１ａ，１１１ｂで互いに接する磁性シート１１６，１１７とを備えている。
また、誘電シート１１３，１１４及び磁性シート１１６には、一次巻線１１２を接続するスルーホール１１８，１１９、及び二次巻線１１４を接続するスルーホール１２０，１２１が設けられている。磁性シート１１６の下面には、一次巻線用の外部電極１２２，１２３及び二次巻線用の外部電極１２４，１２５が設けられている。スルーホール１１８〜１２１内には導電体が充填されている。磁性シート１１６，１１７が積層トランス１１０のコアとなっている。
なお、図５及び図６は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線１１２及び二次巻線１１４の巻数及び位置、並びにスルーホール１１８〜１２１、配線ライン１０３、部品ランド１０４、積層抵抗器１０５等の位置が、図５と図６とで対応していない。また、図６では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
積層トランス１１０の一次側では、外部電極１２２→スルーホール１１８→一次巻線１１２→スルーホール１１９→外部電極１２３、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス１１０の二次側では、外部電極１２４→スルーホール１２０→二次巻線１１４→スルーホール１２１→外部電極１２５、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線１１２を流れる電流は、磁性シート１１６，１１７に磁束１２６（図６）を発生させる。その磁束１２６は、巻数比に応じた起電力を二次巻線１１４に発生させる。このようにして、積層トランス１１０が動作する。
積層トランス１１０では、一次巻線１１２と二次巻線１１４との間が非磁性体層（誘電シート１１５）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線１１２及び二次巻線１１４上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線１１２同士及び二次巻線１１４同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線１１２と二次巻線１１４との間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電シート１１５が介在することによって、一次巻線１１２と二次巻線１１４との絶縁性も高まる。
本実施形態における積層トランス１１０は、誘電シート１１３，１１４の積層枚数が少ない場合に好適である。なぜなら、誘電シート１１３，１１４の積層枚数が少ないと、磁性シート１１６，１１７の屈曲部での曲率が小さくなるので、製造が容易であるとともに、中央及び周縁での磁性体層の厚みも十分に得られるからである。
なお、誘電シート１１５の両面に一次巻線１１２及び二次巻線１１４をそれぞれ形成することにより、誘電シート１１３を省略することもできる。二次巻線１１４は、誘電シート１１５上ではなく、磁性シート１１７上に形成してもよい。二次巻線１１４と磁性シート１１７との間に、二次巻線１１２の絶縁性を高める誘電シートを介挿してもよい。誘電シートを複数枚積層した場合には、ところどころに磁性シートを介挿してもよい。また、各構成要素の寸法は、後述する第四実施形態に準ずる。
図７は、本発明に係る多層積層回路基板の第四実施形態を示す分解斜視図である。図８は、積層後の図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板は、積層トランス１３０を除き、第一及び第三実施形態と同じである。したがって、積層トランス１３０についてのみ説明する。
積層トランス１３０は、中央に貫通孔１３１ａが形成され貫通孔１３１ａの周囲に一次巻線１３２ａが形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１３３と、中央に貫通孔１３１ｂが形成され貫通孔１３１ｂの周囲に一次巻線１３２ｂが形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１３４と、誘電シート１３３に積層されるとともに中央に貫通孔１３５ａが形成され貫通孔１３５ａの周囲に二次巻線１３６ａが形成された非磁性体からなる二次巻線用の誘電シート１３７と、誘電シート１３４に積層されるとともに中央に貫通孔１３５ｂが形成され貫通孔１３５ｂの周囲に二次巻線１３６ｂが形成された非磁性体からなる二次巻線用の誘電シート１３８と、誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８の周縁に収まる磁性枠１３９ａ，１３９ｂと、貫通孔１３１ａ，１３１ｂ，１３５ａ，１３５ｂに収まる磁心１４０ａ，１４０ｂと、誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８を挟持するとともに磁性枠１３９ａ，１３９ｂ及び磁心１４０ａ，１４０ｂを介して互いに接する磁性シート１４１，１４２とを備えている。
また、磁性枠１３９ａと磁心１４０ａとは、四本の支持部１４３ａを介して接続され、磁性シート１４４を構成している。磁性枠１３９ｂと磁心１４０ｂとは、四本の支持部１４３ｂを介して接続され、磁性シート１４５を構成している。誘電シート１３７と磁性シート１４４との間には、誘電シート１３７と同じ大きさで中央に貫通孔１４６ａが形成された二次巻線保護用の誘電シート１４７が介挿されている。誘電シート１３８と磁性シート１４５との間には、誘電シート１３８と同じ大きさで中央に貫通孔１４６ｂが形成された二次巻線保護用の誘電シート１４８が介挿されている。ここでいう「巻線保護」とは、巻線の絶縁性を高めるという意味である。
誘電シート１３３，１３４，１３７，１４７及び磁性シート１４１には、一次巻線１３２ａ，１３２ｂを接続するスルーホール１４９，１５０，１５１が設けられている。誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８，１４７及び磁性シート１４１には、二次巻線１３６ａ，１３６ｂを接続するスルーホール１５２，１５３，１５４が設けられている。磁性シート１４１の下面には、一次巻線用の外部電極１５５，１５６及び二次巻線用の外部電極１５７，１５８が設けられている。スルーホール１４９〜１５４内には導電体が充填されている。磁性シート１４１，１４２，１４４，１４５が積層トランス１３０のコアとなっている。
なお、図７及び図８は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線１３２ａ，１３２ｂ及び二次巻線１３６ａ，１３６ｂの巻数やスルーホール１４９〜１５４の位置が、図７と図８とで対応していない。また、図７では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
各構成要素の実際の寸法を例示する。磁性シート１４１，１４２，１４４，１４５は、膜厚が１００μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８，１４７，１４８は、膜厚が３３μｍ、幅が７ｍｍ、奥行きが５ｍｍである。一次巻線１３２ａ，１３２ｂ及び二次巻線１３６ａ，１３６ｂは、膜厚が１５μｍ、線幅が２００μｍである。積層トランス１１０，１３０を構成するシートの積層枚数は、１０〜５０枚程度が実用的である。
積層トランス１３０の一次側では、外部電極１５６→スルーホール１５１→一次巻線１３２ａ→スルーホール１５０→一次巻線１３２ｂ→スルーホール１４９→外部電極１５５、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス１３０の二次側では、外部電極１５７→スルーホール１５４→二次巻線１３６ａ→スルーホール１５３→二次巻線１３６ｂ→スルーホール１５２→外部電極１５８、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線１３２ａ，１３２ｂを流れる電流は、磁性シート１４１，１４２，１４４，１４５に磁束１５９（図８）を発生させる。その磁束１５９は、巻数比に応じた起電力を二次巻線１３６ａ，１３６ｂに発生させる。このようにして、積層トランス１３０が動作する。
積層トランス１３０では、一次巻線１３２ａ，１３２ｂと二次巻線１３６ａ，１３６ｂとの間が非磁性体層（誘電シート１３４，１３７，１３８，１４７）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線１３２ａ，１３２ｂ及び二次巻線１３６ａ，１３６ｂ上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線１３２ａ同士、一次巻線１３２ｂ同士、二次巻線１３６ａ同士、及び二次巻線１３６ｂの絶縁性が劣化することもなく、一次巻線１３２ａ，１３２ｂと二次巻線１３６ａ，１３６ｂとの間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電シート１３７，１３８が介在することによって、一次巻線１３２ａ，１３２ｂと二次巻線１３６ａ，１３６ｂとの絶縁性も高まる。
本実施形態の積層トランス１３０は、誘電シート１３３，…の積層枚数が多い場合に好適である。なぜなら、誘電シート１３３，…の積層枚数が多くても、誘電シート１３３，…の周縁に磁性枠１３９ａ，１３９ｂが収まるとともに、貫通孔１３１ａ，…に磁心１４０ａ，１４０ｂが収まることにより、磁性シート１４１，１４２がほとんど屈曲しないので、製造が容易であるとともに、中央及び周縁での磁性体層の厚みも十分に得られるからである。
なお、磁性枠１３９ａと磁心１４０ａとは、支持部１４３ａで連結せずに、分離してもよい。磁性枠１３９ｂ及び磁心１４０ｂについても同様である。誘電シート１４７，１４８は省略してもよい。磁性シート１４４，１４５はどちらか一方のみとしてもよい。
図９は、本発明に係る多層積層回路基板の第五実施形態を示す分解斜視図である。図１０は、積層後の図１におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板は、積層トランス２１０を除き、第一及び第三実施形態と同じである。したがって、積層トランス２１０についてのみ説明する。
積層トランス２１０は、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２１１ａ及び周縁磁性パターン２１２ａと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２１３ａとからなる混成シート２１４ａと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２１１ｂ及び周縁磁性パターン２１２ｂと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２１３ｂとからなる混成シート２１４ｂと、誘電パターン２１３ａの一方の面上かつ中央の周囲に位置する一次巻線２１５ａと、誘電パターン２１３ｂの一方の面上かつ中央の周囲に位置する二次巻線２１５ｂと、混成シート２１４ａ，２１４ｂ、一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂを挟持するとともに中央磁性パターン２１１ａ，２１１ｂ及び周縁磁性パターン２１２ａ，２１２ｂを介して互いに接する一対の磁性シート２１６ａ，２１６ｂとを備えたものである。すなわち、一次巻線２１５ａは誘電パターン２１３ｂの他方の面上に位置し、二次巻線２１５ｂは誘電パターン２１３ｂの一方の面上に位置する、と言い換えることができる。
また、混成シート２１４ａ，２１４ｂ及び磁性シート２１６ａには、一次巻線２１５ａを接続するスルーホール２１８，２１９、及び二次巻線２１５ｂを接続するスルーホール２２０，２２１が設けられている。磁性シート２１６ａの下面には、一次巻線用の外部電極２２２，２２３及び二次巻線用の外部電極２２４，２２５が設けられている。スルーホール２１８〜２２１内には導電体が充填されている。中央磁性パターン２１１ａ，２１１ｂ、周縁磁性パターン２１２ａ，２１２ｂ及び磁性シート２１６，２１７が、積層トランス２１０のコアとなっている。
なお、図９及び図１０は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂの巻数やスルーホール２１８〜２２１の位置が、図９と図１０とで対応していない。また、図１０では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
積層トランス２１０の一次側では、外部電極２２２→スルーホール２１８→一次巻線２１５ａ→スルーホール２１９→外部電極２２３、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス２１０の二次側では、外部電極２２４→スルーホール２２０→二次巻線２１５ｂ→スルーホール２２１→外部電極２２５、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線２１５ａを流れる電流は、磁性シート２１６ａ，２１６ｂに磁束２２６（図１０）を発生させる。その磁束２２６は、巻数比に応じた起電力を二次巻線２１５ｂに発生させる。このようにして、積層トランス２１０が動作する。
積層トランス２１０では、一次巻線２１５ａと二次巻線２１５ｂとの間が非磁性体層（誘電パターン２１３ｂ）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂ上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線２１５ａ同士及び二次巻線２１５ｂ同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線２１５ａと二次巻線２１５ｂとの間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電パターン２１３ｂが介在することによって、一次巻線２１５ａと二次巻線２１５ｂとの絶縁性も高まる。
また、混成シート２１４ａは、中央磁性パターン２１１ａ及び周縁磁性パターン２１２ａの膜厚と、誘電パターン２１３ｂの膜厚とが等しくなっている。混成シート２１４ｂも同様である。そのため、混成シート２１４ａ，２１４ｂの膜厚がどこでも一定になるので、混成シート２１４ａ，２１４ｂを挟持する一対の磁性シート２１６ａ，２１６ｂも平坦になる。混成シート２１４ａは、一枚のＰＥＴフィルム上に中央磁性パターン２１１ａと周縁磁性パターン２１２ａとをスクリーン印刷で形成し、これをＰＥＴフィルムから剥がしたものである。
なお、混成シート２１４ｂの両面に一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂをそれぞれ形成することにより、混成シート２１４ａを省略することもできる。二次巻線２１５ｂは、混成シート２１４ｂ上ではなく、磁性シート２１６ｂ上に形成してもよい。二次巻線２１５ｂと磁性シート２１６ｂとの間に、二次巻線２１５ｂの絶縁性を高める混成シートを介挿してもよい。また、各構成要素の寸法は、後述する六実施形態に準ずる。
図１１は、本発明に係る多層積層回路基板の第六実施形態を示す分解斜視図である。図１２は、積層後の図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板は、積層トランス２３０を除き、第一及び第三実施形態と同じである。したがって、積層トランス２３０についてのみ説明する。
積層トランス２３０は、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ａ及び周縁磁性パターン２３２ａと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ａとからなる一次巻線形成用の混成シート２３４ａと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｂ及び周縁磁性パターン２３２ｂと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｂとからなる二次巻線形成用の混成シート２３４ｂと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｃ及び周縁磁性パターン２３２ｃと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｃとからなる一次巻線形成用の混成シート２３４ｃと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｄ及び周縁磁性パターン２３２ｄと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｄとからなる二次巻線形成用の混成シート２３４ｄと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｅ及び周縁磁性パターン２３２ｅと中央及び周縁以外の中央に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｅとからなる二次巻線保護用の混成シート２３４ｅと、誘電パターン２３３ａの一方の面上かつ中央の周囲に位置する一次巻線２３５ａと、誘電パターン２３３ｂの一方の面上かつ中央の周囲に位置する二次巻線２３５ｂと、誘電パターン２３３ｃの一方の面上かつ中央の周囲に位置する一次巻線２３５ｃと、誘電パターン２３３ｄの一方の面上かつ中央の周囲に位置する二次巻線２３５ｄと、混成シート２３４ａ〜２３４ｅ、一次巻線２３５ａ，２３５ｃ及び二次巻線２３５ｂ，２３５ｄを挟持するとともに中央磁性パターン２３１ａ〜２３１ｅ及び周縁磁性パターン２３２ａ〜２３２ｅを介して互いに接する一対の磁性シート２３６ａ，２３６ｂとを備えたものである。
すなわち、一次巻線２３５ａは誘電パターン２３３ｂの他方の面上に位置し、二次巻線２３５ｂは誘電パターン２３３ｂの一方の面上に位置し、二次巻線２３５ｂは誘電パターン２３３ｃの他方の面上に位置し、一次巻線２３５ｃは誘電パターン２３３ｃの一方の面上に位置し、一次巻線２３５ｃは誘電パターン２３３ｄの他方の面上に位置し、二次巻線２３５ｄは誘電パターン２３３ｄの一方の面上に位置する、と言い換えることができる。
混成シート２３４ａ〜２３４ｃ及び磁性シート２３６ａには、一次巻線２３５ａ，２３５ｃを接続するスルーホール２４０，２４１，２４２が設けられている。混成シート２３４ａ〜２３４ｄ及び磁性シート２３６ａには、二次巻線２３５ｂ，２３５ｄを接続するスルーホール２４３，２４４，２４５が設けられている。磁性シート２３６ａの下面には、一次巻線用の外部電極２４６，２４７及び二次巻線用の外部電極２４８，２４９が設けられている。スルーホール２４０〜２４５内には導電体が充填されている。中央磁性パターン２３１ａ〜２３１ｅ、周縁磁性パターン２３２ａ〜２３２ｅ及び磁性シート２３６ａ，２３６ｂが、積層トランス２３０のコアとなっている。
なお、図１１及び図１２は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線２３５ａ，２３５ｃ及び二次巻線２３５ｂ，２３５ｄの巻数やスルーホール２４０〜２４５の位置が、図１１と図１２とで対応していない。また、図１２では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
各構成要素の実際の寸法を例示する。磁性シート２３６ａ，２３６ｂは、膜厚が１００μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。混成シート２３４ａ〜２３４ｅは、膜厚が５０μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。一次巻線２３５ａ，２３５ｃ及び二次巻線２３５ｂ，２３５ｄは、膜厚が１５μｍ、線幅が２００μｍである。積層トランス２１０，２３０を構成するシートの積層枚数は、１０〜５０枚程度が実用的である。
積層トランス２３０の一次側では、外部電極２４６→スルーホール２４２→一次巻線２３５ｃ→スルーホール２４１→一次巻線２３５ａ→スルーホール２４０→外部電極２４７、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス２３０の二次側では、外部電極２４９→スルーホール２４５→二次巻線２３５ｄ→スルーホール２４４→二次巻線２３５ｂ→スルーホール２４３→外部電極２４８、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線２３５ａ，２３５ｃを流れる電流は、中央磁性パターン２３１ａ〜２３１ｅ、周縁磁性パターン２３２ａ〜２３２ｅ及び磁性シート２３６ａ，２３６ｂに磁束２５０（図１２）を発生させる。その磁束２５０は、巻数比に応じた起電力を二次巻線２３５ｂ，２３５ｄに発生させる。このようにして、積層トランス２３０が動作する。
積層トランス２３０では、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄとの間が非磁性体層（誘電パターン２３３ｂ〜２３３ｄ）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄ上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線２３５ａ同士、一次巻線２３５ｃ同士、二次巻線２３５ｂ同士及び二次巻線２３５ｄ同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄとの間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電パターン２３４ｂ〜２３４ｄが介在することによって、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄとの絶縁性も高まる。
また、混成シート２３４ａは、中央磁性パターン２３１ａ及び周縁磁性パターン２３２ａの膜厚と、誘電パターン２３３ａの膜厚とが等しくなっている。混成シート２３４ｂ〜２３４ｅも同様である。そのため、混成シート２３４ａ〜２３４ｅの膜厚がどこでも一定になるので、混成シート２３４ａ〜２３４ｅを挟持する一対の磁性シート２３６ａ，２３６ｂも平坦になる。
なお、本発明は、言うまでもなく、上記第一乃至第六実施形態に限定されるものではない。例えば、各シートの枚数、一次巻線及び二次巻線の本数は幾つでもよい。一次巻線及び二次巻線の形状は、螺旋状に限らず、Ｌ字状のものを多数重ねたものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
本発明の多層積層回路基板によれば、積層トランスの軽く小さく薄いという利点を十分に生かすことにより、電子機器の更なる小型化を実現することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【技術分野】
本発明は、半導体技術分野における多層積層回路基板に関し、詳しくは電磁気的な特性を有するシートを積層してコイル及びコアを形成した積層トランスを内蔵したものに関する。
【背景技術】
近年、電子機器の小型化の急速な進展に伴い、軽く小さく、しかも薄い積層トランスが注目されている。図１３は、従来の積層トランスを示す分解斜視図である。図１４は、積層後の図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
従来の積層トランス８０は、一次巻線８１ａ，８１ｃが形成された一次巻線用の磁性シート８２ｂ，８２ｄと、二次巻線８１ｂ，８１ｄが形成された二次巻線用の磁性シート８２ｃ，８２ｅと、磁性シート８２ｂ〜８２ｅを挟持する磁性シート８２ａ，８２ｇとを備えたものである。
また、磁性シート８２ｅと磁性シート８２ｇとの間には、磁気飽和特性を改善するための磁性シート８２ｆが介挿されている。磁性シート８２ａ〜８２ｅには、一次巻線８１ａ，８１ｃを接続するスルーホール９０，９１，９２及び二次巻線８１ｂ，８１ｄを接続するスルーホール９３，９４，９５が設けられている。磁性シート８２ａの下面には、一次巻線用の外部電極９６，９７及び二次巻線用の外部電極９８，９９が設けられている。スルーホール９０〜９６内には導電体が充填されている。磁性シート８２ａ〜８２ｇが積層トランス８０のコアとなっている。
なお、図１３及び図１４は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線８１ａ，８１ｃ及び二次巻線８１ｂ，８１ｄの巻数やスルーホール９０〜９６の位置が、図１３と図１４とで対応していない。
積層トランス８０の一次側では、外部電極９６→スルーホール９２→一次巻線８１ｃ→スルーホール９１→一次巻線８１ａ→スルーホール９０→外部電極９７、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス８０の二次側では、外部電極９９→スルーホール９５→二次巻線８１ｄ→スルーホール９４→二次巻線８１ｂ→スルーホール９３→外部電極９８、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線８１ａ，８１ｃを流れる電流は、磁性シート８２ａ〜８２ｇに磁束８５（図１４）を発生させる。その磁束８５は、巻数比に応じた起電力を二次巻線８１ｂ，８１ｄに発生させる。このようにして、積層トランス８０が動作する。
ここで、一次巻線８１ａ，８１ｃの自己インダクタンスをＬ１、二次巻線８１ｂ，８１ｄの自己インダクタンスをＬ２、一次巻線８１ａ，８１ｃと二次巻線８１ｂ，８１ｄとの相互インダクタンスをＭとすると、電磁結合係数ｋは次式で定義される。
ｋ＝｜Ｍ｜／√（Ｌ１・Ｌ２） （ｋ≦１）
電磁結合係数ｋは、トランス性能の指標の一つであり、大きいほど洩れ磁束（洩れインダクタンス）が少ないので電力変換効率が高い。
〔解決すべき課題〕
積層トランス８０は、例えば個別部品として、プリント配線板に実装されていた。しかしながら、このような従来技術では、電子機器の更なる小型化の要求に、応えることが難しくなりつつある。
また、積層トランス８０では、一次巻線８１ａ，８１ｃと二次巻線８１ｂ，８１ｄとの間が磁性体層（磁性シート８２ｃ〜８２ｅ）であることにより、洩れ磁束８６（図１４）が発生するので、十分な電磁結合係数ｋを得られなかった。この問題を解決するために、スクリーン印刷又はペースト塗布によって一次巻線８１ａ，８１ｃ上及び二次巻線８１ｂ，８１ｄ上に誘電体層（図示せず）を設け、この誘電体層から拡散する物質によって磁性体層の透磁率を小さくする技術（以下「従来の積層トランス」という。）が考えられる。
しかしながら、この従来の積層トランスでは、一次巻線８１ａ，８１ｃ上及び二次巻線８１ｂ，８１ｄ上に塗布された誘電体ペーストに、一次巻線８１ａ，８１ｃ及び二次巻線８１ｂ，８１ｄから導電性物質（例えばＡｇ粒子）が拡散することにより、一次巻線８１ａ同士、一次巻線８１ｃ同士、二次巻線８１ｂ同士、及び二次巻線８１ｄ同士の絶縁性が低下するおそれがあった。ペーストは、例えば有機溶媒などによって液体状になっているので、物質が拡散しやすいためである。
また、誘電体層を設けて洩れ磁束を減らしたとしても、一次巻線８１ａ，８１ｃと二次巻線８１ｂ，８１ｄとの間隔が「磁性体層＋誘電体層」になって広くなる。このことは、その間隔に洩れ磁束が入り込みやすくなるので、逆に電磁結合係数ｋを小さくする方向に作用する。したがって、従来の積層トランスでは、電磁結合係数ｋを大きくすることが極めて困難であった。
〔発明の目的〕
そこで、本発明の主な目的は、積層トランスの軽く小さく薄いという利点を十分に生かすことにより、電子機器の更なる小型化を実現する技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数を増大できる積層トランスを提供することにある。
【発明の開示】
本発明に係る多層積層回路基板は、磁性シートと一次巻線及び二次巻線と非磁性体からなる誘電シートとを積層してなる積層トランスを内蔵するとともに、回路パターンが形成された配線シートを備えたものである）。また、好ましい実施形態では、配線シートは積層トランスの上又は下に積層された、又は配線シートの一部に積層トランスが設けられた、としてもよい。更に、積層部品が形成された積層部品シートを更に備えた、又は厚膜及びチップ受動素子並びにチップ能動素子が表面に実装された、としてもよい。このとき、厚膜若しくはチップ受動素子又はチップ能動素子が表面に実装された、としてもよい。なお、ここでいう「非磁性体」とは、少なくとも磁性シートよりも小さい透磁率を有する物質という意味である。「誘電シート」とは、少なくとも磁性シートよりも大きい抵抗率を有するシートという意味であり、誘電体シート又は絶縁シートと呼んでもよい。
従来技術では、積層トランスを個別部品としてプリント配線板に実装していたが、積層トランスのパッケージを小型にすることも、積層トランスと他の部品との配線を縮小することも限界に達していた。そこで、本発明では、積層トランスを多層積層回路基板に内蔵させることにした。その結果、多層積層回路基板をパッケージングするので、積層トランスのパッケージが省略される。しかも、積層方向に配線できることから、配線の占有面積が減少するので、積層トランスと他の部品との配線も最小限になる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板に内蔵された積層トランスは、次の積層体を備えたものである。その積層体は、第一の磁性シートと、この第一の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第一の誘電シートと、この第一の誘電シート上の貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、この第一の巻線上に積層されるとともに第一の誘電シートの周縁及び貫通孔で第一の磁性シートに接する第二の磁性シートと、この第二の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第二の誘電シートと、この第二の誘電シート上の貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、この第二の巻線上に積層されるとともに第二の誘電シートの周縁及び貫通孔で第二の磁性シートに接する第三の磁性シートとを含んでなる。また、望ましくは、この積層体が更に複数積層され、上端を除く第三の磁性シートがその上の積層体で第一の磁性シートとして兼用され、複数の一次巻線同士及び複数の二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールが磁性シート及び誘電シートに設けられた、としてもよい。
誘電シートは、巻線上に誘電体ペーストを塗布して形成された誘電体層に比べて、次の利点を有する。▲１▼．固形のシート状であるので、すなわちペースト状ではないので、巻線の有無に関係なく膜厚が均一になる。そのため、巻線の有る部分でも、十分な膜厚を確保できる。▲２▼．ペースト状ではないので、巻線からの拡散物質は極めて少ない。そのため、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性を劣化させることがない。
また、望ましくは、誘電シートの中央に貫通孔を設け、誘電シートの大きさを磁性シートよりも小さくしている。これにより、誘電シートを一対の磁性シートで挟持すると、誘電シートの中央及び周縁で磁性シート同士が接するので、磁性シートのコアが形成される。一次巻線と二次巻線との間には、誘電シートが介在しているので、絶縁性にも優れる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板に内蔵された積層トランスは、中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる誘電シートと、この誘電シートの一方の面上かつ貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、誘電シートの他方の面上かつ貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、誘電シート、第一の巻線及び第二の巻線を挟持するとともに誘電シートの周縁及び貫通孔で互いに接する一対の磁性シートとを備えたものである。
望ましくは、誘電シートは一枚でも積層した複数枚でもよい。一次巻線と二次巻線とが誘電シートを挟んで対向していれば、誘電シートの一方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置し、他方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置してもよい。誘電シートが複数枚である場合は、これらの誘電シートを挟んで一次巻線及び二次巻線を複数本設けることができる。このとき、これらの一次巻線同士及び二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールを、誘電シートに設けてもよい。
従来の積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が磁性体層になっているため、この磁性体層に洩れ磁束が発生することにより、電磁結合係数が小さくなっていた。そこで、本発明における積層トランスでは、まず一次巻線と二次巻線との間を非磁性体層（誘電シート）とした。これだけではコアを形成できないので、誘電シートの中央に貫通孔を設けて、この貫通孔と誘電シートの周縁とで一対の磁性シートを接触させることにより、コアを形成した。したがって、本発明における積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層（誘電シート）であるので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。
また、好ましい実施形態では、誘電シートの周縁に収められた磁性枠と、貫通孔に収められた磁心とを更に備え、一対の磁性シートが誘電シートを挟持するとともに磁性枠及び磁心を介して互いに接する、としてもよい。この場合も、誘電シートは、一枚でも複数枚（積層）でもよい。誘電シートが複数枚であるときは、これらの誘電シートを挟んで一次巻線及び二次巻線が複数本設けられる。このとき、これらの一次巻線同士及び二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールを、誘電シートに設けてもよい。
望ましくは、第一の磁性シートと第二の磁性シートとの間に、誘電シートが挟まれており、また、誘電シートの両面には、それぞれ一次巻線と二次巻線とが位置している。そして、誘電シートの周縁には磁性枠が収まり、誘電シートの中央の貫通孔には磁心が収まっている。そのため、一対の磁性シートは、誘電シートの周縁及び中央での窪みが少ない。したがって、一対の磁性シートをあまり屈曲させなくてもよいので、製造が容易である。しかも、磁路の断面積を十分にとれるので、磁気飽和特性も向上する。この作用は、誘電シートの積層枚数が多い程、顕著に現われる。
特に、磁性枠の厚み（複数枚ならば総和）と磁心の厚み（複数枚ならば総和）と誘電シートの厚み（複数枚ならば総和）とを一致させると、極めて平坦な積層トランスが得られる。したがって、積層トランスの上に配線シートを積層しても、配線シートの歪みが抑えられるので、配線シートの信頼性が向上する。
また、好ましい実施形態では、磁性枠及び磁心が支持部を介して互いに連結された磁性シートからなる、としてもよい。この場合は、磁性枠及び磁心を同時に形成でき、しかも積層時の位置合わせも同時にできる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板に内蔵された積層トランスは、中央及び周縁を磁性パターンとし中央及び周縁以外の部分を非磁性体からなる誘電パターンとした混成シートと、誘電パターンの一方の面上かつ中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、誘電パターンの他方の面上かつ中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、混成シート、第一の巻線及び第二の巻線を挟持するとともに磁性パターンを介して互いに接する一対の磁性シートとを備えたものである。
望ましくは、混成シートは一枚でも積層した複数枚でもよい。一次巻線と二次巻線とが混成シートの誘電パターンを挟んで対向していれば、混成シートの一方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置し、他方の面に一次巻線と二次巻線とを交互に配置してもよい。混成シートが複数枚である場合は、これらの混成シートを挟んで一次巻線及び二次巻線を複数本設けることができる。このとき、これらの一次巻線同士及び二次巻線同士をそれぞれ接続するスルーホールを、混成シートに設けてもよい。
従来の積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が磁性体層になっているため、この磁性体層に洩れ磁束が発生することにより、電磁結合係数が小さくなっていた。そこで、本発明における積層トランスでは、まず一次巻線と二次巻線との間を非磁性体層（誘電パターン）とした。これだけではコアを形成できないので、混成シートの中央及び周縁を磁性パターンとし、この磁性パターンで一対の磁性シートを接触させることにより、コアを形成した。したがって、本発明における積層トランスでは、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層（誘電パターン）であるので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。
また、好ましい実施形態では、前述の混成シートを第一の巻線又は第二の巻線と磁性シートとの間に介挿してもよい。この混成シートは、一次巻線又は二次巻線の絶縁性を高める働きをする。
好ましい実施形態では、混成シートは、磁性パターンの膜厚と誘電パターンの膜厚とが等しい、としてもよい。この場合は、混成シートの膜厚がどこでも一定になるので、混成シートを挟持する一対の磁性シートも平坦になる。したがって、積層トランスの上に配線シートを積層しても、配線シートの歪みが抑えられるので、配線シートの信頼性が向上する。
本発明に係る多層積層回路基板によれば、積層トランスを内蔵することにより、積層トランスのパッケージを省略できるとともに、積層トランスと他の部品との配線も最小限にできる。したがって、積層トランスの軽く小さく薄いという利点を十分に生かすことができるので、電子機器の更なる小型化を実現できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、誘電シート上に巻線を配置したことにより、巻線の有る部分でも、誘電体層の膜厚を十分に確保できる。しかも、誘電シートは固形であってペースト状ではないので、巻線から誘電シートへの拡散物質が極めて少ないため、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性を劣化させることもない。したがって、巻線相互の絶縁性を大幅に向上させることができる。しかも、中央に貫通孔を設けた誘電シートを一対の磁性シートで挟持することにより、誘電シートの中央及び周縁で磁性シート同士が接するので、磁性シートからなるコアを単純な構成かつ簡単な方法で形成できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、一次巻線と二次巻線との間を誘電シートとし、誘電シートの中央に貫通孔を設けて、この貫通孔と誘電シートの周縁とで一対の磁性シートを接触させてコアを形成したことにより、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層である積層トランスを実現できたので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数を増大できる。更に、従来の磁性シートに代わって誘電シートが介在することによって、一次巻線と二次巻線との絶縁性も向上できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、これに加え、誘電シートを挟持する一対の磁性シートが誘電シートの周縁及び貫通孔で互いに接することにより、磁性シート自体が磁心及び磁性枠として機能するので、部品点数を削減できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、誘電シートの周縁に磁性枠が収められ、誘電シートの中央の貫通孔に磁心が収められ、これらを一対の磁性シートが挟持していることにより、誘電シートの周縁及び中央での磁性シートの屈曲を低減できる。したがって、磁性シートをあまり又は全く屈曲させなくてもよいので、製造を容易化できる。しかも、磁路の断面積を十分にとれるので、磁気飽和特性も向上できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、磁性枠及び磁心が支持部を介して連結された磁性シートからなるので、磁性枠及び磁心を同時に形成でき、しかも積層時の位置合わせも同時にできるので、製造を容易化できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、一次巻線と二次巻線との間を混成シートの誘電パターンとし、混成シートの中央及び周縁を磁性パターンとし、この磁性パターンで一対の磁性シートを接触させてコアを形成したことにより、一次巻線と二次巻線との間が非磁性体層である積層トランスを実現できたので、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線上及び二次巻線上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線同士及び二次巻線同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線と二次巻線との間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数を増大できる。更に、従来の磁性シートに代わって誘電パターンが介在することによって、一次巻線と二次巻線との絶縁性も向上できる。
また、誘電パターンと磁性パターンとの両方が一枚の混成シートに形成されていることにより、誘電体のみからなる誘電シートと磁性体のみからなる磁性シートとを積層して同じ構造を形成する場合に比べて、シート枚数を少なくできるとともに、積層方法も簡略化できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、これに加え、前述の混成シートと同じものを一次巻線又は二次巻線と磁性シートとの間に介挿することにより、一次巻線又は二次巻線を電気的に保護できるので、絶縁性を向上できる。
本発明の好ましい実施形態における多層積層回路基板における積層トランスによれば、磁性パターンの膜厚と誘電パターンの膜厚とが等しいことにより、混成シートの膜厚がどこでも一定になるので、混成シートを挟持する一対の磁性シートを平坦にできる。したがって、磁性シート上に回路パターン等を精度よく形成できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る多層積層回路基板の第一実施形態を示す分解斜視図であり、図２は、積層後の図１におけるＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。
図３は、本発明に係る多層積層回路基板の第二実施形態を示す部分断面図であり、図４は、図１の多層積層回路基板の製造方法を示す工程図である。
図５は、本発明に係る多層積層回路基板の第三実施形態を示す分解斜視図であり、図６は、積層後の図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線縦断面図である。
図７は、本発明に係る多層積層回路基板の第四実施形態を示す分解斜視図であり、図８は、積層後の図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線縦断面図である。
図９は、本発明に係る多層積層回路基板の第五実施形態を示す分解斜視図であり、図１０は、積層後の図９におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。
図１１は、本発明に係る多層積層回路基板の第六実施形態を示す分解斜視図であり、図１２は、積層後の図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線縦断面図である。
図１３は、従来の積層トランスを示す分解斜視図であり、図１４は、積層後の図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
図１は、本発明に係る多層積層回路基板の第一実施形態を示す分解斜視図である。図２は、積層後の図１におけるＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板１０Ａは、積層トランス１０と、積層部品が形成された積層部品シート３０と、回路パターンが形成された配線シート５０とが、この順に積層されたものである。多層積層回路基板１０Ａでは、積層トランス１０を内蔵することにより、積層トランス１０のパッケージが省略されるとともに、積層トランス１０と他の部品との配線も最小限になっている。その理由は、多層積層回路基板１０Ａ全体をパッケージングするので、積層トランス１０のパッケージが不要となるためである。及び、積層方向に配線できることから、配線の占有面積が減少するので、積層トランス１０と他の部品との配線も最小限になるからである。また、積層トランス１０は、後述する第三実施形態のように、配線シートの一部に設けてもよい。
積層トランス１０は積層体１５ａを備えたものである。積層体１５ａは、磁性シート１１ａと、磁性シート１１ａ上に積層されるとともに中央に貫通孔１２ａが形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１３ａと、誘電シート１３ａ上の貫通孔１２ａの周囲に位置する一次巻線１４ａと、一次巻線１４ａ上に積層されるとともに誘電シート１３ａの周縁及び貫通孔１２ａで磁性シート１１ａに接する磁性シート１１ｂと、磁性シート１１ｂ上に積層されるとともに中央に貫通孔１２ｂが形成された非磁性体からなる二次巻線形成用の誘電シート１３ｂと、誘電シート１３ｂ上の貫通孔１２ｂの周囲に位置する二次巻線１４ｂと、二次巻線１４ｂ上に積層されるとともに誘電シート１３ｂの周縁及び貫通孔１２ｂで磁性シート１１ｂに接する磁性シート１１ｃとからなる。
また、磁性シート１１ａ，１１ｂ及び誘電シート１３ａ，１３ｂには、一次巻線１４ａを接続するスルーホール１５，１６及び二次巻線１４ｂを接続するスルーホール１７，１８が設けられている。配線シート５０の上面には、一次巻線用の外部電極１９，２０及び二次巻線用の外部電極２１，２２が設けられている。スルーホール１５〜１８内には導電体が充填されている。磁性シート１１ａ〜１１ｃは、積層トランス１０のコアとなっている。
積層部品シート３０は、二次巻線１４ｂで高周波ノイズを遮断するためのローパスフィルタを例示したものである。つまり、積層部品シート３０は、積層トランス１０との電気的及び磁気的絶縁性を高めるための誘電シート１３ｃと、磁性シート１１ｄ，１１ｅ及びコイル巻線３１からなる積層インダクタ３２と、高誘電率の誘電シート１３ｄ及び平行平板電極３３ａ，３３ｂからなる積層コンデンサ３４とを備えている。コイル巻線３１に流れる電流は、磁性シート１１ｄ，１１ｅに磁束３５（図２）を発生させる。平行平板電極３３ａ，３３ｂ間に印加される電圧は、平行平板電極３３ａ，３３ｂに電荷を蓄積させる。
配線シート５０は、絶縁基板としての誘電シート１３ｅの上面に、積層トランス１０の外部電極１９〜２２、配線ライン５１、部品ランド５２、積層抵抗器５３等が形成されたものである。部品ランド５２には、チップ部品５４（図２）等が実装される。
なお、図１及び図２は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線１４ａ、二次巻線１４ｂ及びコイル巻線３１の巻数や位置、並びに配線ライン５１、部品ランド５２、積層抵抗器５３等の位置が、図１と図２とで対応していない。また、図２では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
積層トランス１０の一次側では、外部電極１９→スルーホール１５→一次巻線１４ａ→スルーホール１６→外部電極２０、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス１０の二次側では、外部電極２１→スルーホール１７→二次巻線１４ｂ→スルーホール１８→コイル巻線３１→スルーホール２３→外部電極２２、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線１４ａを流れる電流は、磁性シート１１ａ〜１１ｃに磁束２４（図２）を発生させる。その磁束２４は、巻数比に応じた起電力を二次巻線１４ｂに発生させる。このようにして、積層トランス１０が動作する。なお、磁束２４は、誘電シート１３ｃが介在しているので、磁束３５と干渉することがない。
また、誘電シート１３ａ〜１３ｂは、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂの絶縁性を高めている。主に、誘電シート１３ａは外部と一次巻線１４ａとの間、誘電シート１３ｂは一次巻線１４ａと二次巻線１４ｂとの間、それぞれの絶縁性を高めている。
積層トランス１０では、誘電シート１３ａ上に一次巻線１４ａが配置され、誘電シート１３ｂ上に二次巻線１４ｂが配置されている。誘電シート１３ａ，１３ｂは、巻線上に誘電体ペーストを塗布して直接形成された誘電体層に比べて、次の利点を有する。▲１▼．固形のシート状であるので、すなわちペースト状ではないので、巻線の有無に関係なく膜厚が均一になる。そのため、巻線の有る部分でも、十分な膜厚を確保できる。便宜上、図２では、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂの下の誘電シート１３ａ，１３ｂを窪ませて示している。しかし、実際には、図３に示すように、誘電シート１３ａ，１３ｂの膜厚は巻線の有無に関係なく均一になる。▲２▼．ペースト状ではないので、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂからの拡散物質は極めて少ない。そのため、一次巻線１４ａ同士及び二次巻線１４ｂ同士の絶縁性を劣化させることがない。
なお、誘電シート１３ａ上に一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂの両方を形成することにより、磁性シート１１ｃ及び誘電シート１３ｂを省略することもできる。また、二次巻線１４ｂと外部との間の絶縁性を高めるために、誘電シート１３ｂと磁性シート１１ｃとの間に、誘電シートを介挿してもよい。
図３は、本発明に係る多層積層回路基板の第二実施形態を示す部分断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１及び図２と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の多層積層回路基板における積層トランス６０は、積層体１５ａの上に更に積層体１５ｂ，…が積層されている。磁性シート１１ｃは、積層体１５ａ，１５ｂの両方で兼用されている。積層体１５ｂは、積層体１５ａと同じように、磁性シート１１ｃ，１１ｆ，１１ｇ、誘電シート１３ｆ，１３ｇ、一次巻線１４ｃ及び二次巻線１４ｄを備えている。また、図示しないが、一次巻線１４ａ，１４ｃ，…同士及び二次巻線１４ｂ，１４ｄ，…同士をそれぞれ接続するスルーホールが、磁性シート１１ａ，…及び誘電シート１３ａ，…に設けられている。
誘電シート１３ａ，…は、一次巻線１４ａ，１４ｃ及び二次巻線１４ｂ，１４ｄの絶縁性を高めている。主に、誘電シート１３ａは外部と一次巻線１４ａとの間、誘電シート１３ｂは一次巻線１４ａと二次巻線１４ｂとの間、誘電シート１３ｆは二次巻線１４ｂと一次巻線１４ｃとの間、誘電シート１３ｇは一次巻線１４ｃと二次巻線１４ｄとの間、それぞれの絶縁性を高めている。本実施形態における積層トランス６０も、第一実施形態における積層トランス１０と同様の作用及び効果を奏する。
ここで、各構成要素の実際の寸法を例示する。磁性シート１１ａ，…は、膜厚が８０μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。誘電シート１３ａ，…は、膜厚が４０μｍ、幅が７ｍｍ、奥行きが５ｍｍである。一次巻線１４ａ，…及び二次巻線１４ｂ，…は、膜厚が１２μｍ、線幅が２００μｍ、線間が１５０μｍである。積層トランス１０，６０を構成するシートの積層枚数は、１０〜５０枚程度が実用的である。
図４は、図１の多層積層回路基板の製造方法を示す工程図である。以下、図１及び図４に基づき説明する。
まず、磁性体スラリーを作成する（工程６１）。磁性材料は例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系である。続いて、ドクターブレード法を用いてＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム上に磁性体スラリーを載置することにより、磁性体シートを成形する（工程６２）。続いて、この磁性体シートを切断することにより、磁性シート１１ａ〜１１ｅを得る（工程６３）。同様に、低誘電率及び高誘電率の非磁性体スラリーを別々に作成する（工程６４）。続いて、ドクターブレード法を用いてＰＥＴフィルム上に非磁性体スラリーを載置することにより、非磁性体シートを成形する（工程６５）。続いて、この非磁性体シートを切断することにより、誘電シート１３ｃ〜１３ｅを得る（工程６６）。誘電シート１３ｃ，１３ｅは低誘電率とし、誘電シート１３ｄは高誘電率とする。
別途、低誘電率の非磁性体ペースト（ガラスペースト）を作成する（工程６７）。続いて、スクリーン印刷法を用いて非磁性体ペーストをＰＥＴフィルム上に載置することにより、誘電シート１３ａ，１３ｂを作成する（工程６８）。続いて、誘電シート１３ａ〜１３ｅ及び磁性シート１１ａ〜１１ｅに対し、プレス等によりスルーホール１５，…を形成する（工程６９）。続いて、誘電シート１３ｅにのみ抵抗体ペーストをスクリーン印刷することにより、積層抵抗器５３を形成する（工程７０）。続いて、Ａｇ系導電ペーストをスクリーン印刷することにより、一次巻線１４ａ及び二次巻線１４ｂ、コイル巻線３１、配線ライン５１、部品ランド５２等を形成するとともに、スルーホール１５，…に導電体を充填する（工程７１）。
続いて、工程７１で得られた磁性シート１１ａ〜１１ｅ及び誘電シート１３ａ〜１３ｅをＰＥＴフィルムから剥がして積層し、これらを静水圧プレスを用いて密着させて多層積層回路基板１０Ａとする（工程７２）。続いて、この多層積層回路基板１０Ａを所定の大きさに切断する（工程７３）。最後に、９００℃前後で同時焼成を行う（工程７４）。
なお、後述する各実施形態における多層積層回路基板の製造方法も、本実施形態に準ずる。したがって、後述する実施形態では、製造方法の説明を省略する。
図５は、本発明に係る多層積層回路基板の第三実施形態を示す分解斜視図である。図６は、積層後の図５におけるＶＩ−ＶＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板１００は、回路パターンが形成された配線シート１０１上に、積層トランス１１０が積層されたものである。多層積層回路基板１００では、積層トランス１１０を内蔵することにより、積層トランス１１０のパッケージが省略されるとともに、積層トランス１１０と他の部品との配線も最小限になっている。なお、配線シート１０１は、前述した第一実施形態のように、積層トランス１１０の上に積層してもよい。
配線シート１０１は、多数の誘電シート１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，…が積層されたものである。最上層の誘電シート１０２ａの上面には、積層トランス１１０の外部電極１２２〜１２５、配線ライン１０３、部品ランド１０４、積層抵抗器１０５等が形成されている。部品ランド１０４には、チップ部品１０６（図６）等が実装される。内部の誘電シート１０２ｂ，１０２ｃ，…（図６）には、配線ライン１０７、スルーホール１０８、積層抵抗器１０９等が形成されている。なお、配線シート１０１には、図示しない積層コンデンサや積層インダクタが形成されている。
積層トランス１１０は、中央に貫通孔１１１ａが形成され貫通孔１１１ａの周囲に一次巻線１１２が形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１１３と、誘電シート１１３に積層されるとともに中央に貫通孔１１１ｂが形成され貫通孔１１１ｂの周囲に二次巻線１１４が形成された非磁性体からなる二次巻線用の誘電シート１１５と、誘電シート１１３，１１５を挟持するとともに誘電シート１１３，１１５の周縁及び貫通孔１１１ａ，１１１ｂで互いに接する磁性シート１１６，１１７とを備えている。
また、誘電シート１１３，１１４及び磁性シート１１６には、一次巻線１１２を接続するスルーホール１１８，１１９、及び二次巻線１１４を接続するスルーホール１２０，１２１が設けられている。磁性シート１１６の下面には、一次巻線用の外部電極１２２，１２３及び二次巻線用の外部電極１２４，１２５が設けられている。スルーホール１１８〜１２１内には導電体が充填されている。磁性シート１１６，１１７が積層トランス１１０のコアとなっている。
なお、図５及び図６は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線１１２及び二次巻線１１４の巻数及び位置、並びにスルーホール１１８〜１２１、配線ライン１０３、部品ランド１０４、積層抵抗器１０５等の位置が、図５と図６とで対応していない。また、図６では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
積層トランス１１０の一次側では、外部電極１２２→スルーホール１１８→一次巻線１１２→スルーホール１１９→外部電極１２３、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス１１０の二次側では、外部電極１２４→スルーホール１２０→二次巻線１１４→スルーホール１２１→外部電極１２５、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線１１２を流れる電流は、磁性シート１１６，１１７に磁束１２６（図６）を発生させる。その磁束１２６は、巻数比に応じた起電力を二次巻線１１４に発生させる。このようにして、積層トランス１１０が動作する。
積層トランス１１０では、一次巻線１１２と二次巻線１１４との間が非磁性体層（誘電シート１１５）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線１１２及び二次巻線１１４上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線１１２同士及び二次巻線１１４同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線１１２と二次巻線１１４との間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電シート１１５が介在することによって、一次巻線１１２と二次巻線１１４との絶縁性も高まる。
本実施形態における積層トランス１１０は、誘電シート１１３，１１４の積層枚数が少ない場合に好適である。なぜなら、誘電シート１１３，１１４の積層枚数が少ないと、磁性シート１１６，１１７の屈曲部での曲率が小さくなるので、製造が容易であるとともに、中央及び周縁での磁性体層の厚みも十分に得られるからである。
なお、誘電シート１１５の両面に一次巻線１１２及び二次巻線１１４をそれぞれ形成することにより、誘電シート１１３を省略することもできる。二次巻線１１４は、誘電シート１１５上ではなく、磁性シート１１７上に形成してもよい。二次巻線１１４と磁性シート１１７との間に、二次巻線１１２の絶縁性を高める誘電シートを介挿してもよい。誘電シートを複数枚積層した場合には、ところどころに磁性シートを介挿してもよい。また、各構成要素の寸法は、後述する第四実施形態に準ずる。
図７は、本発明に係る多層積層回路基板の第四実施形態を示す分解斜視図である。図８は、積層後の図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板は、積層トランス１３０を除き、第一及び第三実施形態と同じである。したがって、積層トランス１３０についてのみ説明する。
積層トランス１３０は、中央に貫通孔１３１ａが形成され貫通孔１３１ａの周囲に一次巻線１３２ａが形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１３３と、中央に貫通孔１３１ｂが形成され貫通孔１３１ｂの周囲に一次巻線１３２ｂが形成された非磁性体からなる一次巻線用の誘電シート１３４と、誘電シート１３３に積層されるとともに中央に貫通孔１３５ａが形成され貫通孔１３５ａの周囲に二次巻線１３６ａが形成された非磁性体からなる二次巻線用の誘電シート１３７と、誘電シート１３４に積層されるとともに中央に貫通孔１３５ｂが形成され貫通孔１３５ｂの周囲に二次巻線１３６ｂが形成された非磁性体からなる二次巻線用の誘電シート１３８と、誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８の周縁に収まる磁性枠１３９ａ，１３９ｂと、貫通孔１３１ａ，１３１ｂ，１３５ａ，１３５ｂに収まる磁心１４０ａ，１４０ｂと、誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８を挟持するとともに磁性枠１３９ａ，１３９ｂ及び磁心１４０ａ，１４０ｂを介して互いに接する磁性シート１４１，１４２とを備えている。
また、磁性枠１３９ａと磁心１４０ａとは、四本の支持部１４３ａを介して接続され、磁性シート１４４を構成している。磁性枠１３９ｂと磁心１４０ｂとは、四本の支持部１４３ｂを介して接続され、磁性シート１４５を構成している。誘電シート１３７と磁性シート１４４との間には、誘電シート１３７と同じ大きさで中央に貫通孔１４６ａが形成された二次巻線保護用の誘電シート１４７が介挿されている。誘電シート１３８と磁性シート１４５との間には、誘電シート１３８と同じ大きさで中央に貫通孔１４６ｂが形成された二次巻線保護用の誘電シート１４８が介挿されている。ここでいう「巻線保護」とは、巻線の絶縁性を高めるという意味である。
誘電シート１３３，１３４，１３７，１４７及び磁性シート１４１には、一次巻線１３２ａ，１３２ｂを接続するスルーホール１４９，１５０，１５１が設けられている。誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８，１４７及び磁性シート１４１には、二次巻線１３６ａ，１３６ｂを接続するスルーホール１５２，１５３，１５４が設けられている。磁性シート１４１の下面には、一次巻線用の外部電極１５５，１５６及び二次巻線用の外部電極１５７，１５８が設けられている。スルーホール１４９〜１５４内には導電体が充填されている。磁性シート１４１，１４２，１４４，１４５が積層トランス１３０のコアとなっている。
なお、図７及び図８は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線１３２ａ，１３２ｂ及び二次巻線１３６ａ，１３６ｂの巻数やスルーホール１４９〜１５４の位置が、図７と図８とで対応していない。また、図７では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
各構成要素の実際の寸法を例示する。磁性シート１４１，１４２，１４４，１４５は、膜厚が１００μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。誘電シート１３３，１３４，１３７，１３８，１４７，１４８は、膜厚が３３μｍ、幅が７ｍｍ、奥行きが５ｍｍである。一次巻線１３２ａ，１３２ｂ及び二次巻線１３６ａ，１３６ｂは、膜厚が１５μｍ、線幅が２００μｍである。積層トランス１１０，１３０を構成するシートの積層枚数は、１０〜５０枚程度が実用的である。
積層トランス１３０の一次側では、外部電極１５６→スルーホール１５１→一次巻線１３２ａ→スルーホール１５０→一次巻線１３２ｂ→スルーホール１４９→外部電極１５５、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス１３０の二次側では、外部電極１５７→スルーホール１５４→二次巻線１３６ａ→スルーホール１５３→二次巻線１３６ｂ→スルーホール１５２→外部電極１５８、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線１３２ａ，１３２ｂを流れる電流は、磁性シート１４１，１４２，１４４，１４５に磁束１５９（図８）を発生させる。その磁束１５９は、巻数比に応じた起電力を二次巻線１３６ａ，１３６ｂに発生させる。このようにして、積層トランス１３０が動作する。
積層トランス１３０では、一次巻線１３２ａ，１３２ｂと二次巻線１３６ａ，１３６ｂとの間が非磁性体層（誘電シート１３４，１３７，１３８，１４７）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線１３２ａ，１３２ｂ及び二次巻線１３６ａ，１３６ｂ上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線１３２ａ同士、一次巻線１３２ｂ同士、二次巻線１３６ａ同士、及び二次巻線１３６ｂの絶縁性が劣化することもなく、一次巻線１３２ａ，１３２ｂと二次巻線１３６ａ，１３６ｂとの間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電シート１３７，１３８が介在することによって、一次巻線１３２ａ，１３２ｂと二次巻線１３６ａ，１３６ｂとの絶縁性も高まる。
本実施形態の積層トランス１３０は、誘電シート１３３，…の積層枚数が多い場合に好適である。なぜなら、誘電シート１３３，…の積層枚数が多くても、誘電シート１３３，…の周縁に磁性枠１３９ａ，１３９ｂが収まるとともに、貫通孔１３１ａ，…に磁心１４０ａ，１４０ｂが収まることにより、磁性シート１４１，１４２がほとんど屈曲しないので、製造が容易であるとともに、中央及び周縁での磁性体層の厚みも十分に得られるからである。
なお、磁性枠１３９ａと磁心１４０ａとは、支持部１４３ａで連結せずに、分離してもよい。磁性枠１３９ｂ及び磁心１４０ｂについても同様である。誘電シート１４７，１４８は省略してもよい。磁性シート１４４，１４５はどちらか一方のみとしてもよい。
図９は、本発明に係る多層積層回路基板の第五実施形態を示す分解斜視図である。図１０は、積層後の図１におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板は、積層トランス２１０を除き、第一及び第三実施形態と同じである。したがって、積層トランス２１０についてのみ説明する。
積層トランス２１０は、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２１１ａ及び周縁磁性パターン２１２ａと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２１３ａとからなる混成シート２１４ａと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２１１ｂ及び周縁磁性パターン２１２ｂと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２１３ｂとからなる混成シート２１４ｂと、誘電パターン２１３ａの一方の面上かつ中央の周囲に位置する一次巻線２１５ａと、誘電パターン２１３ｂの一方の面上かつ中央の周囲に位置する二次巻線２１５ｂと、混成シート２１４ａ，２１４ｂ、一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂを挟持するとともに中央磁性パターン２１１ａ，２１１ｂ及び周縁磁性パターン２１２ａ，２１２ｂを介して互いに接する一対の磁性シート２１６ａ，２１６ｂとを備えたものである。すなわち、一次巻線２１５ａは誘電パターン２１３ｂの他方の面上に位置し、二次巻線２１５ｂは誘電パターン２１３ｂの一方の面上に位置する、と言い換えることができる。
また、混成シート２１４ａ，２１４ｂ及び磁性シート２１６ａには、一次巻線２１５ａを接続するスルーホール２１８，２１９、及び二次巻線２１５ｂを接続するスルーホール２２０，２２１が設けられている。磁性シート２１６ａの下面には、一次巻線用の外部電極２２２，２２３及び二次巻線用の外部電極２２４，２２５が設けられている。スルーホール２１８〜２２１内には導電体が充填されている。中央磁性パターン２１１ａ，２１１ｂ、周縁磁性パターン２１２ａ，２１２ｂ及び磁性シート２１６，２１７が、積層トランス２１０のコアとなっている。
なお、図９及び図１０は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂの巻数やスルーホール２１８〜２２１の位置が、図９と図１０とで対応していない。また、図１０では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
積層トランス２１０の一次側では、外部電極２２２→スルーホール２１８→一次巻線２１５ａ→スルーホール２１９→外部電極２２３、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス２１０の二次側では、外部電極２２４→スルーホール２２０→二次巻線２１５ｂ→スルーホール２２１→外部電極２２５、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線２１５ａを流れる電流は、磁性シート２１６ａ，２１６ｂに磁束２２６（図１０）を発生させる。その磁束２２６は、巻数比に応じた起電力を二次巻線２１５ｂに発生させる。このようにして、積層トランス２１０が動作する。
積層トランス２１０では、一次巻線２１５ａと二次巻線２１５ｂとの間が非磁性体層（誘電パターン２１３ｂ）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂ上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線２１５ａ同士及び二次巻線２１５ｂ同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線２１５ａと二次巻線２１５ｂとの間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電パターン２１３ｂが介在することによって、一次巻線２１５ａと二次巻線２１５ｂとの絶縁性も高まる。
また、混成シート２１４ａは、中央磁性パターン２１１ａ及び周縁磁性パターン２１２ａの膜厚と、誘電パターン２１３ｂの膜厚とが等しくなっている。混成シート２１４ｂも同様である。そのため、混成シート２１４ａ，２１４ｂの膜厚がどこでも一定になるので、混成シート２１４ａ，２１４ｂを挟持する一対の磁性シート２１６ａ，２１６ｂも平坦になる。混成シート２１４ａは、一枚のＰＥＴフィルム上に中央磁性パターン２１１ａと周縁磁性パターン２１２ａとをスクリーン印刷で形成し、これをＰＥＴフィルムから剥がしたものである。
なお、混成シート２１４ｂの両面に一次巻線２１５ａ及び二次巻線２１５ｂをそれぞれ形成することにより、混成シート２１４ａを省略することもできる。二次巻線２１５ｂは、混成シート２１４ｂ上ではなく、磁性シート２１６ｂ上に形成してもよい。二次巻線２１５ｂと磁性シート２１６ｂとの間に、二次巻線２１５ｂの絶縁性を高める混成シートを介挿してもよい。また、各構成要素の寸法は、後述する六実施形態に準ずる。
図１１は、本発明に係る多層積層回路基板の第六実施形態を示す分解斜視図である。図１２は、積層後の図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
本実施形態の多層積層回路基板は、積層トランス２３０を除き、第一及び第三実施形態と同じである。したがって、積層トランス２３０についてのみ説明する。
積層トランス２３０は、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ａ及び周縁磁性パターン２３２ａと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ａとからなる一次巻線形成用の混成シート２３４ａと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｂ及び周縁磁性パターン２３２ｂと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｂとからなる二次巻線形成用の混成シート２３４ｂと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｃ及び周縁磁性パターン２３２ｃと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｃとからなる一次巻線形成用の混成シート２３４ｃと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｄ及び周縁磁性パターン２３２ｄと中央及び周縁以外の部分に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｄとからなる二次巻線形成用の混成シート２３４ｄと、中央及び周縁にそれぞれ形成された中央磁性パターン２３１ｅ及び周縁磁性パターン２３２ｅと中央及び周縁以外の中央に形成された非磁性体の誘電パターン２３３ｅとからなる二次巻線保護用の混成シート２３４ｅと、誘電パターン２３３ａの一方の面上かつ中央の周囲に位置する一次巻線２３５ａと、誘電パターン２３３ｂの一方の面上かつ中央の周囲に位置する二次巻線２３５ｂと、誘電パターン２３３ｃの一方の面上かつ中央の周囲に位置する一次巻線２３５ｃと、誘電パターン２３３ｄの一方の面上かつ中央の周囲に位置する二次巻線２３５ｄと、混成シート２３４ａ〜２３４ｅ、一次巻線２３５ａ，２３５ｃ及び二次巻線２３５ｂ，２３５ｄを挟持するとともに中央磁性パターン２３１ａ〜２３１ｅ及び周縁磁性パターン２３２ａ〜２３２ｅを介して互いに接する一対の磁性シート２３６ａ，２３６ｂとを備えたものである。
すなわち、一次巻線２３５ａは誘電パターン２３３ｂの他方の面上に位置し、二次巻線２３５ｂは誘電パターン２３３ｂの一方の面上に位置し、二次巻線２３５ｂは誘電パターン２３３ｃの他方の面上に位置し、一次巻線２３５ｃは誘電パターン２３３ｃの一方の面上に位置し、一次巻線２３５ｃは誘電パターン２３３ｄの他方の面上に位置し、二次巻線２３５ｄは誘電パターン２３３ｄの一方の面上に位置する、と言い換えることができる。
混成シート２３４ａ〜２３４ｃ及び磁性シート２３６ａには、一次巻線２３５ａ，２３５ｃを接続するスルーホール２４０，２４１，２４２が設けられている。混成シート２３４ａ〜２３４ｄ及び磁性シート２３６ａには、二次巻線２３５ｂ，２３５ｄを接続するスルーホール２４３，２４４，２４５が設けられている。磁性シート２３６ａの下面には、一次巻線用の外部電極２４６，２４７及び二次巻線用の外部電極２４８，２４９が設けられている。スルーホール２４０〜２４５内には導電体が充填されている。中央磁性パターン２３１ａ〜２３１ｅ、周縁磁性パターン２３２ａ〜２３２ｅ及び磁性シート２３６ａ，２３６ｂが、積層トランス２３０のコアとなっている。
なお、図１１及び図１２は概略図であるので、厳密に言えば一次巻線２３５ａ，２３５ｃ及び二次巻線２３５ｂ，２３５ｄの巻数やスルーホール２４０〜２４５の位置が、図１１と図１２とで対応していない。また、図１２では、膜厚方向（上下方向）を幅方向（左右方向）よりも拡大して示している。
各構成要素の実際の寸法を例示する。磁性シート２３６ａ，２３６ｂは、膜厚が１００μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。混成シート２３４ａ〜２３４ｅは、膜厚が５０μｍ、幅が８ｍｍ、奥行きが６ｍｍである。一次巻線２３５ａ，２３５ｃ及び二次巻線２３５ｂ，２３５ｄは、膜厚が１５μｍ、線幅が２００μｍである。積層トランス２１０，２３０を構成するシートの積層枚数は、１０〜５０枚程度が実用的である。
積層トランス２３０の一次側では、外部電極２４６→スルーホール２４２→一次巻線２３５ｃ→スルーホール２４１→一次巻線２３５ａ→スルーホール２４０→外部電極２４７、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一方、積層トランス２３０の二次側では、外部電極２４９→スルーホール２４５→二次巻線２３５ｄ→スルーホール２４４→二次巻線２３５ｂ→スルーホール２４３→外部電極２４８、の順又はこの逆の順で電流が流れる。一次巻線２３５ａ，２３５ｃを流れる電流は、中央磁性パターン２３１ａ〜２３１ｅ、周縁磁性パターン２３２ａ〜２３２ｅ及び磁性シート２３６ａ，２３６ｂに磁束２５０（図１２）を発生させる。その磁束２５０は、巻数比に応じた起電力を二次巻線２３５ｂ，２３５ｄに発生させる。このようにして、積層トランス２３０が動作する。
積層トランス２３０では、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄとの間が非磁性体層（誘電パターン２３３ｂ〜２３３ｄ）であることにより、洩れ磁束を抑制できる。しかも、従来の積層トランスと異なり、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄ上に誘電体ペーストを塗布して誘電体層を形成する必要がないので、一次巻線２３５ａ同士、一次巻線２３５ｃ同士、二次巻線２３５ｂ同士及び二次巻線２３５ｄ同士の絶縁性が劣化することもなく、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄとの間隔も広がらない。したがって、巻線相互の絶縁性を維持したまま電磁結合係数ｋを増大できる。これに加え、誘電パターン２３４ｂ〜２３４ｄが介在することによって、一次巻線２３５ａ，２３５ｃと二次巻線２３５ｂ，２３５ｄとの絶縁性も高まる。
また、混成シート２３４ａは、中央磁性パターン２３１ａ及び周縁磁性パターン２３２ａの膜厚と、誘電パターン２３３ａの膜厚とが等しくなっている。混成シート２３４ｂ〜２３４ｅも同様である。そのため、混成シート２３４ａ〜２３４ｅの膜厚がどこでも一定になるので、混成シート２３４ａ〜２３４ｅを挟持する一対の磁性シート２３６ａ，２３６ｂも平坦になる。
なお、本発明は、言うまでもなく、上記第一乃至第六実施形態に限定されるものではない。例えば、各シートの枚数、一次巻線及び二次巻線の本数は幾つでもよい。一次巻線及び二次巻線の形状は、螺旋状に限らず、Ｌ字状のものを多数重ねたものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
本発明の多層積層回路基板によれば、積層トランスの軽く小さく薄いという利点を十分に生かすことにより、電子機器の更なる小型化を実現することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性シートと一次巻線及び二次巻線と非磁性体からなる誘電シートとを積層してなる積層トランスを内蔵するとともに、回路パターンが形成された配線シートを備えた多層積層回路基板。
【請求項２】
前記配線シートは前記積層トランスの上又は下に積層された、
請求項１記載の多層積層回路基板。
【請求項３】
前記配線シートの一部に前記積層トランスが設けられた、
請求項１又は２記載の多層積層回路基板。
【請求項４】
積層部品が形成された積層部品シートを更に備えた、
請求項１乃至３のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項５】
厚膜及びチップ受動素子並びにチップ能動素子が表面に実装された、
請求項１乃至４のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項６】
前記積層トランスは、第一の磁性シートと、この第一の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第一の誘電シートと、この第一の誘電シート上の前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、この第一の巻線上に積層されるとともに前記第一の誘電シートの周縁及び前記貫通孔で前記第一の磁性シートに接する第二の磁性シートと、この第二の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第二の誘電シートと、この第二の誘電シート上の前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、この第二の巻線上に積層されるとともに前記第二の誘電シートの周縁及び前記貫通孔で前記第二の磁性シートに接する第三の磁性シートとを含んでなる積層体を備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項７】
前記積層トランスは、前記積層体が更に複数積層され、上端を除く前記第三の磁性シートがその上の積層体で前記第一の磁性シートとして兼用された、
請求項６記載の多層積層回路基板。
【請求項８】
前記積層トランスは、中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる誘電シートと、この誘電シートの一方の面上かつ前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、前記誘電シートの他方の面上かつ前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、前記誘電シート、前記第一の巻線及び前記第二の巻線を挟持するとともに当該誘電シートの周縁及び前記貫通孔で互いに接する一対の磁性シートとを備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項９】
前記積層トランスは、前記誘電シートの周縁に収められた磁性枠と、前記貫通孔に収められた磁心とを更に備え、前記一対の磁性シートが前記誘電シートを挟持するとともに前記磁性枠及び前記磁心を介して互いに接する、
請求項８記載の多層積層回路基板。
【請求項１０】
前記磁性枠及び前記磁心が支持部を介して互いに連結された磁性シートからなる、
請求項９記載の多層積層回路基板。
【請求項１１】
前記積層トランスは、中央及び周縁を磁性パターンとし前記中央及び周縁以外の部分を非磁性体からなる誘電パターンとした混成シートと、前記誘電パターンの一方の面上かつ前記中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、前記誘電パターンの他方の面上かつ前記中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、前記混成シート、前記第一の巻線及び前記第二の巻線を挟持するとともに前記磁性パターンを介して互いに接する一対の磁性シートとを備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項１２】
前記積層トランスは、中央及び周縁を磁性パターンとし前記中央及び周縁以外の部分を非磁性体からなる誘電パターンとした混成シートが、前記第一の巻線又は前記第二の巻線と前記磁性シートとの間に介挿された、
請求項１１記載の多層積層回路基板。
【請求項１３】
前記混成シートは、前記磁性パターンの膜厚と前記誘電パターンの膜厚とが等しい、
請求項１１又は１２記載の多層積層回路基板。
【請求項１】
磁性シートと一次巻線及び二次巻線と非磁性体からなる誘電シートとを積層してなる積層トランスを内蔵するとともに、回路パターンが形成された配線シートを備えた多層積層回路基板。
【請求項２】
前記配線シートは前記積層トランスの上又は下に積層された、
請求項１記載の多層積層回路基板。
【請求項３】
前記配線シートの一部に前記積層トランスが設けられた、
請求項１又は２記載の多層積層回路基板。
【請求項４】
積層部品が形成された積層部品シートを更に備えた、
請求項１乃至３のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項５】
厚膜及びチップ受動素子並びにチップ能動素子が表面に実装された、
請求項１乃至４のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項６】
前記積層トランスは、第一の磁性シートと、この第一の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第一の誘電シートと、この第一の誘電シート上の前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、この第一の巻線上に積層されるとともに前記第一の誘電シートの周縁及び前記貫通孔で前記第一の磁性シートに接する第二の磁性シートと、この第二の磁性シート上に積層されるとともに中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる第二の誘電シートと、この第二の誘電シート上の前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、この第二の巻線上に積層されるとともに前記第二の誘電シートの周縁及び前記貫通孔で前記第二の磁性シートに接する第三の磁性シートとを含んでなる積層体を備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項７】
前記積層トランスは、前記積層体が更に複数積層され、上端を除く前記第三の磁性シートがその上の積層体で前記第一の磁性シートとして兼用された、
請求項６記載の多層積層回路基板。
【請求項８】
前記積層トランスは、中央に貫通孔が形成された非磁性体からなる誘電シートと、この誘電シートの一方の面上かつ前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、前記誘電シートの他方の面上かつ前記貫通孔の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、前記誘電シート、前記第一の巻線及び前記第二の巻線を挟持するとともに当該誘電シートの周縁及び前記貫通孔で互いに接する一対の磁性シートとを備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項９】
前記積層トランスは、前記誘電シートの周縁に収められた磁性枠と、前記貫通孔に収められた磁心とを更に備え、前記一対の磁性シートが前記誘電シートを挟持するとともに前記磁性枠及び前記磁心を介して互いに接する、
請求項８記載の多層積層回路基板。
【請求項１０】
前記磁性枠及び前記磁心が支持部を介して互いに連結された磁性シートからなる、
請求項９記載の多層積層回路基板。
【請求項１１】
前記積層トランスは、中央及び周縁を磁性パターンとし前記中央及び周縁以外の部分を非磁性体からなる誘電パターンとした混成シートと、前記誘電パターンの一方の面上かつ前記中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか一方又は両方からなる第一の巻線と、前記誘電パターンの他方の面上かつ前記中央の周囲に位置するとともに一次巻線及び二次巻線のどちらか他方又は両方からなる第二の巻線と、前記混成シート、前記第一の巻線及び前記第二の巻線を挟持するとともに前記磁性パターンを介して互いに接する一対の磁性シートとを備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の多層積層回路基板。
【請求項１２】
前記積層トランスは、中央及び周縁を磁性パターンとし前記中央及び周縁以外の部分を非磁性体からなる誘電パターンとした混成シートが、前記第一の巻線又は前記第二の巻線と前記磁性シートとの間に介挿された、
請求項１１記載の多層積層回路基板。
【請求項１３】
前記混成シートは、前記磁性パターンの膜厚と前記誘電パターンの膜厚とが等しい、
請求項１１又は１２記載の多層積層回路基板。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３２２２６
【国際公開日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【発行日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０９１９４（Ｐ２００５−５０９１９４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１２４３１
【国際出願日】平成１５年９月２９日（２００３．９．２９）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【発行日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／０１２４３１
【国際出願日】平成１５年９月２９日（２００３．９．２９）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
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