JP2004047731A - コイル部品およびその製造方法、並びに、電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自己共振周波数ｆｒが高いコイル部品の小型化は難しい。
【解決手段】電線を巻回しながら折り返して複数層の巻線１３を形成し、隣接する二つの層において対向する電線の、ターン数差（電位差）が小さい部分よりも大きい部分に絶縁層１６を配置する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコイル部品およびその製造方法、並びに、電源装置に関し、例えば、高周波数のスイッチング電源装置に好適なコイル部品、並びに、そのコイル部品を利用する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源や各種電子機器に数多く用いられているコイルやトランスなどのコイル部品は、その小型化や高周波化が望まれている。
【０００３】
図１はＥＥコアを用いたトランス１００の外観図、図２はトランス１００の断面図である。
【０００４】
トランス１００は、磁気コア１０１、磁気コア１０１に適したボビン１０２、ボビン１０２の巻枠の内側に巻かれた巻線１０３、巻線１０３に重ねて巻かれた巻線１０４、並びに、巻線１０３と１０４の間に絶縁材を巻いた層間絶縁層１０５から構成される。
【０００５】
図２において、各ターンの導体断面を示す記号○内に示す数字は、ターン数を示し、巻線１０３の各層は４ターンで折り返し、継続して上層を巻回し、四層構造になっている。このように、ボビン１０２の限られた巻枠内に電線を巻回するため、ターン数が大きい巻線１０３は複数層（図２では四層）に巻回され、巻線同士が近接する個所が多い。コイル部品全般に言えることだが、巻線同士が近接する個所が増えると漂遊キャパシタンスＣｓが増大し、コイル部品の自己共振周波数ｆｒが低下する。
【０００６】
自己共振周波数ｆｒの低下を防ぐ技術として、特開平９−０６３８５０号公報には、巻線を単層で巻回し、かつ、すべての巻線導体間に隙間を設けて、漂遊キャパシタンスＣｓを小さくする技術が開示されている。また、特開平９−１２９４５８号公報には、巻線の各ターンを異なる巻径にし、かつ、異なる平面に巻線導体を配置して、漂遊キャパシタンスＣｓを小さくする技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
スイッチング電源は、電力変換用のトランスやインダクタ、あるいは、フィルタ用のコイル部品を備えるので、スイッチング電源を高周波化するにはコイル部品の自己共振周波数ｆｒを高くする必要がある。しかし、特開平９−０６３８５０号公報に開示された自己共振周波数ｆｒの低下を防ぐ技術は、巻線の巻回幅が大きくなり、コイル部品の小型化が難しい。また、特開平９−１２９４５８号公報に開示された技術は、巻線の巻回幅および高さが大きくなり、やはり、コイル部品の小型化が難しい。
【０００８】
従って、スイッチング電源を高周波化しようとする場合、コイル部品の自己共振周波数ｆｒを高めるために上記のようにコイル部品が大型化し、スイッチング電源の高周波化と小型化とを両立させることは難しい。
【０００９】
本発明は、上述の問題を個々にまたはまとめて解決するためのもので、コイル部品の自己共振周波数ｆｒを高めることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００１１】
本発明にかかるコイル部品は、電線を巻回しながら折り返して複数層に形成された巻線と、隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、前記絶縁層の誘電率は、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が低いことを特徴とする。
【００１２】
また、電線を巻回しながら折り返して複数層に形成された巻線と、隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、前記絶縁層の厚さは、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が厚いことを特徴とする。
【００１３】
また、螺旋状に形成され積層された複数の導体と、隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、前記絶縁層の誘電率は、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が低いことを特徴とする。
【００１４】
また、螺旋状に形成され積層された複数の導体と、隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、前記絶縁層の厚さは、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が厚いことを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかる製造方法は、電線を巻回しながら折り返して複数層の巻線を形成し、隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置し、前記絶縁層の誘電率を、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方を低くすることを特徴とする。
【００１６】
また、電線を巻回しながら折り返して複数層の巻線を形成し、隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置し、前記絶縁層の厚さを、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方を厚くすることを特徴とする。
【００１７】
また、螺旋状の複数の導体を形成し、隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置しながら、前記複数の導体を積層し、前記複数の導体を電気的に直列接続し、前記絶縁層の誘電率を、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方を低くすることを特徴とする。
【００１８】
また、螺旋状の複数の導体を形成し、隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置しながら、前記複数の導体を積層し、前記複数の導体を電気的に直列接続し、前記絶縁層の厚さを、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が厚くすることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施形態のコイル部品について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
［概要］
コイル用の導体を複数回巻いて巻線層を形成し、巻線を折り返して、形成した巻線層の上に次の巻線層を重ねて形成し、各巻線層の間に絶縁層を有するコイル部品の場合、巻線の折り返し側の一端と、巻線の開始および終了側の他端とでは、コイル部品の漂遊キャパシタンスＣｓへの影響の度合いが異なり、他端側ほど影響が大きい。
【００２１】
そこで、漂遊キャパシタンスＣｓへの影響の度合いが比較的大きい巻線の開始および終了側で、漂遊キャパシタンスＣｓを小さくするように巻線（または巻線層）を形成することで、コイル部品全体の漂遊キャパシタンスＣｓを効果的に低減するとともに、漂遊キャパシタンスＣｓへの影響の度合いが比較的小さい巻線の折り返し側では巻線を従来のよう形成することで、コイル部品の大型化を最小限に留めることにした。
【００２２】
このような巻線の形成方法により、コイル部品の漂遊キャパシタンスＣｓを低減し、自己共振周波数ｆｒを高めた、小型のコイル部品を得ることができる。
【００２３】
具体的には、巻線層の間の電位差（言い換えれば巻線のターン番号の差）が大きい巻線の開始および終了側の絶縁層を、巻線層の間の電位差（言い換えれば巻線のターン番号の差）が小さい巻線の折り返し側の絶縁層よりも厚くすることで、漂遊キャパシタンスＣｓを効果的に低減する。または、巻線の開始および終了側の絶縁層を、巻線の折り返し側の絶縁層よりも低誘電率の絶縁材料で形成することで、漂遊キャパシタンスＣｓを効果的に低減する。さらに、巻線の開始および終了側の絶縁層に空隙（比誘電率ε≒１）を設けることで、漂遊キャパシタンスＣｓを効果的に低減する。
【００２４】
［構成］
図３は実施形態のコイル部品であるトランス１０の断面図である。
【００２５】
トランス１０は、磁気コア１１、磁気コア１１に適したボビン１２、ボビン１２の巻枠の内側に巻かれた巻線１３、巻線１３に重ねて巻かれた巻線１４、巻線１３と１４の間に絶縁テープや絶縁フィルムなどの絶縁材を巻いた層間絶縁層１５、並びに、巻線１３の各層の間に適宜選択的に配置される絶縁層（以下「線間絶縁層」と呼ぶ）１６から構成される。
【００２６】
●　磁気コア
磁気コア１１は、その特性は特に限定されないが、使用温度、所望する形状を作製し易い、コア損などから、Ｍｎ−Ｚｎ系やＮｉ−Ｚｎ系のフェライトコアが好ましく、なかでも飽和磁束密度、透磁率が大きい材料が好ましい。また、用途に応じて、アモルファスコアやナノ結晶合金コアなどを用いることもできる。また、本実施形態をコモンモードノイズフィルタ用のチョークコイルや、ノーマルモードノイズフィルタ用のチョークコイルなどのインダクタに適用する際も、その材料の特性は特に限定されず、インダクタの用途に応じて適宜選択することができる。勿論、空芯コイルを構成する場合は磁気コア１１は不要である。
【００２７】
また、図３に示すボビン１２を備える構成では、ボビン１２に磁気コア１１を挿入する孔（図４に符号３４で示す）を設けることが好ましく、その孔に磁気コア１１を挿入して磁路を形成する。孔の断面形状は、四角、楕円、円形など、挿入する磁気コア１１の脚３１の断面形状に応じた形状にする。
【００２８】
磁気コア１１の形状は、例えば図４に示すように、ボビン１２の孔３４に差し込まれる主磁脚３１と、ボビン１２の周りに配置される側磁脚３２と、主磁脚３１と側磁脚３２を結ぶ橋絡部３３を有する分割形状であることが好ましい。例えば、ＪＩＳ　Ｃ　２５１４「Ｅ形フェライト磁心」に記載されているようなＥＥ形、ＥＩ形、ＥＥＲ形、ＥＩＲ形など形状、あるいは、ＪＩＳ　Ｃ　２５１６「ポット形フェライト磁心」に記載されているようなＰＰ形、ＲＭ形、ＥＰ形などの形状を用いることができる。また、ＴＤＫ株式会社製のフェライトコアのＥＥＭ形、ＬＰ形、ＰＱ形、ＥＰＣ形などの形状も適宜用いることができる。
【００２９】
●　巻線
巻線１３および１４に使用するマグネットワイアにとくに限定はなく、トランス１０の使用条件および作成条件に合った耐熱性、可撓性、耐油性、はんだ付け性、絶縁耐久性および作業性などの性能を有するものであればよい。
【００３０】
具体的にはＪＩＳ　Ｃ　３２０２「エナメル線」に挙げられているような１種油性エナメル銅線、２種油性エナメル銅線、０種ホルマール銅線、１種ホルマール銅線、２種ホルマール銅線、０種ホルマールアルミニウム線、１種ホルマールアルミニウム線、ホルマール平角銅線、０種ポリエステル銅線、１種ポリエステル銅線、２種ポリエステル銅線、１種ポリウレタン銅線、２種ポリウレタン銅線、３種ポリウレタン銅線、０種融着性ポリウレタン銅線、１種融着性ポリウレタン銅線、２種融着性ポリウレタン銅線、０種ポリエステルイミド銅線、１種ポリエステルイミド銅線または２種ポリエステルイミド銅線が使用できる。
【００３１】
なお、巻線１３および／または１４として、スペース効率が高い平角線を適宜使用すれば、トランス１０を小型化することができる。また、巻線１３および／または１４として、上記「エナメル線」に挙げられた線材を複数本、撚り合わせた、所謂リッツ線を用いれば、表皮効果による損失を低減することができる。また、巻線１３および／または１４として、上記「エナメル線」に挙げられた線材を複数本、平行に一体化した多本平行エナメル線なども使用することができる。
【００３２】
また、三層の絶縁被覆を有する線材を使用すれば、巻線１３と巻線１４との間の層間絶縁層１５を省略または簡略化することができ、トランス１０の小型化およびその製造工程の簡略化が期待される。
【００３３】
また、巻線１３および１４として、プリント基板に形成した導体パターンを利用することもできる。プリント基板としてＦＲ−４やＣＥＭ　３など通常の基板の他に、可撓性を有するフィルム状の基板なども使用でき、その種類はとくに制限されない。
【００３４】
●　絶縁層
層間絶縁層１５および線間絶縁層１６に使用する絶縁材料は低誘電率のものが好ましいが、他の特性はとくに限定されず、トランスの使用条件および作成条件に合った絶縁性、耐熱性、引張強度、柔軟性、弾性、耐薬品性および作業性などの性能を有するものであればよい。
【００３５】
具体的には、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルムなどのフィルムや、エポキシ含浸不織布、エポキシ含浸エポキシ不織布などのプリプレグや、これらを支持体として粘着剤を付与したテープなどが使用できる。また、これらを組み合わせたものも使用できる。
【００３６】
線間絶縁層１５の一部あるいは全体に空隙を用いることは、空隙の比誘電率はおよそ１と極めて小さいことから好ましい。ただし、この場合、空隙の使用箇所で必要な絶縁性が確保されるように配慮する必要がある。また、発泡体のように内部に多数の空孔を有する低誘電率の材料を使用することもできる。また、巻線１３をプリント基板で形成する場合は、線間絶縁層１６をプリント基板内で一体的に形成することもできる。
【００３７】
なお、理論的には傾斜した誘電率、つまり、線間絶縁層の誘電率が、巻線の巻き始め側と巻き終わり側とで連続的に変化するような絶縁層でもよい。その場合、線間の電位差が大きい側の誘電率が小さくなるように絶縁層を配置する。
【００３８】
以下では、図３に示した構成のトランス１０の詳細を実施例として説明する。なお、各実施例に示すトランス１０は、巻線１３の各層の間に挿入される線間絶縁層１６の構成が特徴である。
【００３９】
【実施例１】
図５は実施例１のトランス１０の巻線１３の拡大断面図である。
【００４０】
巻線１３は、電線の断面を示す記号「○」の内部に記されたターン番号の順に巻回されている。すなわち、ターン１から４の巻回で一層を形成し、電線を折り返してターン５から８を次層に巻回する。そして、巻回および折り返しを繰り返して、ターン１から１６を四層に巻回した巻線１３を形成する。
【００４１】
この巻線の際に、線間絶縁層１６を図５に示すように挿入する。すなわち、図５に示す例では、巻線１３の各層を２ターンずつ左右に分けて「巻き始め」および「巻き終わり」と呼ぶ場合、各層の巻き始めと、一つ上の層の巻き終わりとの間（層間および線間の電位差が比較的大きい）に線間絶縁層１６を配置する。一方、各層の巻き終わりと、一つ上の層の巻き始めとの間（層間および線間の電位差が比較的小さい）には線間絶縁層１６を配置しない。言い換えれば、隣接する巻線１３の導体間で、ターン番号の差（以下「ターン番号差」と呼ぶ）の大きい部分（図５の例ではターン番号差≧５）には線間絶縁層１６を設け、ターン番号差が小さい部分（図５の例ではターン番号差　＜　４）には線間絶縁層１６を設けない。
【００４２】
層間および線間のキャパシタンスが同じであれば、そこに加わる電位差（電圧）が大きいほど、そのキャパシタンスに蓄積される電荷量が増え、その結果、部品の漂遊キャパシタンスＣｓは増大する。そこで、層間および線間の電位差が大きい部分に選択的に低誘電率の線間絶縁層１６を挿入して層間および線間を拡げることで、層間および線間のキャパシタンスを低減し、このキャパシタンスに蓄積される電荷量を減少させる。従って、漂遊キャパシタンスＣｓを低減して、トランス１０の自己共振周波数ｆｒを高めることができる。
【００４３】
さらに、線間絶縁層１６として、図６に示すような、絶縁材１７の一部をくり抜いたスリット１８を設けたものを用いると、絶縁材１７の比誘電率がε＝３前後に比べて、空気の比誘電率がε≒１とかなり小さいので、絶縁層１６の実効的な比誘電率が低減されて、さらに漂遊キャパシタンスＣｓを低減することができる。勿論、スリット１８が絶縁材１７の面積に占める割合を高めれば、漂遊キャパシタンスＣｓをさらに低減することができる。なお、スリット１８は、線間距離を均一に保つために、巻線１３の巻回方向に直交する方向に設けることが望ましい。巻回方向と垂直にスリットを設ければ、巻線１３の巻回時、巻線が横にずれることもなく、絶縁材１７の位置合わせに特別な配慮も不要で、トランス１０を作成し易い。
【００４４】
また、図５に示すように、線間絶縁層１６を巻線１３の各層間に配置する場合や、トランスを高耐電圧化する際にすべての線間（上下左右）に線間絶縁層を配置する場合に比べて、耐電圧を下げずに、線間絶縁層１６の挿入による巻線１３の肥大化を抑えることができ、トランス１０の大型化を抑えることができる。
【００４５】
さらに、ターン番号差（電位差）に応じて、線間絶縁層１６の厚さを段階的に制御してもよい。例えば、図５に示す巻線１３に電圧Ｖが加わるとすると、１ターン当りの電位差はＶ／１６になる。従って、ターン番号１とターン番号８との間の電位差Ｅ_１−８＝７／１６・Ｖ、ターン番号２とターン番号７との間の電位差Ｅ_２−７＝５／１６・Ｖであるから、ターン番号１とターン番号８との間の層間絶縁層１６の厚さｔ_１−８と、ターン番号２とターン番号７との間の層間絶縁層１６の厚さｔ_２−７との関係をｔ_１−８：ｔ_２−７＝７：５にすれば、電位差に応じた厚さにすることができる。こうすれば、より効果的に漂遊キャパシタンスＣｓを低減しつつ、巻線１３の肥大化を抑えることができる。
【００４６】
図７は、上記の電位差に応じた厚さの線間絶縁層１６を形成する方法を、電位差が最小の線間を除いて適用した例を示す図である。この場合、各線間絶縁層１６の厚さの関係は下式で示される。
ｔ_１−８：ｔ_２−７：ｔ_３−６　＝　７：５：３
【００４７】
図７に示すような、線間絶縁層１６の厚さの制御は、図８に示すように、同じ厚さの絶縁材（ただし、幅は異なる）を線間絶縁層１６の厚さの比に応じて巻回することで容易に実現される。また、図９に示すように、厚さの異なる絶縁材（ただし、幅は同じ）を巻回してもよい。
【００４８】
図１０および図１１は、図８および図９に示す線間絶縁層１６に使用する絶縁材１７の一例を示す図である。図１０および図１１に示すように絶縁材１７にスリット１８を設ければより漂遊キャパシタンスＣｓを低減することができる。なお、スリット１８を設けた絶縁材１７を複数層に重ねる場合は、スリット１８の位置をずらして巻回し、全部または多くの線間に、少なくとも一つのスリット１８が挟まれるように構成することが好ましい。
【００４９】
図１２は線間絶縁層１６の厚さを連続的に変化させた例を示す図である。このようにすれば、巻線１３の高さが均等になり、巻線１３の外側に巻線１４を巻回する場合など、作業性が向上する。
【００５０】
巻線１３の高さが均等にする方法としては、図１２に限らず、図１３や図１４の方法を採用することもできる。
【００５１】
さらに、巻線１３用の電線として、三層絶縁電線のような、絶縁性能が高い絶縁被覆をもつ電線を用いれば、線間絶縁層１６に空隙を設ける場合に、その絶縁層の厚さの自由度が高まるメリットがある。
【００５２】
【実施例２】
特殊な巻線方法を採用して、図１５の断面拡大図に示すような、図５に示す巻線構造と縦横が入れ替わった巻線を行う場合は、図１６に示すリング状の絶縁材１７ａおよび１７ｂを線間絶縁層１６ａおよび１６ｂに利用する。
【００５３】
図１６は磁気コア１１の主磁脚３１が円柱形状の場合を示すが、主磁脚３１が角柱形状であれば絶縁材１７ａおよび１７ｂも矩形にすればよい。また、図１６はスリット１８を有する絶縁材１７ａおよび１７ｂを示すが、漂遊キャパシタンスＣｓの低減効果は減るがスリット１８はなくてもよい。また、図１６に符号１７ｃで示す破線の位置でリングを切断しておけば、図４に示すような鍔をもつボビン１２を使用する場合も絶縁材１７ａおよび１７ｂを容易に巻線１３に組み込むことができる。
【００５４】
【実施例３】
融着性電線を使用して、図１７の断面拡大図に示すような巻線１３を形成することもできる。この場合、融着性電線を使用して、実施例１と同様に巻線１３を巻回するが、線間絶縁層１６の部分には融着性電線と接着し難い、例えば弗素系樹脂のスペーサを挿入して巻線１３の巻回する。その後、加熱処理によって融着性電線同士を融着させた後、スペーサを巻線１３から除去する。
【００５５】
この場合、線間絶縁層１６がすべて空隙で構成されるので、実施例１に比べて、線間絶縁層１６の比誘電率はさらに低減されてほぼε≒１になり、漂遊キャパシタンスＣｓをさらに低減することができ、自己共振周波数ｆｒを高めることができる。
【００５６】
また、融着性電線で巻線を形成すれば、所謂ボビンレスコイルを作ることができ、巻線形状の自由度が高まり、トランス１０の設計自由度が高くなるメリットもある。
【００５７】
なお、このような空隙を有する巻線１３の外側に巻線１４を巻回する場合、巻線１４を巻回する際に巻線１３に加わる力によって、巻線１３内に形成した空隙は潰れる可能性が高い。空隙が潰れないように巻線１４を巻回する力を調整してもよいが、より確実には、巻線１４をボビンレスコイルとして別途形成して、巻線１３および１４を組み合わせる、スペーサを除去する前に巻線１４も巻回する、などが必要である。
【００５８】
【実施例４】
図１８は実施例４のトランス２１の構成を示す断面図で、巻線として機能するプリント基板２３、融着性電線を使用して作成したボビンレスコイルの巻線２４、磁気コア２２を備える。
【００５９】
図１９はプリント基板２３の部分拡大断面図である。プリント基板２３は多層プリント基板で、巻線として機能する導体２５および絶縁層２６から構成される。
【００６０】
導体２５は、その内部に記すターン番号の順に螺旋状に形成されていて、多層プリント基板の第一の導体層にはターン番号１から４に対応する導体２５が、続くターン番号５および６に対応する導体２５は第二の導体層に、…、ターン番号１５および１６に対応する導体２５は第六の導体層にそれぞれ螺旋状に形成されている。なお、螺旋状に形成した導体２５の両終端部にはスルーホールが形成され、巻線を構成するように、各導体層の導体２５が電気的に接続される。
【００６１】
そして、実施例１と同様に、ターン番号差（電位差）が大きい線間、ターン番号１および２の導体２５と、ターン番号７および８の導体２５との間の絶縁層２６が厚くなるように、ターン番号７および８は第三の導体層に形成する。同様に、ターン番号５および６の導体２５と、ターン番号１１および１２の導体２５との間の絶縁層２６を厚くするために、第二の導体層に形成されたターン番号５および６の導体２５に対して、ターン番号１１および１２の導体２５は第四の導体層に形成する。同様に、ターン番号９および１０の導体２５と、ターン番号１５および１６の導体２５との間の絶縁層２６を厚くするために、ターン番号９および１０の導体２５は第四の導体層に、ターン番号１５および１６の導体２５は第六の導体層にそれぞれ形成する。
【００６２】
多層基板の導体層の変更を螺旋状の導体２５の終端部で行い、ターン番号差が大きい部分を選んで、つまり螺旋状の導体２５の中間部で導体層を変更する。従って、１ターンごとに導体層を変更する場合に比べれば導体層の数を低減することができ、トランス２１の肥大化を抑制することができる。
【００６３】
また、巻線を多層基板の導体層で形成するので、線材および絶縁材を巻回する場合に比べて、線間の距離を正確に制御し、かつ、安定に保つことができ、より安定した特性が得られる。なお、従来の多層プリント基板の製造方法により、螺旋状の導体２５を形成した導体層および絶縁層２６を積層して巻線を形成することができる。
【００６４】
勿論、多層プリント基板は、巻線のほか、他の回路部分の配線にも利用することができ、プリント基板上で巻線と回路部分との接続を行うことができ、作業性を向上させることができる。逆に、巻線用のプリント基板と、他の回路部分用のプリント基板とを独立させれば、それぞれ導体厚、絶縁材料、導体層数を任意に、最適に設定することができる。
【００６５】
さらに、巻線２４もプリント基板２３内または上に形成することができ、さらに、作業性を向上することができる。
【００６６】
【実施例５】
図２０は実施例５のプリント基板２３の部分拡大断面図である。なお、プリント基板２３が組み込まれるトランス２１の構成は図１８と同じである。
【００６７】
実施例５のプリント基板２３は、螺旋状の導体２５を四つの導体層で形成し、ターン番号（電位差）が大きい部分に空隙２７（または低誘電率の絶縁材料）を設けたものである。
【００６８】
図２１は導体２５および絶縁層２６の積層方法を説明する図である。
【００６９】
第一の導体層として形成した螺旋状の導体２５ａの下に、図２１に示す形状の絶縁層２６ａを積層し、その下に、第二の導体層として形成した螺旋状の導体２５ｂを積層し、…、最下部に第四の導体層として形成した螺旋状の導体２５ｄを積層する。各絶縁層２６ａ〜２６ｃは、上下の導体２５を支持する絶縁材を図２１に示す形状にすることで、導体２５および絶縁層２６を積層後、空隙２７が構成されるようにする。
【００７０】
このような構成によれば、ターン番号（電位差）が大きい部分の絶縁材の誘電率を下げるとともに、螺旋状の導体２５を四つの導体層で形成することができ、実施例４のトランス２１よりも小型、低コストのトランスを形成することが可能になる。さらに、スルーホールの数を減らしてコストを下げ、損失（銅損）を減らし、信頼性を高めることができる。
【００７１】
また、絶縁層２６に形成した支持部によって空隙２７の距離を制御し、かつ、保持することができるから、線間の距離を正確に制御し、かつ、安定に保つことができ、より安定した特性が得られる。
【００７２】
さらに、空隙２７および絶縁層２６の支持部を、図２１に示すように、螺旋の巻回方向に平行させずに直交する方向に形成することで、導体２５と絶縁層２６の精密な位置合わせが不要になり、生産性が向上する。
【００７３】
このほか、図２２に一例を示すように、実施例４と、実施例５とを組み合わせた構成のプリント基板２３を形成することもできる。
【００７４】
なお、プリント基板の材料としては、エポキシ樹脂基板のようなリジッドな基板のほかに、ポリエステルやポリイミド基板のような可撓性を有するフィルム状の基板を用いてもよい。
【００７５】
なお、上記では、スイッチング電源の電力変換用トランスを想定して実施例を説明したが、同様の構成をインダクタなどのコイル部品に適用することができ、スイッチング周波数を高めた場合に変換効率の低下を抑えて、スイッチング電源装置の小型化に寄与する。さらに、同様の構成を、スイッチング電源の入出力端などに配置されるフィルタ用インダクタに適用すれば、その高周波特性（フィルタ特性）を向上させて、スイッチング電源装置の小型化、低ノイズ化に寄与する。
【００７６】
本実施形態のコイル部品によれば、電線を折り返しながら巻回して複数層に形成した巻線の、ターン数差（電位差）が大きい部分の線間絶縁層を厚くする、または、線間絶縁層の誘電率を小さくすることで、効果的に漂遊キャパシタンスＣｓを低減して自己共振周波数ｆｒを高めることができる。
【００７７】
例えば、線間絶縁層の厚さを、各層の一端から他端へ向かって、段階的に変化させることで巻線の生産性が高めることができる。
【００７８】
また、線間絶縁層の厚さ（または誘電率）を各層の一端で選択的に厚く（または小さく）することで、漂遊キャパシタンスＣｓを効果的に低減することができ、線間絶縁層によるコイル部品の肥大化を抑えることができる。さらに、線間絶縁層として、その一部または全部を空隙とすることで、より効果的に漂遊キャパシタンスＣｓを低減することができる。
【００７９】
上記のコイル部品は、その自己共振周波数ｆｒが高まり、より高い周波数で使用可能になる。従って、上記のコイル部品をスイッチング電源の電力変換用トランス、インダクタおよびフィルタなどに利用すれば、スイッチング周波数を高め、スイッチング電源装置の小型化、低ノイズ化、高効率化、低コスト化に寄与する。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コイル部品の自己共振周波数ｆｒを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＥコアを用いたトランスの外観図、
【図２】トランスの断面図、
【図３】実施形態のコイル部品であるトランスの断面図、
【図４】磁気コアとボビンとの関係を示す図、
【図５】トランスの巻線の拡大断面図、
【図６】線間絶縁層用の絶縁材の形状を示す図、
【図７】トランスの巻線の拡大断面図、
【図８】トランスの巻線の拡大断面図、
【図９】トランスの巻線の拡大断面図、
【図１０】線間絶縁層用の絶縁材の形状を示す図、
【図１１】線間絶縁層用の絶縁材の形状を示す図、
【図１２】線間絶縁層の厚さを連続的に変化させた例を示す図、
【図１３】巻線の高さを均等にする方法を説明する図、
【図１４】巻線の高さを均等にする方法を説明する図、
【図１５】トランスの巻線の拡大断面図、
【図１６】線間絶縁層用の絶縁材の形状を示す図、
【図１７】トランスの構成巻線の拡大断面図、
【図１８】トランスの構成を示す断面図、
【図１９】プリント基板の部分拡大断面図、
【図２０】プリント基板の部分拡大断面図、
【図２１】導体および絶縁層の積層方法を説明する図、
【図２２】プリント基板の部分拡大断面図である。

Claims (16)

1. 電線を巻回しながら折り返して複数層に形成された巻線と、
   隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、
   前記絶縁層の誘電率は、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が低いことを特徴とするコイル部品。
2. 前記絶縁層は空隙を有することを特徴とする請求項１に記載されたコイル部品。
3. 電線を巻回しながら折り返して複数層に形成された巻線と、
   隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、
   前記絶縁層の厚さは、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が厚いことを特徴とするコイル部品。
4. 前記絶縁層の厚さは、前記二つの層の間で、その一端から他端に向かって、段階的または連続的に変化することを特徴とする請求項３に記載されたコイル部品。
5. 前記絶縁層の厚さは、前記絶縁層を形成する絶縁物の積層数によって制御されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載されたコイル部品。
6. 螺旋状に形成され積層された複数の導体と、
   隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、
   前記絶縁層の誘電率は、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が低いことを特徴とするコイル部品。
7. 前記絶縁層は空隙を有することを特徴とする請求項６に記載されたコイル部品。
8. 螺旋状に形成され積層された複数の導体と、
   隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に配置された絶縁層とを有し、
   前記絶縁層の厚さは、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が厚いことを特徴とするコイル部品。
9. 前記導体および絶縁層は多層プリント基板として形成されることを特徴とする請求項６から請求項８の何れかに記載されたコイル部品。
10. 電線を巻回しながら折り返して複数層の巻線を形成し、
    隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置し、
    前記絶縁層の誘電率を、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方を低くすることを特徴とするコイル部品の製造方法。
11. 電線を巻回しながら折り返して複数層の巻線を形成し、
    隣接する二つの層それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置し、
    前記絶縁層の厚さを、前記二つの層において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方を厚くすることを特徴とするコイル部品の製造方法。
12. 螺旋状の複数の導体を形成し、
    隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置しながら、前記複数の導体を積層し、
    前記複数の導体を電気的に直列接続し、
    前記絶縁層の誘電率を、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方を低くすることを特徴とするコイル部品の製造方法。
13. 螺旋状の複数の導体を形成し、
    隣接する二つの導体それぞれの間の少なくとも一部に絶縁層を配置しながら、前記複数の導体を積層し、
    前記複数の導体を電気的に直列接続し、
    前記絶縁層の厚さを、前記二つの導体において対向する電線の、ターン数差が小さい部分よりも大きい部分の方が厚くすることを特徴とするコイル部品の製造方法。
14. スイッチング回路、請求項１から請求項９の何れかに記載されたコイル部品、整流回路および平滑回路を有することを特徴とする電源装置。
15. 前記コイル部品は電力変換用のトランスまたはインダクタであることを特徴とする請求項１４に記載された電源装置。
16. 前記コイル部品は、前記電源装置の入力端および／または出力端に配置されるフィルタに利用されることを特徴とする請求項１４に記載された電源装置。

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