JPH03280504A - 平面インダクタ - Google Patents

平面インダクタ

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JPH03280504A
JPH03280504A JP2081857A JP8185790A JPH03280504A JP H03280504 A JPH03280504 A JP H03280504A JP 2081857 A JP2081857 A JP 2081857A JP 8185790 A JP8185790 A JP 8185790A JP H03280504 A JPH03280504 A JP H03280504A
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JP
Japan
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planar inductor
planar
ferromagnetic
amorphous alloy
inductor
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Pending
Application number
JP2081857A
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English (en)
Inventor
Michio Hasegawa
長谷川 迪雄
Masashi Sahashi
政司 佐橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH03280504A publication Critical patent/JPH03280504A/ja
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  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、平面インダクタに関し、特に直流重畳特性を
改善した平面インダクタに関する。
(従来の技術) 従来、スパイラル状又はつづら折れ状の導体コイルの両
面を、絶縁層を介して強磁性体層で挟んだ構造の平面イ
ンダクタが知られている。第1図(A)は、このような
平面インダクタの一例を示す平面図であり、同図(B)
は、同図(A)のA−A’線に沿う断面図である。
図中1は、スパイラル状導体コイルである。スパイラル
状導体コイル1は、絶縁層3bの両面にスパイラルコイ
ル2a、2bを設けている。そして、スルーホール4に
よって各スパイラルコイル2g、2bに同方向の電流が
流れるように、スパイラルコイル2a、2bを接続した
構造としている。
ここで、第1図(A)中の実線及び破線は、それぞれ絶
縁層3bの表面側及び裏面側にあるスパイラルコイル2
a、2bの中心の軌跡を表わしている。このスパイラル
状導体コイル1の両面を絶縁層3a、3cを介して強磁
性薄帯又は強磁性薄膜5a、5bで挟むことにより平面
インダクタが構成されている。このように構成された平
面インダクタの端子6a、6b間に、インダクタンスが
形成される。
(発明が解決しようとする課1i) 上述の平面インダクタは、例えばDC−DCコンバータ
などの出力側のチョークコイルに適用される。この場合
、平面インダクタには直流が重畳された高周波電流が流
れる。こにため、良好な直流重畳特性が要求される。
ところが、従来の平面インダクタは、直流重畳特性が悪
い。これは、従来使用されている強磁性薄帯の磁気特性
が不適当なためである。すなわち、第1図の平面インダ
クタの場合、磁束は両面の強磁性薄帯5a、5bの面内
方向を流れる。そして、高インダクタンスを得るために
は、高透磁率強磁性薄帯を用いる。
しかしながら、高透磁率強磁性薄帯の飽和磁化が低い場
合には、小さな直流磁場が重畳されても磁束密度が飽和
してインダクタンスが低下し、直流重畳特性が悪くなる
。例えば、高透磁率強磁性体として、Coを主体とした
金属−半金属系の非晶質合金が知られている。しかし、
その飽和磁化はフェライトよりも高いものの充分ではな
く、直流重畳特性は悪い。
なお、強磁性薄帯としてCo系非晶質合金を用いる場合
でも、これを積層すれば直流重畳特性をある程度改善す
ることができる。しかし、非晶質合金を積層すれば、そ
れだけ平面インダクタの厚さが増すため、平面インダク
タの薄形化を達成できない。
このように平面インダクタの直流重畳特性が悪いと、イ
ンダクタンスが低下し、制御が困難になってDC−DC
コンバータの効率が低下する。このため、そのままでは
DC−DCコンバータなどへ適用することは不適当であ
る。
したがって、直流重畳特性の改善には、高透磁率強磁性
薄帯の飽和磁化か高いことが要求される。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、直流重畳特性の良好な平面インダクタを提供する
ことを目的とする。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段と作用) 本発明は、平面状導体コイル又はこれらの積層体の両面
を、絶縁層を介して強磁性薄帯或いは強磁性薄膜又はこ
れらの積層体で挟んで成る平面インダクタにおいて、 強磁性薄帯又は強磁性薄膜を組成が、 [F  e  x   N  t  、   Co  
、−x−y   コ  H−Zr2但し、0.6 <x
<0.9 、  O<y<0.1 。
0、Oli< z < 0.14 からなるアモルファス合金で形成したことを特徴とする
平面インダクタである。
ここで、平面状導体コイルとは、通常、例えば第1図に
示されるように絶縁層の表面及び裏面にスパイラルコイ
ルを設けて各スパイラルコイルをスルーホールで接続し
た構造のスパイラル状2層導体コイルを指す。
なお、端子の取出しに支障が生じなければ、スパイラル
状導体コイルとしては、スパイラルコイルが1層だけの
ものでもよい。
また、スパイラル状導体コイルを積層するとインダクタ
ンスは増大するが、この場合、スパイラル状導体コイル
間には絶縁層のみを介在させ、強磁性薄帯を介在させな
いことが望ましい。これは、スパイラル状導体コイル間
に強磁性薄帯を介在させてもインダクタンスの増大には
ほとんど寄与せず、かえって平面インダクタ全体の厚さ
を増大させて単位体積当りのインダクタンスを低下させ
るからである。
また、上述の組成のアモルファス合金を用いたのは、こ
れらの合金は高飽和磁化を有する高透磁率材料であり、
これらを用いることによってインダクタンスの直流重畳
特性の良い平面インダクタが得られるからである。
飽和磁化の値が異なる強磁性薄帯を用いて作製された同
一構造の平面インダクタを、例えば出力電圧5V、2層
級の非絶縁降圧型DC−DCC−式−タに適用した場合
の効率について調べると以下のようになる。
空心インダクタンス54μH1コイル抵抗1.8Ωのス
パイラル状導体コイル(約1■■厚)の両面を7μl厚
のポリイミドフィルムを介してCo系又はFe系の非晶
質合金薄帯(約15μ履厚)の5層積層体で挟んで構成
される平面インダクタを用いてDC−DCコンバータを
作製する。この場合、非晶質合金薄帯の飽和磁化4πM
sと、入力電圧15v1出力電圧5V、出力電流0.4
Aの条件下におけるDC−DCコンバータの効率ηとの
関係は第2図に示す通りである。
第2図より、4gMs>10kGの非晶質合金薄帯を用
いた場合の効率ηは、約70%のほぼ一定の値を有する
。しかし、4gMs<10kGの非晶質合金薄帯を用い
た場合には、インダクタンスの直流重畳特性は悪くなり
、効率ηは低下する。
従って、1〜2WIl&Dc−DCコンバータに適用し
て高効率を得るためには該強磁性体に少なくとも10k
G以上の飽和磁化を有する高透磁率材を必要とする。
一方、飽和磁化に関して不利な半金属を含まない飽和磁
化の高い高透磁率材として例えば[F ex  (N 
1 + Co) r−z ] +−Z rz系非晶質合
金(但し0.8 < x < 0.9 、0.08< 
z < 0.14)が知られている。これらの非晶質合
金は、10kG以上の飽和磁化を有する。また、これら
の非晶質合金は、半金属を含む飽和磁化の高いFe系非
晶質合金に比べて飽和磁歪が小さい。このため、平面イ
ンダクタの製造工程の中の外装樹脂モールド工程で、樹
脂硬化時の収縮力のために生じる、逆磁歪効果によるイ
ンダクタンスの低下の程度は少なくなる。
また、例えば、適宜磁性体とモールド樹脂の間に応力緩
和のために高分子フィルム等の応力吸収材を設けて、モ
ールドによるインダクタンスの低下を防いで使用する場
合でも、この高分子フィルムの厚さは薄くて済み、平面
インダクタの薄形化には好都合である。
飽和磁歪に関しては、例えばx−0,9、z =0゜1
、Ni含有量が0の場合には、飽和磁化4πMs−12
kG、飽和磁歪λS−10XIO−6で、同じ飽和磁化
を有する半金属を含むFe系非晶質合金の中で比較的磁
否の小さなもの、   例えば(F eo、esNbo
、os) a2s i b B12.  飽和磁歪13
X 10−6  よりも小さい。
またx=0.6 、  z −0,1r N i含有量
がOの場合には、飽和磁化16kG、飽和磁歪25X1
0−6であり、同程度の飽和磁化を有する半金属を含む
Fe系非晶質合金、例えばF e 78S i 19B
 +3+飽和磁化15.6kG、飽和磁歪27×10−
 よりも小さい。
即ち、同じ飽和磁化を有する組成で比較すると、本発明
において用いた金属−金属系非晶質合金は、金属−半金
属系よりも磁歪の点で有利である。
しかしながら、Niを含む場合には、Niを含まない場
合に比べて飽和磁化が小さいか又は飽和磁歪が大きくな
る。このため、本発明の平面インダクタに適用する場合
には、Ni含有量は少ない方が良い。
また、これらの非晶質合金は、半金属を含む系に比べて
熱的に安定であり、脆性を生じ難い。従って、これらの
点からも平面インダクタへの適用に適している。つまり
、DC−DCコンバータ用平面インダクタには、上述の
組成のアモルファス合金の適用が有効であることが分る
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1 単ロール法によって作、製した組成がF e 、2C。
IgZrlo(原子比)で、幅12龍、厚さ18μ−の
アモルファス薄帯(4gMs −161(Q、  λS
−25X 10−6)から12−■角の試片を切り出し
、これに歪取り熱処理を施して強磁性体箔を得た。
次いで、外形寸法10mm、@線数40.コイル線幅2
00μm、コイル線厚100μl、コイル線ピッチ25
0μ市、ベースフィルム(第1図の3b)の厚さ25μ
口の正方形状両面スパイラルコイル(第1図の1)を2
層、7μl厚のポリイミドフィルムを介して重ねて電気
的に直列に接続し、全巻線数80の平面状コイルを作製
した。
この平面状コイルの両面を、7μ麿厚のポリイミドフィ
ルム(第1図の3g、3C)を介して上述の強磁性体箔
で挟み、平面インダクタを作製した。
実施例2 F es+CO12r toの組成の非晶質合金(4π
Ms −12kQ、  λ5−10xlO−’)を用い
たこと以外は実施例1と同様の平面インダクタを作製し
た。
実施例3 実施例2の平面インダクタに、両面を50μl厚のポリ
フェニレンスルフィドフィルム(ppsフィルム)で挾
んだ後エポキシ系樹脂で外装モールドを施し、モールド
平面インダクタを作製した。
比較例1 (COo、ssF e ’o、obN i 0.04N
 b O,02) 75S floB 1%の組成の非
晶質合金(4yr Ms −8,8kG 。
λ5−0)を用いたこと以外は実施例1と同様にして平
面インダクタを作製した。
比較例2 (F e 0.95N b O,05) 82S i 
6 B +2の組成の非晶質合金(4πMs −12k
G、  λs −13X 1O−6)を用いたこと以外
は実施例1と同様にして平面インダクタを作製した。
比較例3 比較例2の平面インダクタに、実施例3と同様の外装モ
ールドを施し、モールド平面インダクタを作製した。
比較例4 F e 6gCO4N l 1sZ r loの組成の
非晶質合金(4πMs −12kG、  λ5−16x
lO−6)を用いたこと以外は実施例1と同様にして平
面インダクタを作製した。
次いで、実施例3と同様に外装モールドを施し、モール
ド平面インダクタを作製した。
このようにして得た実施例1〜3の平面インダクタ及び
、比較例1〜4の平面インダクタについて50 kHz
におけるインダクタンスの直流重畳特性(直流重畳電流
I DC−0〜0.4A)を調べた。
得られた結果を第3図〜第5図に示す。
第3図は、実施例1の平面インダクタと半金属を含む高
透磁率非晶質合金を用いた比較例1の平面インダクタに
ついて、インダクタンスと直流重畳電流の関係を比較し
た特性図である。同図から明らかなように、実施例1の
平面インダクタの方が、比較例1のものに比べて遥かに
優れた直流重畳電流特性を有していることが分る。
第4図は、実施例2.3の平面インダクタ及び比較例2
.3平面インダクタを用いて、同じ飽和磁化を有する金
属−金属系及び金属−半金属系非晶質合金を採用した場
合におけるインダクタンスと直流重畳電流の関係を、外
装モールドの効果の観点から比較した特性図である。
飽和磁歪の小さな金属−金属系の方(実施例2、実施例
3)が、金属−半金属系のも(比較例2、比較例3)よ
りもモールドによるインダクタンスの低下が小さく、優
れていることが分る。
第5図は、同し飽和磁化を有する金属−金属系非晶質合
金においてNiを含む場合(比較例4)と含まない場合
(実施例3)について、インダクタンスと直流重畳電流
の関係を、外装モールド後比較した図である。Niを含
まない実施例3のものの方が、Niを含む比較例4のも
のよりも遥かに優れていることが分る。
[発明の効果] 以上説明した如く、本発明によれば、直流重畳特性の良
い平面インダクタが得られ、DC−DCコンバータなど
に適用可能な平面インダクタを容易に提供することかで
き、DC−DCコンバータの薄形化を可能にし、その工
業的価値は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は、平面インダクタの構成を示す平面図、
同図(B)は、同図(A)のA−A’線に沿う断面図、
第2図は、本発明に係る平面インダクタを構成する強磁
性体の飽和磁化とその平面インダクタを適用した非絶縁
降圧型DC−DCコンバータの効率との関係を示す特性
図、第3図〜第5図は、本発明の実施例及び比較例の平
面インダクタにおける直流重畳電流とインダクタンスと
の関係を示す特性図である。 1・・・スパイラル状導体コイル、2a、2b・・・ス
パイラルコイル、3a、3b、3c・・・絶縁層、4・
・・スルーホール、5a、5b・・・強磁性薄帯。 (A) 2b b (B) 飽和磁化 (にG) 第 図 V、)トぐへ八区

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 平面状導体コイル又はこれらの積層体の両面を、絶縁層
    を介して強磁性薄帯或いは強磁性薄膜又はこれらの積層
    体で挟んで成る平面インダクタにおいて、 強磁性薄帯又は強磁性薄膜を組成が、 [Fe_xNi_yCo_1_−_x_−_y]_1_
    −_zZr_z但し、0.6<x<0.9、0<y<0
    .1、0.08<z<0.14 からなるアモルファス合金で形成したことを特徴とする
    平面インダクタ。
JP2081857A 1990-03-29 1990-03-29 平面インダクタ Pending JPH03280504A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005109211A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Mitsui Chemicals Inc 磁性基材およびその積層体
JP2015106709A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. 積層型電子部品、その製造方法及びその実装基板

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