JPH11345714A - ノイズ低減素子およびそれを用いた半導体回路素子 - Google Patents
ノイズ低減素子およびそれを用いた半導体回路素子Info
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- JPH11345714A JPH11345714A JP11060974A JP6097499A JPH11345714A JP H11345714 A JPH11345714 A JP H11345714A JP 11060974 A JP11060974 A JP 11060974A JP 6097499 A JP6097499 A JP 6097499A JP H11345714 A JPH11345714 A JP H11345714A
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Abstract
提供する。 【解決手段】 磁性材料からなる筒状磁心と該磁心を収
納する絶縁ケースを有するノイズ低減素子において、該
ノイズ低減素子には半導体回路のライン又は各種素子の
リードを挿通するための空心部が設けられており、ケー
スの空心部入口が前記ライン又はリードと同じ形状であ
ること、又は絶縁ケースに液晶ポリマーを用いる。
Description
関するもので、特にスイッチング電源の整流回路におけ
るダイオードのリードに直接挿通するノイズ低減素子等
に用いるもので、詳しくは、ケース形状を改良すること
や液晶ポリマー製絶縁ケースを用いることにより、装着
性、耐振動性等を向上させたノイズ低減素子およびそれ
を用いた半導体回路素子に関するものである。
るノイズ発生源として、ダイオードやトランジスタ等の
半導体素子が挙げられるが、これらの半導体素子に対す
るノイズ対策方法として磁気ノイズ低減素子(以下、ノ
イズ低減素子と称す)を用いる方法がある。ノイズ低減
素子は非晶質合金などの各種磁性材料からなる筒状体
(磁心)およびこの筒状体の例えば周囲に配した絶縁部
材により形成したもので、半導体素子のリードを挿通し
て使用される。
りノイズを低減する方法に比べ組み上がってしまった電
源ユニットに対してもノイズ対策ができるため近年良く
用いられている。また、磁性材料として、従来のフェラ
イトから非晶質合金などの損失の小さい磁性材料に変え
ているためノイズ低減素子の発熱の問題や割損といった
問題をも改良されている。
減素子は半導体素子のリードを挿通し易いように、リー
ドが挿通する内孔部がリードの断面形状より大きい直径
で形成されている。このため、ノイズ低減素子に半導体
素子のリードを挿通すると、ノイズ低減素子が自由に動
いてしまう。ノイズ低減素子にリードを挿通した状態で
半導体素子を回路基板に取付ける際には、ノイズ低減素
子をリードから落ちないように手で抑えておく必要があ
り、取付け作業が面倒であった。また、この取付け作業
中に手での押さえが緩んでノイズ低減素子が抜け落ちる
こともあった。
ときに、ノイズ低減素子が外部の振動でリードを挿通し
た状態で自由に動いて破損したり、他の回路基板おける
他の導電部に接触してショートを起こす原因となってい
る。
に、例えば特開平1−71164号のようにノイズ低減
素子を樹脂モールドや接着剤により固定することが検討
されているが、この場合には作業性が悪いことやノイズ
低減素子を一度取付けたら外すことが困難であるという
問題があった。
ノイズ低減素子の空心部中に押さえ部材を用いリードと
固定することも検討されている。この場合、ノイズ低減
素子の固定については良好な結果が得られるものの、自
動車等の振動が大きいものに搭載される半導体素子に用
いた場合に固定強度が十分でなかったり、元々小型であ
るノイズ低減素子の空心部中に入るような小型の押さえ
部材を製造することは製造工程を繁雑にするといった問
題があった。
素子のリード等への固定を容易かつ十分な固定強度を持
ち、振動に強い構造を持ち、放熱性が優れたノイズ低減
素子及びそれを用いた半導体回路素子を提供するもので
ある。
成するため請求項1の発明に係るノイズ低減素子は、磁
性材料からなる筒状磁心と該磁心を収納する絶縁ケース
を有するノイズ低減素子において、該ノイズ低減素子を
構成する絶縁ケースには半導体回路のライン又は各種素
子のリードを挿通するための空心部が設けられており、
該ケースの空心部入口が前記ライン又はリードと同じ形
状であることを特徴とすることとし、請求項2として、
磁性材料からなる筒状磁心と該磁心を収納する絶縁ケー
スを有するノイズ低減素子において、該ノイズ低減素子
を構成する絶縁ケースには半導体回路のライン又は各種
素子のリードを挿通するための空心部が設けられてお
り、なお且つ該ケースが液晶ポリマーからなることを特
徴とするノイズ低減素子とし、請求項3として、磁性材
料が非晶質合金であることを特徴とする請求項1又は請
求項2記載のノイズ低減素子とし、請求項4として、磁
性材料が微細結晶を有する磁性合金であることを特徴と
する請求項1又は請求項2記載のノイズ低減素子とし、
請求項5として、磁心の平均外径をD、磁心の高さをH
で表したとき、H/D≧1となることを特徴とする請求
項1ないし請求項4のいずれかに記載のノイズ低減素子
とし、請求項6として、絶縁ケースにマーカーを設けた
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに
記載のノイズ低減素子とし、請求項7として、空心部入
口が4角形であることを特徴とする請求項1ないし請求
項6のいずれかに記載のノイズ低減素子とし、請求項8
として、絶縁ケースが直方体であることを特徴とする請
求項1ないし請求項7のいずれかに記載のノイズ低減素
子とし、請求項9として、非晶質合金からなる筒状磁心
と該磁心を収納するための絶縁ケースからなるノイズ低
減素子において、該ノイズ低減素子を構成する絶縁ケー
スには半導体回路のライン又は各種素子のリードを挿通
するための空心部が設けられており、該ケースの空心部
入口が角型であると共に、磁心の方向性を示すためのマ
ーカーが設けられたことを特徴とするノイズ低減素子と
し、請求項10として、請求項1ないし請求項9のいず
れかに記載のノイズ低減素子を用いたことを特徴とする
半導体回路素子としている。
する絶縁ケースの空心部入口を半導体回路のライン又は
各種素子のリード形状に合わせること、具体的には角形
形状とすること、特に4角形状にすること、絶縁ケース
の材質として液晶ポリマーを用いること、及び磁性材料
として非晶質合金又は微細結晶を有する磁性合金を用い
ることにより、耐振性に強く磁気特性や放熱性の優れた
ノイズ低減素子を得ることが可能となる。
いて説明する。本発明では、磁性材料からなる筒状磁心
と、その磁心を収納する絶縁ケースを用いている。
料としては、磁性材料であれば特に問題はないが、非晶
質合金又は微細結晶を有する磁性合金であることが好ま
しい。
系、Ni−Fe系と特に限定するものではないが、Co
系又はFe系としては次の一般式1を満たすものが好ま
しい。
素を、M’はTi、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Z
r、Nb、Mo、Ta、Wから選ばれる少なくとも1種
の元素を、XはB、Si、C、Pから選ばれる少なくと
も1種の元素を示し、0≦a≦0.5、10≦b≦35
(各数字はat%)となる。ここでM元素はCo又は
/及びFeとなり磁束密度や鉄損等の磁気特性に応じて
組成比率を調整していく、M’元素は熱安定性、耐食
性、結晶化温度の制御のために必要な元素であり、好ま
しくはCr、Mn、Zr、Nb、Moを用いるのがよ
く、X元素は非晶質合金を得るのに必要な元素であり、
特にBは非晶質化するのに有効な元素であり、Siは非
晶質形成を助成すること及び結晶化温度の上昇に有効な
元素である。
次の一般式2を満たすものが好ましい。 一般式2:(Ni1-a Fea )100-x-y-z Mx Siy Bz 式中、MはV、Cr、Mn、Co、Nb、Mo、Ta、
W、Zrから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、
0.2≦a≦0.5、0.05≦x≦10、4≦y≦1
8、5≦z≦20、15≦y+z≦30 (各数字はa
t%)となる。
なNi−Fe系をベースとする非晶質合金である。ここ
でM元素は、熱安定性、耐食性、結晶化温度の制御のた
めに必要な元素であり、特に好ましくはCr、Mn、C
o、Nbである。
法が好ましく、具体的には、所定の組成比に調整した合
金素材を溶融状態から105 ℃/秒以上の冷却速度で急
冷することによって得られる。このような液体急冷法に
より製造された非晶質合金は、薄帯という形状で得られ
る。これら非晶質合金薄帯の厚みは30μm以下が好ま
しく、さらに好ましくは8〜20μmであり、薄帯の厚
さを制御することにより低損失の磁心を得ることが可能
となる。
の一般式3を満たすものが好ましい。 一般式3:Fea Cub Mc Sid Be 式中、Mは周期律表4a、5a、6a族元素又はMn、
Ni、Co、Alから選ばれる少なくとも1種の元素を
示し、a+b+c+d+e=100at%、0.01≦
b≦4、0.01≦c≦10、10≦d≦25、3≦e
≦12、17≦d+e≦30となる。
化を防ぐと共に、鉄損や透磁率等の軟磁気特性を改善す
るのに有効な元素であり、M元素は結晶径の均一化に有
効であると共に、磁歪及び磁気異方性の低減、温度変化
に対する磁気特性の改善に有効な元素である。微細結晶
としては、50〜300オングストロームの結晶粒を合
金中に面積比で50%以上、好ましくは90%以上存在
することがよい。
ては、液体急冷法により一般式3の合金組成を有する非
晶質合金薄帯を得た後、前記非晶質合金の結晶化温度に
対し−50〜+120℃、1分〜5時間の熱処理を行
い、微細結晶を析出させる方法、又は液体急冷法の急冷
温度を制御して微細結晶を直接析出させる方法等により
得ることが可能となる。このような方法で微細結晶を有
する磁性材料の薄帯を得ることができる。薄帯の板厚に
ついては、非晶質合金薄帯と同様に、30μm以下が好
ましく、さらに好ましくは8〜20μmである。
または積層することにより筒状磁心を得る。これらの磁
心は磁性合金薄帯の絶縁性を得るために、磁性合金薄帯
及び/又は磁心自体に絶縁処理を施す。絶縁処理につい
ては、薄帯の層間絶縁を得るためにマグネシア、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニアといった金属酸化物の被膜を薄
帯表面に設けることが好ましく、磁心形成後は絶縁性ケ
ースに収納することとなる。
空心部入口の形状を半導体回路のラインや各種素子のリ
ードと同じ形状にしている。絶縁ケースに収納する磁心
は円筒状であるためもともと空心部は存在している、こ
の空心部に半導体回路のライン又は各種素子、例えばダ
イオードやトランジスタのリードを挿通することにな
る。前述したように従来の樹脂モールドや接着剤による
固定では作業性が悪いことやノイズ低減素子を一度取付
けたら外すことが困難であるといった問題があるため、
絶縁ケースを用いることが好ましい。
導体回路のライン又は各種素子のリード形状と同じ形
状、具体的には角形、特に4角形とすることにより、ノ
イズ低減素子の装着後の樹脂モールドや接着剤の使用を
不要にし、十分な固定強度を得ることを可能にした(図
1)。
上のパワー系素子のラインやリードの形状は角形、特に
4角形状になってきており絶縁ケースの空心部入口形状
をこれらの形状に合わせることにより十分な固定強度を
得ることができ、接着剤や樹脂モールドといった繁雑な
作業が不必要になる。
回路のラインや各種素子のリード形状に合わせておけば
とくに問題はないが、好ましくは、該ラインやリードの
形状より±5%以内となる。空心部入口を小さくしてお
けばより固定強度が強くなるが、該リードより5%以上
小さいと空心部の形状が小さくなりすぎ装着性が悪くな
ることや磁心に応力が掛かり磁気特性に悪影響が及ぼさ
れたり破損の原因となり、逆に5%より大きいと空心部
入口が大きくなりすぎ十分な固定強度が得られなくな
る。
口を該リードと同じ大きさにし、空心部の内面を円形状
に凸部を設けることにより、装着を容易にし、さらに十
分な固定強度を得ることが可能となる(図2)。
限定されるものではないが、放熱性を考慮した場合、角
形、特に放熱板と接触する面が平面であることが好まし
い。本発明のノイズ低減素子は、非晶質合金や微細結晶
を有する磁性合金といった低損失の磁性材料を使用する
ことにより、素子自体の磁気特性を向上させるのみでは
なく発熱量を低減させることが可能である。さらに、絶
縁ケースの半導体回路における放熱板と接する面を平面
とすることにより放熱性を向上させることが可能であ
る。ノイズ低減素子の発熱については、発熱量が大きい
と半導体素子そのものに悪影響を与え、その半導体素子
を破壊してしまい、その結果半導体回路全体を機能しな
いものにしてしまうためノイズ低減素子の発熱量は少な
くし、放熱性を良くしていくことが望まれている。
場合、ケース形状を直方体とするとより好ましくなる。
通常、各種素子、例えばダイオードやトランジスタ等は
リードが複数本備わっているものであり、本発明のノイ
ズ低減素子は一般的にリード1本につき1個装備するも
のである。ここで、各種素子のリード断面形状は正方
形、長方形といった4角形状が多くなっていることか
ら、絶縁ケースの形状を直方体とすることにより、どの
面が放熱基板側になっても問題のないように直方体とす
ることが好ましい。また、直方体とすることにより、機
械作業時にノイズ低減素子を吸着による搬送、取付が行
い易くなるといった製造性の向上も見られる。
蓋形状において、空心部を蓋部よりも長くなった形状を
とることが好ましい。本発明のノイズ低減素子の絶縁ケ
ースは、本体部と蓋部に分かれており、蓋部と本体部は
熱溶着等の方法により固定している。そのため、蓋部の
空心部を蓋と同じ長さのままにしておくと蓋部の空心部
におけるリードとの固定強度がやや弱くなるため、蓋部
の空心部を蓋の厚みより長い形状(ラッパ型)にするこ
とにより固定強度を強くすることが可能となる。例え
ば、図3にあるように蓋部の空心部入口部の厚みをW
1、蓋部のケース本体部に装着する空心部の厚みをW2
とした場合、W2>W1となることが好ましい。
性を示すためのマーカーを設けてもよい(図4)。リー
ド等の断面形状が長方形の場合、ノイズ低減素子空心部
入口の形状も長方形となる。この場合、リード形状に合
わせるようにノイズ低減素子を装着するためには、縦横
の向きをお互いに合わせる必要があるが、通常のノイズ
低減素子は表から見ても空心部入口の形状を確認するこ
とは難しい。そこで、方向性を示すためのマーカー、例
えば、特定の側面(通常は上面)の向かって右上に目印
を付けることにより、ノイズ低減素子の向きが分かり、
空心部入口の向きを判断することが可能となる。そのた
め、マーカーを設ける場所や大きさ、マーカーの数は特
に限定されるものではなく、方向性が分かるようになっ
ていれば特に問題はない。
るものであれば特に限定されるものではないが、ポリブ
チレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフ
タレート(PET)、液晶ポリマー(LCP)等の絶縁
性有機樹脂が適しており、特に好ましくは液晶ポリマー
である。ノイズ低減素子を半導体素子のリード等に挿通
させた後、リードの先端を回路基板に半田付けすること
になる。この半田付けの際、温度は200〜260℃に
もなるため半田付け部付近にあるノイズ低減素子もかな
り高温にさらされることになり、ケース材質についても
耐熱性はかなり重要になってくる。この耐熱性を考慮す
ると液晶ポリマーが最適であり、コストや成形性の点で
も優れている。また、半導体素子のリード等の形状に合
わせた空心部を作るためには、ある程度の成形性も要求
されその点でも液晶ポリマーは良好な結果を得ている。
で示したとき、H/D≧1、好ましくは3≧H/D≧
1.2となる。同じ体積を持つノイズ低減素子が存在し
た場合、高さが平均外径より低いもの、H/D<1とな
るものよりはH/D≧1と高さ方向が長いものの方がノ
イズ低減効果が高くなる。一方、あまり高さが高く、細
長いものH/D>3ものはリードへ取付難く、半導体基
板への実装段階で取扱難いといった問題が生じるため、
H/D≧1、特に3≧H/D≧1.2が好ましい。
質合金を円筒状(トロイダル状)に、外径3mm、内径
2mm、高さ3mmの円筒状磁心を作製し、熱処理を施
した。
さ5mm、縦4mm、横4mmの直方体からなるケース
を用意し、前記磁心を収納した。このとき、内径の空心
部入口は縦0.6mm、横1.0mmの4角形状とし
た。
0DL2CZ51A)のアノード側リードに本発明のノ
イズ低減素子を装着した(接着剤は使用しない)。この
ときのノイズ低減素子の発熱温度を測定した。測定に
は、AC100V入力、5V−10A出力のフォワード
方式電源を使用した。
用したCo系非晶質磁心をエポキシ樹脂でモールドした
ものの発熱温度を測定した。
減素子と同じ材質を用い、空心部の形状を円形とし、さ
らに外径も円形状にしたものの発熱温度を測定した。
熱温度が低く、放熱性が良いことが分かる。 (実施例2)振動実験として、実施例1のCo系非晶質
合金を用いた本発明のノイズ低減素子(実施例2)、比
較例2のノイズ低減素子(比較例3)をガラスエポキシ
基板に半田付け実装した。
ズ低減素子は3端子の整流ダイオードに貫通させて実装
した(比較例4)。このように実装したノイズ低減素子
を、振動条件として、XYZ方向に各2時間、1分間に
10←→55Hzを1往復、振幅1.5mmp−pとし
た。
度と50kHz時のインダクタンスの変化率を比較し
た。なお、インダクタンスの変化率は、[(実験後のイ
ンダクタンス値−実験前のインダクタンス値)/(実験
前のインダクタンス値)]×100(%)で表した。
素子は摩耗度が低くインンダクタンス値の変化率が少な
いことが分かる。これは比較例3や比較例4のノイズ低
減素子は、素子内のコアがダイオードリード内で動くた
め、樹脂の摩耗や磁気特性への悪影響を及ぼすためであ
る。それに対し、本発明のノイズ低減素子は、ケース内
でコアが十分に固定されているため良好な結果を示すこ
とが分かる。
素子は、ケースの空心部入口の形状を半導体回路のライ
ンや各種素子のリードと同じ形状等のような絶縁ケース
形状、及び/又は、液晶ポリマーからなる絶縁ケースと
いうようにケースの形状や材質を特定することにより、
放熱性や耐振性に優れ、磁性材料として非晶質合金や微
細結晶をもつ磁性合金を用いることにより磁気特性をも
良好な結果を得ることが可能となる。
る。
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 磁性材料からなる筒状磁心と該磁心を収
納する絶縁ケースを有するノイズ低減素子において、該
ノイズ低減素子を構成する絶縁ケースには半導体回路の
ライン又は各種素子のリードを挿通するための空心部が
設けられており、該ケースの空心部入口が前記ライン又
はリードと同じ形状であることを特徴とするノイズ低減
素子。 - 【請求項2】 磁性材料からなる筒状磁心と該磁心を収
納する絶縁ケースを有するノイズ低減素子において、該
ノイズ低減素子を構成する絶縁ケースには半導体回路の
ライン又は各種素子のリードを挿通するための空心部が
設けられており、なお且つ該絶縁ケースが液晶ポリマー
からなることを特徴とするノイズ低減素子。 - 【請求項3】 磁性材料が非晶質合金であることを特徴
とする請求項1又は請求項2記載のノイズ低減素子。 - 【請求項4】 磁性材料が微細結晶を有する磁性合金で
あることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のノイ
ズ低減素子。 - 【請求項5】 磁心の平均外径をD、磁心の高さをHで
表したとき、H/D≧1となることを特徴とする請求項
1ないし請求項4のいずれかに記載のノイズ低減素子。 - 【請求項6】 絶縁ケースにマーカーを設けたことを特
徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のノ
イズ低減素子。 - 【請求項7】 空心部入口が4角形であることを特徴と
する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のノイズ
低減素子。 - 【請求項8】 絶縁ケースが直方体であることを特徴と
する請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のノイズ
低減素子。 - 【請求項9】 非晶質合金からなる筒状磁心と該磁心を
収納するための絶縁ケースからなるノイズ低減素子にお
いて、該ノイズ低減素子を構成する絶縁ケースには半導
体回路のライン又は各種素子のリードを挿通するための
空心部が設けられており、該ケースの空心部入口が角型
であると共に、磁心の方向性を示すためのマーカーが設
けられたことを特徴とするノイズ低減素子。 - 【請求項10】 請求項1ないし請求項9のいずれかに
記載のノイズ低減素子を用いたことを特徴とする半導体
回路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06097499A JP4495792B2 (ja) | 1998-03-30 | 1999-03-09 | ノイズ低減素子およびそれを用いた半導体回路素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8310298 | 1998-03-30 | ||
| JP10-83102 | 1998-03-30 | ||
| JP06097499A JP4495792B2 (ja) | 1998-03-30 | 1999-03-09 | ノイズ低減素子およびそれを用いた半導体回路素子 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009291356A Division JP2010147481A (ja) | 1998-03-30 | 2009-12-22 | ノイズ低減素子およびそれを用いた半導体回路素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345714A true JPH11345714A (ja) | 1999-12-14 |
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ID=26402029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06097499A Expired - Lifetime JP4495792B2 (ja) | 1998-03-30 | 1999-03-09 | ノイズ低減素子およびそれを用いた半導体回路素子 |
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