JPS59150414A - 半導体回路用リアクトル - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明は電流スパイク等を抑制するだめの半導体回路用
リアクトルに関する。

１発明の技術的背景とその問題点］ 従来より、高周波領域Ｃ大電流の制御を行なう、例えば
スイッチング電源等の半導体回路においては、半導体自
身の性質や他の回路的要因により電流スパイクやリンギ
ングが発生し易いという問題があった。これらの現象は
回路動作の正常化を妨げ、ついには半導体を破壊しｃし
ようおそれがあった。さらに、このような、急激な電流
変化は機器のノイズの最大の原因となっＣいた。

近年、このようなノイズ障害に対１６国際的な対策強化
の要請により、半導体使用機器の発生ノイズを防止する
対策が強化されつつあり、ノイズの防止が重要な問題と
なってきている。

このような電流スパイクやリンギングを抑制するため、
半導体回路に半導体回路用リアクトルを配置することが
行われているが、従来の半導体回路用リアクトルのコア
はフェライトあるいはパーマロイ等で形成されているた
め、十分な抑制を行なうことができなかった。

すなわちフェライト製のコアを使用しｌ〔場合は、角形
比（Ｂｒ／Ｂ＋＞および飽和磁束密度が小さいため抑制
効果が小さく、有効にづるためにはコアの形状を大きく
する必要があり、パーマロイ製のコアを使用した場合は
、保磁力（Ｈｃ）が太きく（、高周波化に対応できない
という難点があった。

［発明の目的］ 本発明はこのような難点を解消するためなされたもので
、ノイズを発生ずる原因である電流スパイクやリンギン
グを防止することのぐきる半導体回路用リアクトルを提
供することを目的とする。

Ｌ発明の概要］ づなわち本発明の半導体回路用リアクトルは、非晶質磁
性合金で形成した］アと導体とを組合せてなることを特
徴とする。

本発明に使用するコアのＩＡ料である非晶質磁性合金と
しては、１００ｋｌｌｚに於−ＵＢ＋　　（ＩＩルスデ
ッドの磁場における磁束密度）が６ＫＧ以上Ｃ１保磁力
（Ｈｃ　’）が０．５Ｉルステツド以下、さらに角形比
（Ｓｒ　／Ｂ　＋　、　Ｂｒ　：残留磁束密度）が０．
８以上の特性を持つ、例えばＦｅ　−Ｍ−８ｉ−Ｂ合金
、Ｃｏ　−Ｆｅ　−Ｍ−８ｉ−Ｂ合金（Ｍは、ｒｉ、Ｖ
、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、７ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ。

Ｒｔｌ、Ｈｆ、丁ａ　、Ｗ、ＲｅのＲＹから選ばれる少
なくとも１種の元素）があげられる。

非晶質磁性合金の特性を上述のＪこうに限定した理由は
、これらの値の範囲を外れた場合は電流スパイク等を抑
制する効果が減少することによる。

本発明においては、非晶質磁性合金を単ロール法により
リボン状−にして巻回することによりトロイダルコアを
形成、あるいはリング状に打抜いたものを積層してトロ
イダルコアを形成し、このコアに複数個の巻線を施すこ
とににり半導体回路用リアクトルが得られる。この半導
体回路用リアク１〜ルを半導体に直列に挿入することに
より半導体回路の電流スパイクやリンギングを抑制づる
ことができる。

「発明の実施例」 次に本発明の実施例について説明覆る。

実施例 （Ｆｅｏ、７Ｎ！　ｏ、＋）７ｅｓｔ　ＴＩＢ＋４の非
晶質磁性合金を単ロール法によりリボン状にし、酸化マ
グネシウム粉末で層間絶縁し、直径６　ｍｍのｌｉ英管
に２０回巻いてトロイダルコアとした。

このコアに１次および２次巻線を施し、外部磁＠１エル
ステッド下で交流磁場測定装置を用いて１００　ｋＨｚ
における交流ヒステリシス曲線を求め、この曲線からＢ
　＋　、保磁力１１ｃ）、角形比（Ｂｒ／Ｂ＋）を求め
たところ、Ｓｔ’＝６．４ＫＧ。

保磁力（）−１ｃ　）−０，４２エルステツド、角形比
（Ｓｒ　／Ｂ＋　）＝０．８５であった。

このように形成したりアクドルをフライホイールダイオ
ードに直列に挿入してスイッチング電源として１００　
ｋｌ−１ｚにお（プる効率η（出力／入力）を求めたと
ころ７８％であった。また、このダイΔ゛−ド回路にお
い′（は、電流スパイクおよびリンギングは見られず、
回路動作を正常化することができた。

比較例 フェライト製のコアを使用し゛Ｃ実施例と同様にＢ＋、
角形比（Ｓｒ　／Ｂ＋　）および保磁力（Ｈａ）を求め
１＝ところＢ　＋＝３．８ＫＧ、　１−１ｃ二Ｏ，６２
，’：ｃルステッド、Ｂｒ　／Ｂ　＋＝０．７５’ｒあ
った。このリアクトルをフライホイールダイオードに直
列に接続してスイッチング電源どし−Ｃ効率ηを求めた
ところ７５％であった。また、このリアクトルでは電流
スパイクおよびリンギングを十分抑制する゛ことができ
なかった。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の半導体回路用リアクト、ル
を、半導体に直列に挿入することにより電流スパイクお
よびリンキングを抑制覆ることができ、ノイズの発生を
防止して回路動作を正常化にし、半畳体を保護づること
が可能となる。

代理人弁理士　　　須　山　佐　− 手　　続　　補　　正　　内 昭和５９年３月６日 ２、発明の名称 半導体回路用リアクトル ３、補正をする者 事件との関係　・　特許出願人 神奈川県川崎市幸区堀川町７２番地 東京芝浦電気株式会社 ４、　代　　埋　　人　　　　　〒　１０１東京都千代
田区神田多町２丁目１番地 神田東山ビル　電話０３　（２５４）　１０３９（７７
８４）弁理士　　　須　　山　　イ／［−５、補正命令
の日付 自　　発 ７、補正の内容 （１）明細出を別紙の通り訂正する。

（２）図面を別紙の通り追加する。

以　　上 訂　　正　　明　　細　　書 １、発明の名称　　　半導体回路用リアクトル２、特許
請求の範囲 （１）非晶質磁性合金ひ形成したコアと導体とを組合せ
てなることを特徴とＪ′る半導体回路用リアクトル。

〈２）非晶質磁性合金は１０’Ｏ！（１１２におい−（
Ｂ１≧６ＫＧ 保磁力（Ｈｃ）≦０．５土ルスデッド 角形比（３ｒ／Ｂ＋’）≧０．８ の特性を持つもの【ある特許請求の範囲第１項記載の半
導体回路用リアクトル。

（３）非晶質磁性合金は次式で示されるものである特許
請求の範囲第１項または第２項記載の半導体回路用リア
クトル。

ＣｏａｆｖｌｒＭ’ｃＹｄ 但し式中 Ｍ：ＦｅおよびＭ　１１から選ばれた１種の元素Ｍ’：
ＦｅおＪ：びＭＯ以外の遷移金属から選ばれ７ｊ　１種
または２種以上の元素 Ｙ：Ｓｉ　、Ｂ、ＰおよびＣから選ばれた１種または２
種以上の元素 ａ　−１−ｂ　−１０＋ｄ　＝　ｌ　ＱＱＯ≦ｂ≦１０ ０≦Ｃ≦１０ ５０≦ａ≦８０ ［発明′の技術分野］ 本発明は電流スパイク等を抑制Ｊる１ｃめの半導体回路
用リアクトルに関する。

し発明の技術的背景とその問題Ｋｊ］ 従来より、高周波領域Ｃ大電流の制御を行なう、例えは
スイッチング電源等の半導体回路においては、半導体自
身の性質や他の回路的要因により電流スパイクやリンギ
ングが発生し易いという問題があった。これらの現象は
回路動作の正常化を妨げ、ついには半導体を破壊してし
まうおそれがあっｋ　。さらに、このような急激な電流
変化は機器のノイズ′の最大の原因とな２て−いｌこ。

一般に、ダイオードのような半導体装置に印加される電
圧の極性を急速に反転させると、ダイオードは一瞬ダイ
オードとしての機能を失い、逆方向に電流が流れる。短
時間（リカバリータイム）後にダイオードはその機能を
回復して逆方向の電流は流れなくなるが、この逆方向電
流、すなわち電流スパイクが大きい場合には、ダイオー
ドが破壊されてしまうことがある。

また、このような電流スパイクが発生した回路にコイル
とコンデンサーのような共振要素が存在すると、電流ス
パイクが長く尾を引くリンギングとなる電流スパイクや
リンキングは当然ながら回路の正常な動作を失わじる。

さらにこれらが出力に含まれるノイズ成分として働くほ
か、電流の急速な反転によつ−ＣＣ電磁ソノイス生じる
。つまり、ノイズを電波の形−Ｃ空間に輻射しＣしまう
。これら、電流スパイク、リンギング、電磁波ノイズ等
の問題は、高周波領域で大電流の制御を行なう。例えば
スイッチング電源等の半導体回路においＣ特に深刻なも
のとなる。

近年、このようなノイズ障害に対する国際的な対策強化
の要請により、半導体使用機器の発生ノイズを防止する
対策が強化されつつあり、ノイズの防止が重要な問題と
なつＣきている。

このような電流スパイクやリンギングを抑制するため、
半導体回路に半導体回路用リアクトルを配置することが
行われているが、従来の半導体回路用リアクトルのコア
はフエライ１−あるいはパーマロイ等で形成されている
ため、十分な抑制を行なうことができなかった。

すなわちフェライト製のコアを使用した場合は、角形比
（Ｓｒ　／Ｂ＋　）および飽和磁束密度が小さいため抑
制効果が小さく、有効にするためにはコアの形状を大き
くする必要があり、パーマロイ製のコアを使用した場合
は、保磁力（＋−（Ｃ）が太きく　−ｒ　、’高周波化
に対応できないという難点かあつノ′こ。

［発明の目的］ 本発明はこのような難点４解消−りるためなされたもの
で、ノイズを発生づる原因である電流スパイクやリンキ
ングを防止することのできる半導体回路用リアクトルを
提供づることを目的とづる。

１光明の概要］ づなわち本発明の半導体回路用リアク１−ルは、非晶質
磁性合金Ｃ形成したコアと導体とを組合せＣなることを
特徴と覆る。

本発明に使用づるコアの月利である非晶質磁性合金どし
−Ｃは、１００ｋｌｌｚに於てｌ’３＋（１Ｊニルスデ
ツドの磁場にＪ５ける磁束密度）が６　Ｋ　Ｇ以ＦＣ１
保磁力りＩＩＧ）が０　、　、５　Ｘルス−アツド以下
、ざらに角形比（Ｒｒ　／ｒ３＋　、　Ｂｒ　：残留磁
束密度）が０、Ｆ３以−Ｌの特性を持つ、ＣＯ／１Ｍｒ
Ｍ′ＣＹｄ〈イ１し式中ＭはＦｅおよびＭｎから選ばれ
た１秤の元素、Ｍ′は［：ｅおにびＭｎ以外の遷移金属
から選ばれた１種または２種以上の元素、ＹはＳｌ、Ｂ
、Ｐおよび０から選ばれた１秤または２種以上の元素、
ａ　＋ｂ　ｌ−Ｃ＋’ｄ　＝　１００．　Ｏ≦ｂ≦′１
０．０≦Ｃ≦１０．５０≦ａ≦８０）があげられ、好ま
しくはＭ′は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、７１゛、
Ｔｉ、Ｖ、丁ａ　、１−１ｆ　、　　ｌ’＜ｃ　、　　
Ｃｕ　、Ｙ’ｒある。

非晶質磁性合金の特性を上述のように限定した理由は、
これらの値の範囲を外れた場合は電流スパイク等を抑制
する効果が減少１りることによる。

本発明においては、非晶貿磁Ｖ１合金を甲ロール法にＪ
：リリボン状にして巻回づることによりトロイタルコア
を形成、あるいはリング状に打抜いたものを積層してト
１」イダルコアを形成し、このコアに複数個の巻線を施
すことにより半導体回路用リアクトルが得られる。この
半導体回路用リアク１〜ルを半導体に直列に挿入するこ
とにＪ−り半導体回路の電流スパイクやリンキングを抑
制・することがＣきる。

１光明の実施例］ 次に本発明の実施例について説明覆る。

実施例１ 上述した単ロール法にＪ：す、Ｃｏ　Ｆｅ　Ｃ’ｒ　３
　ｉＢからなる非晶質磁性合金リボンを得た。これに酸
化マグネシウム粉末を塗色して層間絶縁し、直径６１Ｉ
Ｉｌｌの石英管に２０回巻き、その後、この石英慎を抜
き取っＣ：１７を作った。このコアをエポキシ樹脂Ｃ被
覆しで絶縁し、これに絶縁された導線を４回巻いてこの
発明のりアクドルを得た。

第１図に示スＪ：うに、このように・して得たりアクｊ
・ル２をスイッチング電源回路中のダイオード１に直列
に挿入し、１００　　ｋＴｏ、における効率（スイッヂ
ン電源からの出力／回路中のトランスへ入力）、スパイ
ク電流の大きざ、リンギングの程度および高周波ノイズ
を調べた。

さらに上述のコアに２木の絶縁された導線を巻き、外部
磁場１エルステツド下で゛交流磁場測定装置を用いて１
００　ｋＨｚにおける交流ヒスプリシス曲線を求め、こ
の曲線から８＋、保磁力および角形比を求めた。

比較のため、フェライトまたはパーマロイからなるコア
を有するリアクトルについ（同様の試験を行なった。さ
らに、リアク１〜ルを用いない回路についてもスパイク
電流の大きさ、リンキングの程度おＪ：び高周波ノイズ
を調べた。これらの結果を次表に示す。　　　　　　　
　　（以下余白）実施例２ 表に示す非晶質合金について甲ロール法により長尺リボ
ンを作成し、７　ｍｍ　Ｘ　６　ｍｍ　Ｘ　４　ａのト
ロイダル状コアに巻回後熱処理を行ない、１００　ｋｌ
ｌＺのＢ＋　、ｔ」ｃ　、　（３ｒ　／Ｂ＋を測定した
。次表から明らかなようにすべての試料につい−ｒＢ＋
≧６ＫＧ、Ｂｒ／Ｂ＋≧８０％、Ｈｃ≦０．５エルステ
ツドを満足しＣいることがわかる。これらの試料につい
で、すべて実施例１ど同様にフライホイールダイオード
に直列に挿入しＣスイッチング電源としく１ｏｏｋｌｌ
ｚにおける効率η（出力／入力）を求めたところ、すべ
Ｕ７８〜８０％ひあった。

ま７ｊ、このダイオード回路においては、電流スパイク
およびリンキングは見られず、回路動作を正常化（るこ
とがぐきた。

（以五余白） ［発明の効果］ 以上説明したように本発明の半導体回路用リアクトルを
、半導体に直列に挿入することにより電流スパイク、１
３よびリンギ〕／グを抑制りることができ、ノイズの発
生を防止しＣ回路動作を正常化にし、半導体を保護する
ことが可能どなる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のりアクドルの性能試験に用いた図である。 特許庁長官　殿 １．事件の表示　　特願昭５７−２３０３９８号２、発
明の名称 半導体回路用リアクトル ３　、補正をする者 事件どの関係　　　特許出願人 神奈川県用崎市幸区堀用町７２番地 東京芝浦電気株式会ネ１ ４、代　理　人′　　　〒　１０１ 東京都千代田区神田多町２丁目１番地 自　　発 ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄および発明の詳細な説明の
′欄 ７、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正りる。 （２）発明の詳細な説明を以下の通り補正する。 ■　３頁１７行〜４頁１行の［例えば・・・・・・元素
）１を、ｒ　ＣＯａＭ４　Ｍ　’ｃ　Ｙｔ　　で示され
るもの（但し式ＬＩＩＭはＦｅおＪ：びＭ、ｎから選ば
れた１種の元素、Ｍ′はＦｅおよび１ｙｌｎ以外の遷移
金属から選ばれた１種または２１！以上の元素、ＹはＳ
ｌ、Ｂ、Ｐ、およびＣがら選ばれた１種ま７ｊは２種以
トの元素、α＋、、Ａ＋Ｃ＋〆＝１００．０≦４≦１０
．０≦Ｃ≦１０．５０≦α七８０）」と補止づる。 ■　４頁１６行の「実施例」を「実施例１」と補正する
。 ■　４頁１７行のＩ’（Ｆｃ・・・・・・１３１４４を
Ｉ　（Ｃｏも３Ｆ　０３　Ｃｒ　　３　Ｓｉ、３１３１
３　）Ｊ　　とン＋ｌｉ　ｉｔ二　３する。 ■　５頁１４行の「できた」と１５行の「比較例」との
間に次の文を挿入づる。 ［実施例２ 表に示寸非晶質合金について甲［１−ル法により臣民リ
ボンを作成し−７龍×６■×４１の１−［１イダル状コ
アに巻回後熱処即を行ない、１００ｋＨｚのＢ　＋　、
）−ＩＣ、Ｂｒ　／’Ｂ　＋を測定した。次表から明ら
かなようにすべＣの試料についてＢ１≧６ＫＧ、Ｂｒ／
’Ｒ＋≧８０％、［−１０≦０．５Ｉルステッドを満足
していることがわかる。これらの試オ′」に′〕いて、
リベで実施例１と同様にフラオホイールダイΔ−ドに直
列に挿入し−Ｃスイッチング電源として１００　　ｋＨ
ｚにお（プる効率η（出力／人力）を求めたところ、す
べて７８〜８０％Ｃあった。 また、このダイオード回路においては、電流スパー（り
およびリンキングは見られず、回路動作を正常化１−る
ことがＣきた。 （以下余白） 」 °以　　　−ト ［別　紙］ 特許請求の範囲 （１）非晶質磁性合金Ｃ形成したコアと導体とを組合せ
Ｃなることを特徴とづる半導体回路用リアクＩヘル。 （２）非晶質磁性合金は１００　ｋＨｚ、にお１７スＣ
Ｂ＋　　≧６ＫＧ 保磁力（Ｈｃ　）≦０．５エルステッド角形比（Ｂｒ／
Ｂ＋）≧０．８ の特↑４を持つものである特許請求の範囲第１項記載の
半導体回路用リアク１−ル。 但し式中 Ｙ：Ｓｉ、Ｂ、ＰおよびＣから゛ばれた１種または２種
以上の元素 ０≦孟≦１０ ０≦Ｃ≦１０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非晶質磁性合金で形成したコアと導体とを組合ｔ
   ＩＣなることを特徴とづる半導体回路用リアク１−ル。
2. （２）非晶質磁性合金は１００ｋｆ（ｚにおいて８１≧
   ６ＫＧ 保磁力（Ｈｃ　）≦０．５１ルステッド角形比（Ｂｒ／
   Ｂ＋）≧０．８ の特性を持つものである特許請求の範囲第１項記載の半
   導体回路用リアクトル。