JP2002501678A - インダクタンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 軟磁性材料からなる磁気鉄心（５）と、スルーホール接触した導電路（６）を有する基板（１）とを備えた超小形で、非常に平坦な構造のインダクタンス素子が提案される。導電路（６）と基板（１）を通るスルーホール接触部とが巻線のターンの一部を形成している。巻線の他の部分は、導電路（６）の端部（７）のパッド（８）にボンディングにより接続された、基板（１）の上面（２）の導線（９）により形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 インダクタンス素子 この発明は、インダクタンス素子、特に超小形化された平形構造のインダクタ ンス素子に関する。 磁気鉄心に金属線、特にエナメル絶縁した銅線を巻回することによってインダ クタンス素子を製作することは一般に公知である。 この場合、１つの例においては、分割磁気鉄心が使用され、巻線が、通常、巻 型に装着され、この巻型が磁気鉄心の一部に嵌め込まれる。しかる後磁気鉄心が 結合され、このようにして巻線を装着した磁気鉄心が容器内に収納される。 他の例では非分割の磁気鉄心、いわゆる環状鉄心が使用される。その場合、こ の非分割の磁気鉄心には直接に巻線が巻回される。閉鎖形の鉄心形状、例えば環 状鉄心が使用される場合、巻線導線は磁気鉄心の内部孔を通される。 開放形の鉄心形状、例えば棒形鉄心或いは巻枠状の鉄心を使用する場合、巻線 は層状に巻型を用い或いは巻型なしで磁気鉄心に装着される。 エレクトロニクスの分野において益々小形化が進むのに伴い、かなり以前より 特に平坦な構造を持ち、ＳＭＤ技術で加工できる、著しく小形化されたインダク タンス素子に対する大きな要求が存在する。特に、電気通信の分野並びにパワー ・エレクトロニクスにおいて益々動作周波数が高まることによって、小形のもし くは平形のインダクタンス素子への要望が存在する。 しかし、閉鎖形の磁気鉄心の形状を加工する場合、インダクタンス素子をさら に小形化することには巻線技術の難しさにより限界がある。２つの通常の巻線巻 回方法、即ち、環状鉄心巻線機による巻回方法並びに手動による巻回方法では、 導線の太さを減したり、また非常に小形の磁気鉄心を使用したりすることができ ない。このような製造技術的な制限により、多くの場合、電気的な設計上は明ら かにもっと小さい直径範囲の導線で充分であるにも係わらず、典型的には、０． ０５〜０．１５ｍｍの直径範囲のエナメル絶縁銅線しか使用されていない。 さらに、閉鎖形の磁気鉄心形状のため、余分の孔が作られるのが普通であり、 そのため鉄心容積の利用率が減少する。 この発明の課題は、従って、その寸法について殆ど任意に小形に製作すること ができ、製造技術的に簡単に製作可能であり、０．０５ｍｍ以下の直径の導線で も加工することができるインダクタンス素子を提供することにある。 この発明によれば、この課題は、磁気鉄心と、この磁気鉄心がその上面に装着 される基板と、この磁気鉄心を取り巻く少なくとも１つの巻線とからなり、この 巻線のターンが、基板の上に或いは中に或いは下に取付けられている導電路と、 隣接する導電路の対向する端部の間において磁気鉄心の上でボンディングされた 導線からなるインダクタンス素子によって解決される。 この構造により、特に閉鎖形の磁気鉄心の小形構造が実現され、これにより安 価な方法で小形化されたインダクタンス素子を製作することができる。巻線は、 従来普通のエナメル銅線で作る必要はなく、ボンディングされた導線並びに基板 内のスルーホール接触部及び導電路からなる部分に分かれるので、その製作は、 半導体技術から公知の、そして実証されているボンディング法により自動化する ことができる。 この基板は、同時に磁気鉄心を固定するために使用され、さらにインダクタン ス素子を接続するために必要な接点を担持することを可能にする。 好ましくは、基板として、プリント板、特にいわゆる、チップオンボード基板 が使用される。しかしまた、チップオンフレックスもしくはチップオンガラス基 板も使用することができる。これらの基板は、それらに多層技術により非常に多 数のターンを持つ非常に複雑な巻線構成も実現できるので、非常に好ましいもの であることが実証されている。特に、このような基板により、自由に利用可能な 鉄心内部孔にボンディング導線を極めて密に配置することが可能となり、しかも 余分な孔が残ることがない。 しかしながら、基板としては半導体基板、特にシリコンからなる基板もしくは 特にＡｌ₂Ｏ₃もしくはＡｌＮからなるセラミック基板を使用することも考えられ る。これにより、半導体技術において極めて一般的なメタライジング法を使用す ることができるという利点がある。さらに、これにより、能動形半導体素子との 取付け互換性も達成することができ、セラミック基板で作られたインダクタン ス素子をパワー用半導体モジュールに装着することも、またシリコン基板上にお いて、例えばチップオンチップ技術で作られたインダクタンス素子を、集積回路 に組み込むこともできる。 特に有利な実施例においては、導電路は基板の内部に配置され、この導電路の 端部が基板の上面に露出する。これに代わる実施例においては、導電路が基板の 下面に配置され、この導電路の端部が再度基板の上面に露出する。この２つの実 施例においては、導電路の端部として金属製のパッドが設けられる。これらの実 施例は、一方では導電路が磁気鉄心に対して絶縁されており、他方ではパッドを 使用することによりボンディングが公知の方法で容易に行えると言う利点がある 。 特に簡単な実施例では、巻線は専らボンディング線からなる。この実施例では パターン化した導電路を基板の上に形成する必要はなく、それに代え、導電路の 代わりに、非常に平坦に基板の上に取付けられるボンディング線が設けられる。 それ故、いずれの金属パッドにも、２つのボンディング線が取付けられる。この 実施例は、製造プロセスが公知の、そして信頼性のあるボンディングプロセスに よって容易化され、同時に、導電路をパターン化する必要のない非常に安価な基 板を使用することができるという利点がある。これにより、コスト上の利点がも たらされる。 この発明のさらなる改良においては、基板はその上面に凹部を備え、その凹部 に磁気鉄心が装着される。これによりインダクタンス素子の、特に完全に平坦な 構造が得られる。さらに、この凹部は、製造プロセス時に磁気鉄心の位置決め及 び固定を容易にする。 別の固定方法として、磁気鉄心を基板の上面に接着することができる。しかし ながら、磁気鉄心を基板の上面にろう付けすることもまた考えられる。 これら２つの機械的固定方法は、半導体技術において、いわゆる「ダイ・ボン ディング」として公知である。 「パッド」、即ち電気的接続のための基板上の端子は、特に蒸着されたアルミ ニウム或いは金属の多層系からなるのがよく、ボンディング用の回路端子として 使用される。ボンディング線として、金線或いはアルミニウム線が使用される。 しかしながら、他の材料を使用することも考えられる。 金の場合、約３０μｍの太さの金線が使用できる。この金線の端部は火炎によ り球状に溶解される。この球状体は、その端部が、硬質合金からなる中空の針か ら約２００℃の温度において金属パッド、殊にアルミニウムパッド上で圧潰され る。この熱圧着ボンディング接続の接着強度は、少なくとも５０ｍＮである。熱 圧着法の場合、被接続材料は熱の供給を受けながら互いに圧着される。原子間の 力により、また境界面における拡散により、溶接は液相が生ずることなく行われ る。 他の実施例では、導線は超音波によりボンディングされる。超音波ボンディン グは、原理的には、外部からの熱供給を受けない摩擦溶接である。導線は、その 場合、楔状の接続工具の案内孔を通して導かれ、接続面に下ろされ、圧力により 変形される。それから、超音波範囲の周波数で接続部材が小さい振幅で互いに平 行に動かされる。その場合、例えばアルミニウムパッドの酸化膜のような表面層 が裂け、表面粗さが減退し、両表面が金属結合を生じるまでに近づく。 超音波ボンディングもまた熱圧着ボンディングも、半導体技術から公知の方法 である。この２つの方法は、既に２０年以上前から半導体技術の分野において標 準的な方法であり、実証されており、自動化率が高いと言う点で共通する。代表 的な接触面は、プリント板上で１５０×１５０ｐｍ²であり、このことは隣接パ ッドとの距離を含めて、１ｍｍ²当たり約９つの接続を行える接触面密度を意味 する。この値は、最小可能な、約６０×６０μｍ²のパッドサイズによれば１ｍ ｍ²当たり約４０個の接続数に上昇する。プリント板面上のボンディング接続の 高さは、最小で１２０乃至１５０μｍである。 磁気鉄心としては、特に閉鎖形の磁気鉄心が使用される。この場合に最高の透 磁率が得られるからである。最小で約１〜２ｍｍの構造的な高さに対しては、環 状帯鉄心が使用される。さらに平坦な構造の場合、むしろ、例えば鋼板の打ち抜 きによって作られる円板鉄心がより適している。特に好適な磁性材料としては、 この場合軟磁性合金、特にアモルファス或いはナノクリスタル合金が考慮される 。軟磁性合金の、フェライト磁気鉄心に対する利点は、透磁率が遥に高いこと、 飽和インダクタンスが２乃至３倍だけ高いこと並びに磁気歪みが合金によっては 消滅する程度に小さいことにある。 極端に平坦な実施例に対しては、スパッタ或いは他の方法で析出した軟磁性合 金の層をベースにした磁気鉄心も使用可能である。この場合、軟磁性合金の層と 電気絶縁体を交互に積層することにより、相応に良好な高周波特性を備えた積層 構造が得られる。 この発明を図面において例示し、以下に、詳細に図面について説明する。 図１はこの発明によるインダクタンス素子の俯瞰概略図、 図２は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図、 図３はこの発明の異なる実施例の平面の概略図、 図４は図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図、 図５はこの発明のさらに異なる実施例の平面の概略図、 図６は図５のIII−III線に沿った断面図、 図７はこの発明の簡単な実施例の断面の概略図、 図８はこの発明の異なる実施例の断面の概略図、 図９はこの発明のインダクタンス素子の可能な構造の俯敵概略図、 図１０は図９のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図、 図１１はこの発明によるインダクタンス素子の異なる構造の俯敵概略図、 図１２は図１１のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図、 図１３はこの発明の異なる実施例の断面の概略図、 図１４は図１３の素子の平面図、 図１５はこの発明の異なる実施例の断面の概略図、 図１６は棒鉄心を備えたこの発明によるインダクタンス素子の構造の俯瞰概略図 、 図１７は環状帯鉄心と２巻線の同心構造を備えた二重変成器の基板の上面の具体 的レイアウト、 図１８は図１５に対応した、基板の下面におけるレイアウト 図１９はこの発明の異なる実施例の俯瞰概略図である。 図１に、この発明の１つの実施例が示されている。図２はこの構造のＩ−Ｉ線 に沿った断面を示す。図１から明らかなように、この発明によるインダクタンス 素子は上面２と下面３とを持つ基板１からなる。基板１の上面２には凹部４が設 けられている。この凹部４に磁気鉄心５が挿入されている。ここに示した磁気鉄 心５は、アモルファスの軟磁性合金からなる環状帯鉄心である。 基板１の下面３には導電路６が配置されている。この導電路６は基板１の下面 ３から上面２に基板内導電路６’を介して導かれているので、導電路６の端部７ は基板１の上面２に露出している。基板１の下面２の導電路端部７は、小さな金 属面の形状、いわゆるパッド８を持っている。 隣接した導電路６の互いに対向する端部７は、ボンディングされた線９を介し て互いに接続されている。 それぞれの巻線端７’のパッド８’上には導線９’がボンディングされ、この 導線は接続導体１０に導かれ、この接続導体は接続端子１１に接続されている。 ここに示された接続端子１１はＳＭＤ（Surface Mounted Device：表面実装） に適している。 図２に示されるように、インダクタンス素子の巻線の１ターンは、基板１の 下面３に設けられた導電路６並びに基板１を通して導かれた基板内導電路６’及 び基板１の上面２でパッド８にボンディングされた導線９からなる。 図３及び４はこの発明の異なる実施例を示す。この実施例において基板１は、 それぞれ導電路６を備えた中間層Ｅ１、Ｅ２及びＥ３を持っている。ここに示さ れた基板１は、エポキシガラスからなるチップオンボード・プリント板である。 公知の多層技術によって作られた、このチップオンボード・プリント板により鉄 心内部孔１２の平面が導電路６の端部７を配置するために最適に利用される。導 電路６の図示された端部７は、この場合も、アルミニウムからなるパッド８の形 態をなしている。このような構造において、特に巻線の正確な同心配置が可能で あり、例えば図１及び２に示されたような部分巻線とは異なり、非常に良い結合 関係、即ち非常に僅少な漏洩インダクタンスが得られる。個々の巻線を電気的に 互いに絶縁された、基板の異なる層Ｅ１、Ｅ２及びＥ３に配置することにより、 電位分離の要求が非常に良好に満たされる。図示の実施例において基板は３つの 層Ｅ１、Ｅ２及びＥ３を持ち、各２４のターン数を持つ３つの巻線が記入されて いる。図示の磁気鉄心５は正方形であり、多数の、互いに上下に積層された、ナ ノクリスタル合金からなる磁性薄板からなる。 図５及び６はこの発明の１つの実施例を示し、この実施例ではセラミックから なる基板１が基板内導電路６’を備え、これにより基板の上面から下面への及び その逆の通電方向の交替を保証し、磁気鉄心支持体としての機械的機能を果たし ている。磁気鉄心５は、この場合、基板１の中央部１４と外側部１５との間にお いて半径方向の接続片１３の上に乗っている。導電路６の半径方向の案内は、磁 気鉄心５の両側においてボンディングされた導線９により行われている。ボンデ ィングされた導線９の保護のために、この場合、プラスチックからなる覆い蓋１ ６が嵌められている。この覆い蓋１６は、この保護機能の他に、ＳＭＤ素子にお いて真空ピペットを使用して通常の「ピック・アンド・プレース」技術でよく行 われるように、取付けのための平坦面を保証している。 図７は、平面形の基板の上に構造体を設けたこの発明の実施例を示す。この実 施例において特別な点は、インダクタンス素子の構造が専らボンディング線で実 現されていることである。この目的のために、基板１はその上面２にパッド８を 備えている。このパッドは、環状帯鉄心において、その中心点の回りに同心的に 基板１の上面２にくるように配置されている。それぞれ２つの互いに対向するパ ッド８が、下側のボンディング線９’並びに上側のボンディング線９と接続され る。下側のボンディング線９’は、できるだけ平らな湾曲で基板にボンディング され、次いで絶縁された磁気鉄心が下側のボンディング線９’の上に置かれる。 次の工程で、全ての上側のボンディング線９が鉄心の上にできるだけ高い湾曲を もってボンディングされる。各パッド８は、その場合、２回、即ちそれぞれ上側 及び下側のボンディング線の端部に接続される。この構成の利点は、非常に安価 な、平面形の基板を使用できることである。その上、基板を通るスルーホール接 触部の必要がない。しかしながら、磁気鉄心は絶縁物によって包囲されているこ とに注意せねばならない。 図８は、他の変形例として、同様に接続が専らボンディング線により行われる 実施例を示す。しかしながら、図７の実施例とは異なり、基板１は、磁気鉄心の サイズ及び形状に適合した凹部を持っている。図８に示す実施例において、この 凹部４はリング状である。基板１の上面２において、この凹部４の縁部にパッド ８が同心的に配置されている。インダクタンス素子を作るには、下側のボンディ ング線９’を、ボンディング時に通常の湾曲で２つの対向するパッド８にボンデ ィングする。次いで、この凹部の形状に適合した工具で全ての下側のボンディン グ線９’を下に押さえて、全ての下側のボンディング線９’が溝の中にあって、 凹部４の縁部に適合するようにする。このために必要な工具はスタンプの形を持 っており、正確に凹部の縁部に適合している。この凹部４内にある下側のボンデ ィング線９’の上に、絶縁された磁気鉄心５が載せられる。次いで、上側のボン ディング線９が磁気鉄心５の上でパッド８にボンディングされる。この構成の利 点もまた、基板にスルーホール接触部を設ける必要がないことである。さらに、 鉄心が基板の凹部内に入り込んでいるので、平面形の構造が保証される。これに より鉄心は、同時に上側及び下側のボンディング線によって保持され、固定され る。 図９はこの発明によるインダクタンス素子の他の実施例を俯瞰図で示す。図１ ０は、図９と同じ構造をＩＸ−ＩＸ線に沿った断面で示す。図９から明らかなよ うに、基板１はその上面２に環状の凹部４を備えている。この凹部４内に磁気鉄 心（但し、図示されてない）が挿入される。基板１は凹部４の中に、導電路６が パターン化された表面を持っている。この導電路６は、凹部４の内部では半径方 向に走っている。即ち、導電路は凹部４の底では半径方向に、また凹部４の壁で は底から上面２に向かって垂直に走っている。導電路６はその端部にそれぞれパ ッド８を備えている。これらのパッド８はそれぞれ基板１の上面２にある。磁気 鉄心５がこの凹部４内に挿入された後、それぞれ２つの対向するパッド８がボン ディング線９により互いに接続される。この構造も絶縁された磁気鉄心を必要と する。その場合、ボンディング線９は鉄心の上でできるだけ平坦にボンディング するべきであることに注意せねばならない。この構成も、基板にスルーホール接 触部を設ける必要がないという利点を持っている。さらに、この磁気鉄心は、凹 部の中で保護されている。この変形例もインダクタンス素子の非常に平坦な実現 を可能にしている。 図１０は、「内部にある」導電路を備えた図９の実施例を断面で示す。この図 には、凹部４の底及び壁に半径方向に内側から外側に延びる導電路６が設けられ ることが示されている。基板１の上面２に設けた導電路６の両端にパッド８があ る。絶縁された磁気鉄心５を凹部４内に挿入した後、それぞれ２つの対向するパ ッド８がボンディング線９により接続される。なお、この際ボンディング線はで きるだけ平坦な湾曲をとるようにされる。これによりインダクタンス素子の構造 的な高さを低くすることができる。 図１１はこの発明の異なる実施例を俯瞰図で示す。図９の実施例と異なりこの インダクタンス素子は、「外部にある」導電路を備えている。図１２は、図１１ の素子をＸＩ−ＸＩ線に沿った断面で示す。これらの図において、基板１は２つ の同心配置された凹部４及び４’を備えている。凹部４’は、その場合、インダ クタンス素子の中心に配置され、基板１全体を貫通している。凹部４は環状の周 縁部を持っており、凹部４’に対して同心的に配置されている。凹部４は部分的 に（基板１の下面３に達することなく）基板１に設けられている。このインダク タンス素子は、外側面並びに下面及び内側の凹部４’の壁に導電路６を備えてい る。これらの導電路は、基板１の下面３において放射方向に配置されている。基 板１の上面２において導電路６の端部にパッド８がある。凹部４内には環状の磁 気鉄心５（図では示されていない）が配置される。次いで２つの対向するパッド ８がボンディング線９により互いに接続される。この構成の利点は、基板がスル ーホール接触部を必要としないことにある。さらに、非絶縁の磁気鉄心の使用も 可能である。 図１２はこの発明の図１１による実施例をＸＩ−ＸＩ線に沿った断面で示す。 この図から明らかなように、基板はその中心部を貫通する凹部４’を備える。こ の凹部４’の縁部に沿って垂直に導電路６が基板１の上面２から下面３に延びて いる。導電路６は、さらに、半径方向に外縁部に向かって延び、この外縁部で垂 直方向に上面２に向かって延びている。この上面２においては、導電路６のそれ ぞれの端部にパッド８が設けられている。磁気鉄心５をこの凹部４内に収納した 後、それぞれ２つの対向するパッド８がボンディング線９に接続される。その際 、ボンディング線９が平坦に導かれるように注意せねばならない。この構成は、 いわゆる「外部にある」導電路を特徴とする。 基板の内部及び外部にある導電路を互いに組み合わせたインダクタンス素子も また考えられる。このような素子は、図１３に断面で示されている。図１４は図 １３に示された素子の平面を示す。この場合も基板１は２つの凹部４及び４’を 備えている。凹部４’は基板の中心に配置され、基板１を貫通している。凹部４ は凹部４’に同心的に配置され、環状の周縁部を持っている。凹部４は、この場 合も、基板１内に部分的にしか穿たれていない。導電路６は、一方では、凹部４ の底に半径方向に設けられている。他方、導電路６は凹部４の壁を垂直にその底 から上面２に、半径方向に下面３に沿って、再び垂直に基板１の外周縁に沿って 上面２に向かって延びている。導電路６は、その端部に、上面２上に配置された パッド８をそれぞれ備えている。内部にある導電路のそれぞれ対向する２つのパ ッド、並びに外部にある導電路のそれぞれ対向する２つのパッドが互いに接続さ れている。かくして巻線の正確な同心配置が可能である。これにより非常に良好 な結合関係、即ち非常に小さい漏洩インダクタンスが達成される。この場合も、 ２つの互いに対向するパッドを接続するボンディング線９は、鉄心５の上ででき るだけ平坦にボンディングされるようにしなければならない。これにより、外部 の導電路６を互いに接続する２つのパッドの平坦な接続が同様に可能である。 図１４は、パッド８を特殊に配置した図１３による素子の平面を示す。図１４ においては、凹部４と４’とが同心配置されている。中間部１４並びに外側部１ ５の上面２に、内側及び外側にある端部、即ちパッド８が配置されている。図は 、外側にある導電路のパッド８が内側にある導電路のパッド８''に対してずれて 配置されていることを示す。これにより、外側にある導電路の２つの対向するパ ッド８が、内側にある導電路の対向する２つのパッドを接続するボンディング線 ９''に対して互いにずれて配置されるという利点が生ずる。これにより、ボンデ ィング線９及び９''を磁気鉄心（ここには示されていない）の上で、できるだけ 平坦に案内することができる。これにより、インダクタンス素子の構造的な高さ を低くすることができる。 パッド８並びに８’は、それらが半径方向に素子の中心から離れるように配置 さているので、巻回数をそれだけ大きくすることができる。インダクタンス素子 の構造的な高さは、しかしながら、これによって僅かにしか高くならない。ボン ディング線９をボンディング線９''の上に配置する必要がないからである。ただ この場合、ボンディング線相互の絶縁に注意する必要がある。このような構造に おいては特に巻線の正確な同心配置が可能となるので、（図１４に示されたよう な）部分巻線に比較して非常に良好な結合関係、即ち非常に小さい漏洩インダク タンスが得られる。 図１５はこの発明によるさらに異なる実施例を断面で示す。この実施例では基 板１は環状の凹部４を備え、その底に導電路６が半径方向に設けられている。導 電路６の端部は、アルミニウムからなるパッド８を凹部の底に備えている。基板 １の上面２には、凹部４の周縁に沿ってパッド８が設けられている。上面２にあ るパッド８は、凹部内の対応するパッド８とボンディング線９により接続されて いる。基板表面と凹部の底との間にボンディングされた線により、「下側の導体 部」を作った後、絶縁された磁気鉄心が凹部４内に収容される。次いで「上側の 導体部」が、２つの対向するパッド８をボンディング線９により接続することで 作られる。この場合、「上側の導体部」は磁気鉄心５の上でできるだけ平坦にボ ンディングされるように注意する。この構成の利点は、基板１におけるスルーホ ール接触が必要ないことである。基板の配線形成も、１つの層で行えばよいので 簡単である。基板１はそれ故安価に作ることができる。その他の配線は公知のボ ンディング法で行うことができる。 図１６は棒状の磁気鉄心５を備えたこの発明の１つの実施例を示す。基板１に は、その上面２に矩形状の凹部４が作られている。それぞれ２つの対向するパッ ド８は、例えばスルーホール接触部により基板１内で互いに接続されている。下 側の導電路の形成は、上述の方法の何れによっても可能である。かくして、下側 の導電路は、例えば内側にある導電路により凹部４内において作ることができる 。基板１の上面２においてそれぞれ対向する２つのパッド８は、ボンディング線 ９により互いに接続されている。上側の導電路を作る際にも、ボンディング線９ は磁気鉄心５の上で、できるだけ平坦にボンディングしなければならない。図１ ６に示す構成は、小形のもしくは平坦なリアクトルを構成するのに有利に使用す ることができ、またフィルタ用途に使用することもできる。この図に示された磁 気鉄心５は、この場合、積層された棒状鉄心として構成されている。 上述の各図に示された基板の実施例は、種々の導体構成（導電路、ボンディン グ線）と組合せることができ、図示の実施例に限定されるものでないことは自明 である。 図１７と図１８とは、２つの環状帯鉄心と、それぞれ２つの巻線の同心配置を 備えた二重変成器の基板のそれぞれ上面及び下面のレイアウトを具体的に示す。 図１７には基板の上面のレイアウトが示されている。この図には互いに並列配置 された２つの環状帯鉄心５と、その中間部１４と、外側部１５にあるパッド８と が示されている。このレイアウトの中間部１４には、環状帯鉄心５を中心とする ２つの同心巻線が設けられている。第一の巻線のパッド８は中心の近くに配置さ れているが、第二の巻線のパッドは環状帯鉄心５の近くに配置されている。外側 部１５にあるパッドは中間部１４にあるパッドの配置に対応している。さらに、 接続端子１１と接続された複数の接続導体１０が設けられている。この変成器は 全体で１２個の接続端子１１を備えている。このことは、各コイルが一次側及び 二次側に１つの中間タップを持っていることを意味する。 図１８には基板１の下面における、図１７に対応するレイアウトが示されてい る。その両端部に、それぞれパッド８がある導電路６の配置が示されている。基 板の上面及び下面のパッドの接続は、基板のスルーホール接続によって行われる 。 図１７及び１８により実現された二重変成器は、上面にボンディングされたパ ッドをエポキシ樹脂でモールドした後に、約１５．６×８．５×３．５ｍｍ³の 寸法をとる。外側に達する接続端子は、例えばＳＭＤヘッダーによって実現され る。二重変成器の４巻線の抵抗は、それぞれ約０．４オームである。この素子に より、周波数ｆ＝１０ｋＨ、Ｕ_ACeff＝１００ｍＶにおいて漏洩インダクタンス Ｌ＞１．２ｍＨが達成される。周波数ｆ＝１００ｋＨ、Ｕ_ACeff＝１００ｍＶに おいて漏洩インダクタンスＬｓ＜０．２μＨである。結合容量は、その場合、Ｃ_k ＜１０ｐＦ（ｆ＝１００ｋＨ、Ｕ_ACeff＝１Ｖ）になる。この二重変成器は、そ の場合、それぞれ５．４×３．４×２ｍｍ³の２つの環状帯鉄心を備える。 図１９は、最後に、マイクロエレクトロニクスにおいて能動及び受動素子を益 々多く設置することを考慮した、この発明による実施例を示す。この場合、この 発明によるインダクタンス素子は、モールドされていない能動素子１６、１７及 び１８を備えたチップオンボード基板上に設けられている。この発明によるイン ダクタンス素子の据付けは、この場合、問題なく可能である。能動素子１６、１ ７及び１８も、同様に、ボンディングによりチップオンボード基板上に取付け られるからである。プラスチック材による共通被覆並びにリードフレームの共通 の利用は、外面的には、通常のＩＣと何らの差も見られない。特に、この方法は 、小電力のＤＣ／ＤＣ変換器の実現に特に有効である。プリント板に１つの作業 工程で、能動素子も、この発明によるインダクタンス素子も、完全自動で実装で きるからである。 通常ボンディングされる導線９は絶縁被膜を備えていないから、ボンディング の際、特に導線が交差する場合に、導線を規定通りに導くよう注意しなければな らない。最終構成に対しては、ボンディング接続を行った範囲を、後で封止する ことが必要になることがある。これは、最も簡単には、硬化性のプラスチックで 被覆することにより行える。同様に、ボンディング線を備えた表面に薄いプラス チック膜を被着することによって後から絶縁したり、機械的に安定化したりする ことも可能である。 この後からの手段は、一方ではボンディング接続の機械的な安定性を改善し、 他方では巻線相互間の耐電圧を向上させる。当然、既に絶縁被膜を備えている導 線の加工も特に有利である。しかし、絶縁導線の加工は必ずしも必要でないこと を強調しておきたい。 図面に示したこの発明の全ての実施例において、インダクタンスの巻数を、ボ ンディングの際に初めて、目的に合わせて選択することができる。従って、基板 に非常に密な、最大接続数に設計された導電路構成を設けておき、もって「一般 的な基板」を、ボンディング接続の数を目的に合わせて選択することで、従って その都度実際に必要なインダクタンスを作ることができるようにすることが可能 である。この点は、特にボンディング技術において自動化の観点で非常に重要で あり、従来公知の平坦化構造に較べて、製造ラインにおいて非常に速やかに、巻 線数及び１つの巻線内の巻数を変更することを可能にする。 図面に示された全ての実施例は、半導体技術から公知のボンディング技術で製 作可能である。このボンディング技術は、既に２０年以上前より超小形化電気接 続を行うための標準的方法であり、その方法のタイプ並びに導線材料や導線直径 に無関係に一般に非常に高い信頼性を得ている。図示の金属パッドは約１５０× １５０μｍ²であり、これは隣接パッドの距離を含めて、１ｍｍ²当たり約９個 の接続の接触面密度を意味する。この値は約６０×６０μｍ²の実用可能な最小 パッドサイズにおいて、１ｍｍ²当たり約４０の接続に上昇する。ボンディング 接続の図示の高さは、約１２０乃至１５０μｍである。 アモルファスの軟磁性合金からなり、７×３×２ｍｍ³の寸法の従来の手巻き の環状帯鉄心で、小形リアクトルを製作するためには、次の最大可能な巻数が生 ずる。 容積的に最適化された磁気鉄心被膜、即ち約３０μｍの厚さでもって、２．９ ｍｍの有効内径が生ずる。これは結果的に約６．６０ｍｍ²の巻線断面を持つ。 直径が０．０８５ｍｍの絶縁銅線を手巻きした場合には、余分な孔を除いて３． ６ｍｍ²の有効巻線断面が生ずる。この自由空間の断面積により３．６／０．０ ０７８４＝４５８ターンを装着することが可能になる。約３５％の銅充填率を考 慮すると１６０ターンの最大可能な巻数が生ずる。 巻線時間は約１６０×１．５秒＝２４０秒＝４分である。付加的に、線端が固 定され、ろう付けされる接続支持体が必要とされる。 この発明によるボンディング技術の構成においてパッドサイズを８０×８０μ ｍ²と仮定すると、８０μｍの間隔に、即ち１６０μｍのピッチでピッチ当たり ０．０２５ｍｍ²の所要面積が生ずる。余分な孔は必要ないから、全体の面をパ ッドで覆うことができる。０．２ｍｍの取付け間隔を考慮すると、６．１５ｍｍ² の面積が生ずる。縁部の損失、即ち正方形のパッドに対して円形面を含めて、 約０．９の修正係数で、最大巻数は６．１５／０．０２５＝２４６×０．９＝２ ２１ターンになる。巻数の増加によりインダクタンスの式： Ｌ＝（ｎ²・Ａ_Fe・μ_r・１２．５６・１¹・１０^-9）／ｌ_Fe により、従来の手巻きの場合よりも係数１．９だけ大きなインダクタンスが得ら れる。製造時間は、この場合、ボンディングプロセスによって決まり、約２３７ ×０．５５＝１８８秒となる。付加的に、鉄心を収納し、その中に接続支持体を 組み込んだプリント板が必要とされる。その他の如何なる取付け並びにろう付け も省略できる。 ボンディングの場合の高い巻線密度は、同一の定格インダクタンスに対して、 より小さい、従って安価な磁気鉄心の使用を可能とすることは自明である。 磁気鉄心として、特に閉鎖形の磁気鉄心が使用される。この場合、最高の透磁 率が得られるからである。構造的な高さが最小約１〜２ｍｍのものに対しては、 特に環状帯鉄心が用いられる。さらに平坦な構造のものには、例えば鋼板から打 ち抜きにより作った円板鉄心が寧ろ好適である。特に適当な磁気鉄心材料として は、この場合、軟磁性合金、特にアモルファス或いはナノクリスタル合金が考え られる。 以下に、この発明によるインダクタンス素子に対して有利に使用することので きる、軟磁性鉄心用のいくつかの合金例を示す。 この発明によるインダクタンス素子の軟磁性鉄心に対してはアモルファス合金 Ｆｅ_aＭ_bＳｉ_xＢ_yＲ_zを挙げることができる。但し、ここで、ＭはＣｏ，Ｎｉか らなる群の中の１つ或いは双方の元素、ＲはＣ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ， Ｍｏ或いはＷからなる群の中の１つ成いは複数の元素を指す。この合金は、ａ＋ ｂ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００原子％に構成され、この場合、ａ＝６１〜８２原子％、 ｂ＝０〜２０原子％、ｘ＝０．５〜１９原子％、ｙ＝７〜２３原子％、ｚ＝０〜 ３原子％であり、しかも７０＜ａ＋ｂ＜８６及び１４＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜３０原子％ である。特にａとｂの和は７３＜ａ＋ｂ＜８５原子％であるのがよい。 さらに、アモルファス合金Ｃｏ_a（Ｆｅ_1-xＭｎ_x）_bＭ_eＳｉ_xＢ_yＣ_zを使用する ことができる。但し、ＭはＭｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｗ，Ｇｅ及び／又はＰから なる群の中の１つ或いは複数の元素を示し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝ １００原子％である。個々の合金成分の割合は、その場合、次のように分配され る。即ち、ａ＝４０〜８２原子％（特に、ａ＞５０原子％）、ｘ＝０〜１原子％ （特に、ｘ＜０．５原子％）、ｂ＝３〜１０原子％、ｄ＝０〜３０原子％（特に 、ｄ＜２０原子％）、ｅ＝０〜５原子％（特に、ｅ＜３原子％）、ｘ＝０〜１５ 原子％（特に、ｘ＞１原子％）、ｙ＝８〜２６原子％（特に、ｙ＝８〜２０原子 ％）及びｚ＝０〜３原子％である。ｅ＋ｘ＋ｙ＋ｚの和は、その場合、１５＜ｅ ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＜３０の範囲にあり、特に１８＜ｅ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＜２５原子％の範 囲が選択されるものとする。 熱処理の後、上記の両合金はアモルファス構造をとる。 以下に、熱処理により１００ｎｍ以下の粒子直径を持つ微小結晶構造を持ち、 これらの粒子が物質体積の５０％以下を占めるアモルファス相によって囲まれて いるナノクリスタル合金のいくつかを示す。 インダクタンス素子の軟磁性鉄心の合金は、例えばＦｅ_xＣｕ_yＭ_zＳｉ_vＢ_wか らなり、この場合、ＭはＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏからなる群の中の１ つ或いは複数の元素或いはこれらの組合せを示し、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｖ＋ｗ＝１００ 原子％である。この合金の成分は次のように選ばれる。即ち、 ｘ＝１００原子％−ｙ−ｚ−ｖ−ｗ、ｙ＝０．５〜２原子％（特に、ｙ＝１原子 ％）、ｚ＝１〜５原子％（特に、ｚ＝２〜３原子％）、ｖ＝６．５〜１８原子％ （特に、ｖ＝１４〜１７原子％）そしてｗ＝５〜１４原子％。その場合、ｖ＋ｗ ＞１８原子％となるようにされ、特にその和が、ｖ＋ｗ＝２２〜２４原子％とな るように選ばれる。 これと代えて、合金は、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｖ＋ｗ＝１００原子％として、Ｆｅ_xＺ ｒ_yＮｂ_zＢ_vＣｕ_wからなることもできる。この合金の組成成分は次のように選ば れる。即ち、 ｘ＝１００原子％−ｙ−ｚ−ｖ−ｗ（特に、ｘ＝８３〜８６原子％）、ｙ＝２〜 ５原子％（特に、ｙ＝３〜４原子％）、ｚ＝２〜５原子％（特に、ｚ＝３〜４原 子％）、ｖ＝５〜９原子％そしてｗ＝０．５〜１．５原子％（特に、ｗ＝１原子 ％）。この場合、ｙ＋ｚ＞５原子％となるように、特に、ｙ＋ｚ＝７原子％の値 になるよう注意する。さらに、ｙ＋ｚ＋ｖ＞１１原子％となるように、そしてそ の場合特に、ｙ＋ｚ＋ｖが１２〜１６原子％の範囲にあるように選ばれる。 さらに異なる代替例では、合金としてＦｅ_xＭ_yＢ_zＣｕ_wが選ばれる。但しこの 場合、ＭはＺｒ，ＨｆおよびＮｂから成るグループの中の１つの元素であり、そ の和ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１００原子％である。この合金の組成は次のように構成さ れる。即ち、 ｘ＝１００原子％−ｙ−ｚ−ｗ（特に、ｘ＝８３〜９０原子％）、ｙ＝６〜８原 子％（特にｙ＝７原子％）、ｚ＝３〜９原子％、そしてｗ＝０〜１．５原子％で ある。 さらに異なる代替例は、インダクタンス素子の軟磁性鉄心の合金を次のように 、即ち、（Ｆｅ_0.98Ｃｏ_0.02）_90-xＺｒ₇Ｂ_2+xＣｕ₁（但し、ｘ＝０〜３原 子％）に構成する。しかしながら、ｘに対して値０選ぶこともできる。さらに、 この合金組成において、残りの合金成分の適当な調整が行われる限り、成分Ｃｏ をＮｉに交換することもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 磁気鉄心（５）と、この磁気鉄心（５）がその上面（２）に設けられてい る基板（１）と、この磁気鉄心（５）の回りに巻回された少なくとも１つの巻線 とからなり、この巻線のターンが、基板（１）の上に或いは中に或いは下に設け られている導電路（６）と、隣接した導電路（６）の対向する端部（７）の間に ボンディングされ、磁気鉄心（５）の上に導かれた導線（９）とからなるインダ クタンス素子。 ２．基板（１）としてプリント板が設けられていることを特徴とする請求項１に 記載のインダクタンス素子。 ３．基板（１）としてセラミック基板が設けられていることを特徴とする請求項 １に記載のインダクタンス素子。 ４．基板（１）として半導体基板が設けられていることを特徴とする請求項１に 記載のインダクタンス素子。 ５．導電路（６）が基板（１）の内部に配置され、この導電路（６）の端部（７ ）が基板（１）の上面（２）に露出していることを特徴とする請求項１乃至４の １つに記載のインダクタンス素子。 ６．導電路（６）が基板（１）の下面（３）に配置され、この導電路（６）の端 部（７）が基板（１）の上面（２）に露出していることを特徴とする請求項１乃 至４の１つに記載のインダクタンス素子。 ７．端部（７）が金属パッド（８）の形状を備えていることを特徴とする請求項 １乃至６の１つに記載のインダクタンス素子。 ８．導電路（６）としてボンディング線（９’）が設けられていることを特徴と する請求項１乃至４の１つに記載のインダクタンス素子。 ９．基板（１）がその上面（２）に凹部（４）を備え、磁気鉄心（５）がこの凹 部（４）内に挿入されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載のイ ンダクタンス素子。 １０．磁気鉄心（５）が基板（１）の上面（２）に接着されていることを特徴と する請求項１乃至９の１つに記載のインダクタンス素子。 １１．導線（９）が熱圧着により導電路（６）の端部（７）にボンディングされ ていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載のインダクタンス素子。 １２．導線（９）が超音波により導電路（６）の端部（７）にボンディングされ ていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載のインダクタンス素子。 １３．磁気鉄心（５）として環状鉄心が設けられていることを特徴とする請求項 １乃至１２の１つに記載のインダクタンス素子。 １４．磁気鉄心（５）として閉鎖形の環状鉄心が設けられていることを特徴とす る請求項１３に記載のインダクタンス素子。 １５．磁気鉄心（５）が軟磁性合金からなることを特徴とする請求項１乃至１４ の１つに記載のインダクタンス素子。 １６．磁気鉄心（５）がアモルファス或いはナノクリスタル合金からなることを 特徴とする請求項１５に記載のインダクタンス素子。