【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の磁気シートを積層して形成するインダクタンス素子に関するものであり、更に詳しくは、コンピュータの電源部において使用され、高周波で大電流を流すことが可能なインダクタンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３に、マルチフェイズ（３フェイズ）方式のＤＣ／ＤＣコンバータの回路例を示す。１０１は制御用ＩＣ、ＶＢ は電源供給源、１０２−１〜１０２−３はスイッチング回路、１０３はＣＰＵ等の負荷、１０６−１〜１０６−３はコンデンサである。
【０００３】
スイッチング回路１０２−１〜１０２−３は同一の構成であるので、スイッチング回路１０２−１を説明する。スイッチング回路１０２−１には、制御用ＩＣ１０１の駆動用出力端子に接続されたスイッチング素子１０５−１ａ、１０５−１ｂと、インダクタンス素子１０４−１により構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成において、負荷１０３には数アンペアから数十アンペアに及ぶ負荷電流が流れ、同時にインダクタンス素子１０４−１〜１０４−３にも大電流が流れる。
【０００５】
ところで、従来においては、上記回路に使用される制御用ＩＣ１０１、スイッチング素子１０５−１ａ〜１０５−３ａ、１０５−１ｂ〜１０５−３ｂの動作（スイッチング）周波数があまり高くなかったので、スイッチング回路１０２−１〜１０２−３に用いるインダクタンス素子１０４−１〜１０４−３としては、インダクタンス値が数十μＨ（マイクロヘンリー）程度のものが使用されるのが通例であった。
【０００６】
近年、技術進歩に伴い、上記の制御用ＩＣ１０１やスイッチング素子１０５−１ａ〜１０５−３ａ、１０５−１ｂ〜１０５−３ｂの動作周波数が飛躍的に高くなってきており、上記マルチフェイズ方式のＤＣ／ＤＣコンバータ回路に用いられるインダクタンス素子としてインダクタンス値が１μＨ以下のものが要求されるようになった。
【０００７】
また、制御用ＩＣ１０１やスイッチング素子１０５−１ａ〜１０５−３ａ、１０５−１ｂ〜１０５−３ｂとともに、ＣＰＵ１０３の性能も向上し高速化してきており、上記ＣＰＵ１０３をＤＣ／ＤＣコンバータ回路の負荷として見た場合、非常に負荷電流の大きなものとなる。
【０００８】
上記のような現状に対応するため、大電流対応のインダクタンス素子としては、特開平１０−２７７１２号公報、特開平１０−１２４４３号公報に記載のものが知られている。
【０００９】
本発明は、上記の従来例以上に磁気飽和が起こりにくく、直流重畳特性の向上を図ることのできるインダクタンス素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインダクタンス素子は、複数の磁気シートを積層した磁性層と、前記磁性層内の一層に積層され磁気シートに導体パターンを直線状に印刷した導体層とによりインダクタ本体を形成し、前記インダクタ本体の１対の端面に外部電極を設けたインダクタンス素子において、前記導電パターンの長さ方向に延び、前記導電パターンに達する深さを有するスリットが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るインダクタンス素子では、前記スリットが、前記導電パターン内部に達する深さを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るインダクタンス素子では、前記スリットが、前記導電パターンを貫通する深さを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るインダクタンス素子では、前記スリットには樹脂が注入され、該スリットの部分において樹脂面と磁性層による面とが平坦となるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明に係るインダクタンス素子の実施の形態を説明する。各図において同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本発明のインダクタンス素子は、図２に示されるように、複数の磁気シート１−１〜１−ｎを積層して磁性層を形成する。上記磁性層内の一層に積層された磁気シート１−ｉに導体パターン２を直線状に印刷した導体層を設けて、インダクタ本体３を形成する。ここで、導体パターン２は、Ａｇペーストを用いて幅２．５ｍｍ で厚さが１００ μｍ或いは幅１．５ｍｍ で厚さが１５０ μｍとする。
【００１５】
インダクタ本体３は、図１に示されるように直方体状をなしている。インダクタ本体３の１対の端面には、外部電極４、４が塗布等により設けられている。上記において、磁気シート１−１〜１−ｎは、それぞれ厚みが約８０μｍであり、３０枚を積層して５．７ｍｍ （縦）×５．０ｍｍ （横）×２．０ｍｍ （高）のインダクタ本体３を得る。インダクタ本体３の一面であって、各磁気シート１−１〜１−ｎの面に直交する方向からは、導電パターン２の長さ方向に延び、上記導電パターン２に達する深さを有するスリット５が形成されている。
【００１６】
第１の実施の形態に係るインダクタンス素子の図１におけるＡ−Ａ断面図は、図３に示されるようである。つまり、スリット５が、上記導電パターン２内部に達する深さを有している。
【００１７】
ここで、上記のインダクタンス素子のようにスリット５が、上記導電パターン２内部に達する深さを有する場合における磁束の流れと、スリット５が、導電パターン２に達しない深さを有する場合における磁束の流れとを比較説明する。図４（ａ）に、導電パターン２に達しないスリット５の深さを有するインダクタンス素子の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）を示す。この場合には、磁束の流れは図４（ｂ）に示すように、多くは導電パターン２の上面とスリット５の底面との間を通るようになる。このときに、スリット５を横に貫くように流れる漏れ磁束は僅かである。つまり、スリット５が形成されているにも拘らず、完全な開磁路構造とはなっておらず、磁気飽和が生じやすい構造であることから直流重畳特性は向上しない。
【００１８】
上記に対して、図５（ａ）に、導電パターン２に達するスリット５の深さを有するインダクタンス素子の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）を示す。この場合には、導電パターン２の上面とスリット５の底面との間に磁性層が存在せず、図５（ｂ）に示すように磁束は全てスリット５を横に貫くように流れる。つまり、スリット５において磁束が全て漏れる開磁路構造となっており、磁気飽和が生じにくく直流重畳特性の向上が図られる。
【００１９】
図６（ａ）に、スリットを設けないインダクタンス素子とスリット５の深さを図６（ｂ）に示すように、５００μｍ、７００μｍ、１０００μｍとしたインダクタンス素子の直流重畳特性の変化を示す。このインダクタンス素子は、導電パターン２の中心とインダクタ本体３の上面との距離は１ｍｍである。図６（ａ）に明らかなように、導電パターン２に達しないスリット５の深さを有するインダクタンス素子では、スリット５が形成されていない構造のものよりも直流重畳特性が低下する。これに対して、導電パターン２に達するスリット５の深さを有するインダクタンス素子では、磁気飽和が生じにくく直流重畳特性の向上が図られることがわかる。
【００２０】
第２の実施の形態に係るインダクタンス素子の図１におけるＡ−Ａ断面図は、図８に示されるようである。つまり、スリット５が、上記導電パターン２内部に達する深さを有し、スリット５の幅が図３のものより広く形成されている。第３の実施の形態に係るインダクタンス素子の図１におけるＡ−Ａ断面図は、図９に示されるようである。つまり、スリット５が、上記導電パターン２の表面に達する深さを有し、スリット５の幅が図３のものと同じに形成されている。
【００２１】
第４の実施の形態に係るインダクタンス素子の図１におけるＡ−Ａ断面図は、図１０に示されるようである。つまり、スリット５が、上記導電パターン２を貫通し次の磁気シート表面に達する深さを有し、スリット５の幅が図３のものと同じに形成されている。第５の実施の形態に係るインダクタンス素子の図１におけるＡ−Ａ断面図は、図１１に示されるようである。つまり、スリット５が、磁気シート１−１〜１−ｎの端面方向から形成され、上記導電パターン２の内部に達する深さを有し、スリット５の幅が図３のものと同じに形成されている。
【００２２】
以上の内、スリット幅を５０μｍとしたインダクタンス素子、スリット幅を１００μｍとしたインダクタンス素子、スリットが設けられていないインダクタンス素子の直流重畳特性を図７に示す。このインダクタンス素子においても、図６（ｂ）の大きさを有する。スリット幅を変化させることによりインダクタンス値を適宜変化させることができる。
【００２３】
更に、第６の実施の形態に係るインダクタンス素子の図１におけるＡ−Ａ断面図は、図１２に示されるようである。この例では、スリット５には樹脂６が注入され、該スリット５の部分において樹脂面と磁性層による面とが平坦となるように構成されている。この構成により、チャッキング時のインダクタンス素子の配置方向を任意とすることができる。また、導体パターン２の酸化を防止することができる。
【００２４】
なお、図８〜図１１のインダクタンス素子においても、スリット５に樹脂６を注入して、該スリット５の部分において樹脂面と磁性層による面とが平坦となるように構成することができる。また、上記の構成では、１枚の磁気シート表面に導電パターンを設けたが、複数の磁気シート表面に導電パターンを設け積層しても良い。また、Ａｇペースト等により構成する導電パターンの厚みを厚くしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るインダクタンス素子によれば、導電パターンの長さ方向に延び、上記導電パターンに達する深さを有するスリットを設けたので、磁束を上記スリットを貫通する方向に流すことができ、漏れ磁束を多くして開磁路型として磁気飽和が起こりにくく直流重畳特性を向上させることができる。また、スリットにより磁気抵抗を低下させて電流を流した場合に生じる温度上昇を緩和させるので、大電流を流すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインダクタンス素子の実施例を示す斜視図。
【図２】本発明に係るインダクタンス素子の実施例の分解斜視図。
【図３】図１に示される本発明に係るインダクタンス素子のＡ−Ａ断面図。
【図４】スリットが、導電パターンに達しない深さを有するインダクタンス素子における磁束の流れを示す断面図。
【図５】スリットが、導電パターンに達する深さを有するインダクタンス素子における磁束の流れを示す断面図。
【図６】本発明に係るインダクタンス素子の実施例において、スリットの深さを変化させた場合の直流重畳特性を示す図。
【図７】本発明に係るインダクタンス素子の実施例において、スリットの幅を変化させた場合の直流重畳特性を示す図。
【図８】第２の実施の形態に係るインダクタンス素子のＡ−Ａ断面図。
【図９】第３の実施の形態に係るインダクタンス素子のＡ−Ａ断面図。
【図１０】第４の実施の形態に係るインダクタンス素子のＡ−Ａ断面図。
【図１１】第５の実施の形態に係るインダクタンス素子のＡ−Ａ断面図。
【図１２】第６の実施の形態に係るインダクタンス素子のＡ−Ａ断面図。
【図１３】本発明に係るインダクタンス素子が適用されるマルチフェイズ（３フェイズ）方式のＤＣ／ＤＣコンバータの回路例を示す図。
【符号の説明】
１−１〜１−ｎ 磁気シート
２ 導電パターン
３ インダクタ本体
４ 外部電極
５ スリット
６ 樹脂[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inductance element formed by laminating a plurality of magnetic sheets, and more particularly to an inductance element used in a power supply unit of a computer and capable of flowing a large current at a high frequency.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 shows a circuit example of a multi-phase (three-phase) DC / DC converter. 101 is a control IC, VB is a power supply source, 102-1 to 102-3 are switching circuits, 103 is a load such as a CPU, and 106-1 to 106-3 are capacitors.
[0003]
Since the switching circuits 102-1 to 102-3 have the same configuration, the switching circuit 102-1 will be described. The switching circuit 102-1 includes switching elements 105-1a and 105-1b connected to a driving output terminal of the control IC 101, and an inductance element 104-1.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above configuration, a load current ranging from several amps to several tens of amps flows through the load 103, and at the same time, a large current also flows through the inductance elements 104-1 to 104-3.
[0005]
By the way, in the related art, the operation (switching) frequency of the control IC 101 and the switching elements 105-1a to 105-3a and 105-1b to 105-3b used in the above circuit is not so high. As the inductance elements 104-1 to 104-3 used for 1 to 102-3, those having an inductance value of about several tens of μH (microhenry) were generally used.
[0006]
In recent years, with the advance of technology, the operating frequencies of the control IC 101 and the switching elements 105-1a to 105-3a and 105-1b to 105-3b have been dramatically increased. As an inductance element used in a DC converter circuit, an inductance element having an inductance value of 1 μH or less has come to be required.
[0007]
In addition, the performance of the CPU 103 has been improved along with the control IC 101 and the switching elements 105-1 a to 105-3 a and 105-1 b to 105-3 b, and the CPU 103 has been viewed as a load of the DC / DC converter circuit. In this case, the load current becomes very large.
[0008]
In order to cope with the above-mentioned current situation, inductance elements described in JP-A-10-27712 and JP-A-10-12443 are known as inductance elements corresponding to a large current.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inductance element in which magnetic saturation is less likely to occur than in the conventional example described above, and which can improve DC superimposition characteristics.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The inductance element according to the present invention forms an inductor body by a magnetic layer in which a plurality of magnetic sheets are stacked, and a conductor layer which is stacked on one of the magnetic layers and has a conductor pattern printed linearly on the magnetic sheet. In an inductance element having an external electrode provided on a pair of end surfaces of an inductor body, a slit extending in a length direction of the conductive pattern and having a depth reaching the conductive pattern is formed.
[0011]
In the inductance element according to the present invention, the slit has a depth reaching the inside of the conductive pattern.
[0012]
In the inductance element according to the present invention, the slit has a depth penetrating the conductive pattern.
[0013]
The inductance element according to the present invention is characterized in that a resin is injected into the slit, and the resin surface and the surface of the magnetic layer are flat at the slit.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an inductance element according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the inductance element of the present invention, as shown in FIG. 2, a plurality of magnetic sheets 1-1 to 1-n are stacked to form a magnetic layer. The inductor body 3 is formed by providing a conductor layer in which the conductor pattern 2 is printed linearly on the magnetic sheet 1-i laminated on one layer in the magnetic layer. Here, the conductor pattern 2 is made of Ag paste with a width of 2.5 mm and a thickness of 100 μm or a width of 1.5 mm and a thickness of 150 μm.
[0015]
The inductor body 3 has a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. External electrodes 4 and 4 are provided on a pair of end surfaces of the inductor body 3 by coating or the like. In the above description, each of the magnetic sheets 1-1 to 1-n has a thickness of about 80 μm, and 30 sheets are laminated to form an inductor of 5.7 mm (length) × 5.0 mm (width) × 2.0 mm (height). Obtain the main body 3. A slit 5 extending in the length direction of the conductive pattern 2 from one surface of the inductor body 3 and perpendicular to the surface of each of the magnetic sheets 1-1 to 1-n and having a depth reaching the conductive pattern 2 Is formed.
[0016]
FIG. 3 is a sectional view of the inductance element according to the first embodiment taken along line AA in FIG. That is, the slit 5 has a depth reaching the inside of the conductive pattern 2.
[0017]
Here, the flow of magnetic flux when the slit 5 has a depth reaching the inside of the conductive pattern 2 as in the above-described inductance element, and the flow of magnetic flux when the slit 5 has a depth that does not reach the conductive pattern 2. A comparison with the flow will be described. FIG. 4A is a cross-sectional view of the inductance element having a depth of the slit 5 that does not reach the conductive pattern 2 (a cross-sectional view along AA in FIG. 1). In this case, the flow of the magnetic flux mostly passes between the upper surface of the conductive pattern 2 and the bottom surface of the slit 5, as shown in FIG. At this time, the leakage flux flowing so as to penetrate the slit 5 laterally is small. That is, despite the slits 5 being formed, the DC bias characteristics are not improved because the structure is not completely open magnetic circuit structure and magnetic saturation easily occurs.
[0018]
On the other hand, FIG. 5A shows a cross-sectional view of the inductance element having the depth of the slit 5 reaching the conductive pattern 2 (a cross-sectional view along AA in FIG. 1). In this case, there is no magnetic layer between the upper surface of the conductive pattern 2 and the bottom surface of the slit 5, and all the magnetic flux flows so as to pass through the slit 5 as shown in FIG. That is, the slit 5 has an open magnetic path structure in which all the magnetic flux leaks, so that magnetic saturation hardly occurs and the DC superimposition characteristic is improved.
[0019]
FIG. 6A shows the change in the DC superposition characteristics of the inductance element having no slit and the inductance element having the depth of the slit 5 of 500 μm, 700 μm, and 1000 μm as shown in FIG. 6B. In this inductance element, the distance between the center of the conductive pattern 2 and the upper surface of the inductor body 3 is 1 mm. As is clear from FIG. 6A, in the inductance element having the depth of the slit 5 that does not reach the conductive pattern 2, the DC superposition characteristic is lower than that of the structure in which the slit 5 is not formed. On the other hand, in the inductance element having the depth of the slit 5 reaching the conductive pattern 2, it is understood that magnetic saturation hardly occurs and the DC superimposition characteristic is improved.
[0020]
FIG. 8 is a sectional view of the inductance element according to the second embodiment taken along line AA in FIG. That is, the slit 5 has a depth reaching the inside of the conductive pattern 2, and the width of the slit 5 is formed wider than that of FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the inductance element according to the third embodiment taken along line AA in FIG. That is, the slit 5 has a depth reaching the surface of the conductive pattern 2, and the width of the slit 5 is formed to be the same as that of FIG.
[0021]
FIG. 10 is a sectional view of the inductance element according to the fourth embodiment taken along line AA in FIG. That is, the slit 5 has a depth penetrating the conductive pattern 2 and reaching the next magnetic sheet surface, and the width of the slit 5 is formed to be the same as that of FIG. FIG. 11 is a sectional view of the inductance element according to the fifth embodiment taken along line AA in FIG. That is, the slit 5 is formed from the end face direction of the magnetic sheets 1-1 to 1-n, has a depth reaching the inside of the conductive pattern 2, and the width of the slit 5 is formed to be the same as that of FIG. ing.
[0022]
FIG. 7 shows the DC superposition characteristics of the inductance element having the slit width of 50 μm, the inductance element having the slit width of 100 μm, and the inductance element having no slit. This inductance element also has the size shown in FIG. By changing the slit width, the inductance value can be appropriately changed.
[0023]
FIG. 12 is a cross-sectional view of the inductance element according to the sixth embodiment taken along line AA in FIG. In this example, a resin 6 is injected into the slit 5, and the resin surface and the surface of the magnetic layer are flat at the slit 5. According to this configuration, the arrangement direction of the inductance element during chucking can be made arbitrary. Further, oxidation of the conductor pattern 2 can be prevented.
[0024]
8 to 11, the resin 6 can be injected into the slit 5 so that the resin surface and the surface of the magnetic layer are flat at the slit 5. In the above configuration, the conductive pattern is provided on the surface of one magnetic sheet. However, the conductive pattern may be provided on a plurality of magnetic sheets and stacked. Further, the thickness of the conductive pattern formed of Ag paste or the like may be increased.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the inductance element of the present invention, since the slit extending in the length direction of the conductive pattern and having a depth reaching the conductive pattern is provided, the magnetic flux flows in the direction penetrating the slit. As a result, the leakage magnetic flux is increased and the magnetic saturation is less likely to occur as an open magnetic circuit type, and the DC superposition characteristics can be improved. In addition, since a rise in temperature caused when a current is caused to flow by lowering the magnetic resistance by the slit is reduced, a large current can be caused to flow.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an inductance element according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of an embodiment of the inductance element according to the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the inductance element according to the present invention shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a flow of a magnetic flux in an inductance element having a depth in which a slit does not reach a conductive pattern.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a flow of a magnetic flux in an inductance element in which a slit has a depth reaching a conductive pattern.
FIG. 6 is a diagram showing DC superimposition characteristics when the depth of a slit is changed in an embodiment of the inductance element according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing DC superimposition characteristics when the width of a slit is changed in an embodiment of the inductance element according to the present invention.
FIG. 8 is an AA cross-sectional view of the inductance element according to the second embodiment.
FIG. 9 is an AA cross-sectional view of the inductance element according to the third embodiment.
FIG. 10 is an AA cross-sectional view of an inductance element according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a sectional view taken along line AA of the inductance element according to the fifth embodiment;
FIG. 12 is an AA cross-sectional view of an inductance element according to a sixth embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a circuit example of a multi-phase (three-phase) DC / DC converter to which the inductance element according to the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1-1 to 1-n Magnetic sheet 2 Conductive pattern 3 Inductor body 4 External electrode 5 Slit 6 Resin
