JPH01157507A - 平面インダクタ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、平面インダクタに関する。

（従来の技術） 従来、第５図に示す如く、絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃを交
互に介在して２層に亘るスパイラル状導体コイルｌａ、
ｌｂの両面を強磁性薄帯２ａ。

２ｂで挟んだ構造の平面インダクタか知られている。な
お、同図（Ａ）は、かかる従来の平面インダクタの平面
図であり、同図（Ｂ）は、同平面インダクタのＡ、−Ａ
線に沿う断面図である。ここで、平面図中に実線及び破
線で示すスパイラル状導体コイルｌａ、ｌｂは、同スパ
イラル状導体コイル１、ａ、ｌｂの断面図における中心
線の軌跡を示している。絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃは、誘
電体等で形成されている。両スパイラル状導体コイルｌ
ａ。

１ｂは、スルーホール４を介して電気的に接続されてお
り、夫々の端部に設けられた端子５ａ、５ｂ間にインダ
クタを構成している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような平面インダクタのスパイラル
状導体コイル１ａ、１ｂに電流を流すと、第６図に矢印
で示す如く、磁束６　ａ　ｓ　６　ｂは中心部からスル
ーホール４を境にして互いに逆方向に流れる。その結果
、スパイラル状導体コイルｌａ、ｌｂの中心部付近と最
外側部付近の２箇所で磁束密度の極めて低い空隙部７ａ
、７ｂが存在する。このためインダクタンスが低下する
問題がある。この場合、中心部付近の空隙部７ａには、
スパイラル状導体コイルｌａｓ’ｌｂにより集中的に磁
場が発生しているが、最外側部付近の空隙部７ｂには磁
場がほとんどないので、インダクタンスの低下は中心部
の場合に比べて遥かに大きい。

また、平面インダクタの構成要素であるスパイラル状導
体コイルｌａ、ｌｂや絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ及び強磁
性薄帯２ａ’ｘ２ｂの接触部を接着させる必要があるが
、例えば絶縁層３８％３ｂ％３ｃを高分子材料で形成し
た場合、高分子材料の軟化点以上の温度で加圧させて各
層間を接着させる方法や、各構成要素の接触部を適当な
接着剤で接着させる方法等が採られている。

しかしながら、強磁性薄帯２ａ、２ｂの磁歪が大きいと
隣接する絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃとの接着過程で強磁性
薄帯２ａ、２ｂの表面に圧縮応力等の応力が加わり、こ
の応力と磁歪との相互作用により磁気特性が劣化して実
効透磁率が低下する。

また、完成した平面インダクタを使用する際に強磁性薄
帯２ａ、２ｂに歪みが生じると、同様に実効透磁率が変
化しＬ値が変動することが考えられる。これらの現象は
、実効透磁率が大きい程顕著に現われる。

また、この平面インダクタにおける磁気回路では、一般
に強磁性薄帯２ａ、２ｂの厚さが厚い方が磁気抵抗は小
さくなりインダクタンスは増加するが、全体の厚さをで
きるだけ薄くしようとする平面インダクタの目的とは相
反することになる。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、構成
要素の接着に伴うインダクタンスの低下を防止し、かつ
単位体積当りのインダクタンス値の向上を図った平面イ
ンダクタを提供するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、スパイラル状導体コイルの両面を絶縁層を介
して強磁性体層で挟んでなる平面インダクタにおいて、
スパイラル状導体コイルを同一平面上に近接した２個の
同形状のスパイラル状導体コイルで形成すると共に、２
個の該スパイラル状導体コイルを互いに逆方向の電流が
流れるように電気的に接続し、かつ、２個の該スパイラ
ル状導体コイルの占める面積よりも大きな２枚の強磁性
体層によって該スパイラル状導体コイルを上下両面より
絶縁層を介して挟持させたことを特徴とする平面インダ
クタである。

また、強磁性体層の磁歪の絶対値は、１×１０−６以下
に設定するのか好ましい。また、強磁性体層の平均厚さ
は４〜２０ｐとすることが好ましい。

なお、強磁性体層としては、最近注目されている薄帯状
、薄膜状の高透磁率非晶質合金を用いるのが好ましい。

このうちでも、以下の組成のものを用いるのが好ましい
。すなわち、一般式％式％） （ただし、Ｍ　；　Ｔ　Ｌ　％　Ｖ　ｓ　Ｃｒ　１Ｃｕ
　−、Ｚ　ｒ　％Ｎｉ、ＮｂＳＭｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、
白金族から選ばれる少なくとも１種、 ０．０１≦ａ≦０．１０、０≦Ｘ≦０．０８．０．３≦
ｂ≦０．７、１５≦ｙ≦３５）にて表わされるものであ
る。

上記式において、Ｆｅは磁歪を０に調整するための元素
である。Ｍは透磁率の熱安定性を改善するための元素で
あるが、ｂの値を０．３〜０．７に設定することにより
、熱安定性は改善されるので、Ｘは０であってもよい。

Ｘを０≦Ｘ≦０．０８としたのは、Ｘが０．０８を超え
るとキュリー温度が低くなりすぎて実用的でなくなるた
めである。Ｓｉ及びＢは非晶質化に必須の元素であるが
、ｙを１５≦ｙ≦３５としたのは、ｙが１５未満では熱
安定性が良好でなくなり、ｙが３５を超えるとキュリー
温度か低下して実用的でなくなるためである、ＳｌとＢ
の配合比すを０．３≦ｂ≦０．７としたのは、この範囲
で特に磁気特性の熱安定性か良好となるからである。

（作用） 本発明にかかる平面インダクタによれば、２個のスパイ
ラル状導体コイルを互いに逆方向の電流か流れるように
電気的に接続し、かつ、２個のスパイラル状導体コイル
の占める面積よりも大きな２枚の強磁性体層によってこ
れらのスパイラル状導体コイルを」−千両面より絶縁層
を介して挟持させたことにより、磁束の通路をスパイラ
ル状導体コイルの中心部の空隙部にのみ存在させて、単
位体積当りのインダクタンスを高めると共に平面インダ
クタ全体のインダクタンスの低下を防止することかでき
る。

また、強磁性体層の磁歪の絶対値をＩＸｌ、Ｏ−６以下
に設定することにより、平面インダクタの各構成要素の
接着時に生しる応力等によるインダクタンスの低下を防
止できる。

また、強磁性体層の平均厚さを４〜２０１ｍとすること
により、単位体積当りのインダクタンス値Ｌ／Ｖの低下
を防止できる。すなわち、強磁性体層の厚さが４ｐＲ未
満であると、スパイラル状導体コイルに電流か流れるこ
とによって生じる磁束がすべて通るのに必要な断面積か
得られないために漏れ磁束か多くなり、インダクタンス
は著しく低下し、単位体積当りのインダクタンス値Ｌ／
Ｖは低下する。一方、強磁性体層の厚さが２０ｐを超え
ると磁気回路における強磁性体層の断面積はスパイラル
状導体コイルに電流か流れることによって生じる磁束の
すべてを通すには充分大きくなり、磁気抵抗は減り、漏
れ磁束は少なくなってインダクタンスは大きくなるか、
平面インダクタンスの体積も増加するので、Ｌ／Ｖはか
えって低下する。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（Ａ）は、本発明の一実施例の平面インダクタの
平面図、第１図（Ｂ）は同実施例の平面インダクタのＡ
−Ａ線に沿う断面図である。なお、第５図に示した従来
のものと同一部分については、同符号を付している。こ
の平面インダクタは、絶縁層３８　％　３　ｂ　１３　
ｃを交互に介在して２層に亘る２個の同形状のスパイラ
ル状導体コイルｌａ。

１ｂ、］、　ａ−１ｌｂ−を同一平面」二に近接して設
けている。夫々のスパイラル状導体コイルｌａ。

１ｂ、１ａ−１１ｂ−の表裏両面側には、これらのスパ
イラル状導体コイ／ｌｚｌ　ａ、］、］ｂ、１ａ−１１
ｂの占める面積よりも大きな面積を有する強磁性薄帯２
ａ、２ｂか絶縁層３ａ、３ｃを介して貼着されている。

これらのスパイラル状導体コイルｌａ、ｌｂ、１ａ−１
ｌｂ−は、隣接するもの相互間で逆方向の電流か流れる
ように電気的に接続されている。

ここで、スパイラル状導体コイルｌａ、］、ｂ。

１ａ−１１ｂ−は、例えば厚さ２０ｐの銅箔にエツチン
グを施して幅１．　ｍｍ　ｓコイル間隔１ｍｍ、コイル
巻数１０回の２層に亘るコイルが使用されている。

絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃは、例えは厚さ２０ｐのポリカ
ーボネートシー１・が使用されている。

強磁性薄帯２ａ、２ｂは、例えば単ロール法により作製
した厚さ約１６ｐ、幅２５ｍｍのＣｏ系非晶質合金リボ
ン（ｌ　ｋ　Ｈにおける実効透磁率が約１．２　Ｘ　１
０’　、磁歪Ｏかこれに近いもの）がら切出して作製し
た２５ｍｍ　Ｘ　５５ｍｍのシー）・で構成されている
。

また、スパイラル状導体コイルｌａ、ｌｂ、１ａ−１］
、　ｂ−等の各構成要素の組立ては、例えば】７０°Ｃ
，’３Ｊ／ｃｒｎ２の条件下でこれらの構成要素を約１
０分間保持することにより行う。

このように構成された平面インダクタ（実施例１）の磁
束６の流れは、第２図に矢印で示す通りである。また、
この平面インダクタの周波数特性を調べたところ第３図
に特性線■にて示す結果を得た。

これと比較するために実施例１のものと同様のスパイラ
ル状導体コイル、絶縁層及び強磁性薄帯からなる平面イ
ンダクタの２個を、単に直列に電気的に接続したもの（
比較例１）を作り、同様に周波数特性を調べたところ第
３図に特性線Ｈにて併記した結果を得た。なお、比較例
１の平面インダクタでは、強磁性薄帯は、２５ＭＸ２５
Ｍの大きさのものを使用した。

第３図の結果から明らかなように実施例の平面インダク
タでは、比較例１のように２個の平面インダクタを単に
直列に接続したものに比べて、周波数帯の全域に亘って
インダクタンス値が大きく単位体積当りのインダクタン
ス値が改善されて極めて効率のよいものであることが分
った。

また、比較例１の平面インダクタで強磁性薄帯を磁歪が
約８×ｌＯ″６のＦｅ系非晶質合金で形成した以外は比
較例１と同様の構成を有する比較例２の平面インダクタ
を作製した。この比較例２の平面インダクタを僅かに曲
げるとそのインダクタンスは約半分に低下した。これに
対して実施例の平面インダクタでは、僅かに曲げてもそ
のインダクタンスはほとんど変化しなかった。このこと
から実施例の平面インダクタでは、各構成要素の接着時
の応力や取扱い時の曲げ歪み等によってもインダクタン
スの値はほとんど変化せず安定したものであることが分
った。

次に、実施例の平面インダクタについて、強磁性薄帯の
厚さの影響を調べた。ここで、スパイラル状導体コイル
ｌａ、ｌｂ、１ａ−１ｌｂ−は厚さ３５．ｃｍの銅箔に
エツチングを施したものからなり、幅０．２５１１１７
１＋、線間隔０．２５ｍｍ５コイル巻数４０回、外寸法
２０１ｎＩＲ×２０Ｍの形状をなし、厚さ２５ｐのポリ
イミドフィルムからなる絶縁層３ｂを介して２層に亘っ
て形成され、中央のスルーホールを通して接続されてい
る。絶縁層３ａ、３ｃとしては厚さ１２７ａのポリイミ
ドフィルムが使用されている。

強磁性薄帯２　ａ　ｓ　２　ｂとしては単ロール法によ
り作製され、 （Ｃｏ　Ｏ，ａｓＦｅ　ｏ、　ｏ６Ｎｉ　ｏ、　ｏａＮ
ｂ　０．０２）　７．ｓｉ　ｌＯＢ＋５なる組成を有し
、５〜２５ｐの範囲で平均厚さが異なる４種のＣｏ系非
晶質合金リボンから、外寸法が２５ｍｍ　Ｘ　５５ｍｍ
となるように切出されたものが使用されている。このＣ
ｏ系非晶質合金の実効透磁率は、２　Ｘ　１０’　　（
１ｋ　Ｈｚ　）　、Ｉ　Ｘ　１０４（１００ｋＨｚ）で
ある。

これらの平面インダクタについて、インダクタンス（Ｌ
）の強磁性薄帯２　ａ　ｓ　２　ｂ厚さに対する依存性
、及び単位体積当りのインダクタンス値（Ｌ／Ｖ）の強
磁性薄帯２ａ、２’ｂ厚さに対する依存性を第４図に示
す。

第４図から、Ｌは強磁性薄帯２ａ、２ｂの平均厚さが増
すにつれて増加する傾向にあるが、Ｌ／Ｖは強磁性薄帯
２ａ、２ｂの平均厚さがｌＯ〜１５１１ＩＲの付近で最
大値をとることが分る。第４図の結果から、強磁性薄帯
２ａ、２ｂの厚さは４〜２０ｐの範囲であるが望ましく
、特に１０〜１５ｐの範囲がより望ましいことが分る。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明に係る平面インダクタによれ
ば、構成要素の接着に伴うインダクタンスの低下を防止
し、かつ単位体積当りのインダクタンス値を向上させる
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例の平面インダクタの平
面図、第１図（Ｂ）は同実施例の平面インダクタのＡ−
Ａ線に沿う断面図、第２図は同実施例の平面インダクタ
の磁束の流れを示す説明図、第３図は本発明の実施例及
び比較例１の平面インダクタのインダクタンスと周波数
との関係を示す特性図、第４図は同実施例の平面インダ
クタのインダクタンスと強磁性薄帯の平均厚さとの関係
、及び単位体積当りのインダクタンス（Ｌ／Ｖ）と強磁
性薄帯の平均厚さとの関係を示す特性図、第５図（Ａ）
は従来の平面インダクタの平面図、第５図（Ｂ）は同従
来の平面インダクタのＡ−Ａ線に沿う断面図、第６図は
同従来の平面インダクタの磁束の流れを示す説明図であ
る。 １ａｓｌａ−１ｌｂ、１ｂ−−−−スパイラル状導体コ
イル、２ａ、２ｂ・・・強磁性薄帯、３　ａ　％３ｂ、
３ｃ・・・絶縁層、４・・・スルーホール、５　ａ　−
。 ５ａ−１５ｂ、５ｂ″・・・端子。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパイラル状導体コイルの両面を絶縁層を介して
   強磁性体層で挟んでなる平面インダクタにおいて、スパ
   イラル状導体コイルを同一平面上に近接した２個の同形
   状のスパイラル状導体コイルで形成すると共に、２個の
   該スパイラル状導体コイルを、互いに逆方向の電流が流
   れるように電気的に接続し、かつ、２個の該スパイラル
   状導体コイルの占める面積よりも大きな２枚の強磁性体
   層によって該スパイラル状導体コイルを上下両面より絶
   縁層を介して挟持させたことを特徴とする平面インダク
   タ。
2. （２）強磁性体層の磁歪の絶対値が、１×１０＾−＾６
   以下であることを特徴とする請求項（１）記載の平面イ
   ンダクタ。
3. （３）強磁性体層の平均厚さが４〜２０μｍであること
   を特徴とする請求項（１）記載の平面インダクタ。