JPH01318212A - 平面インダクタ - Google Patents

平面インダクタ

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JPH01318212A
JPH01318212A JP63151779A JP15177988A JPH01318212A JP H01318212 A JPH01318212 A JP H01318212A JP 63151779 A JP63151779 A JP 63151779A JP 15177988 A JP15177988 A JP 15177988A JP H01318212 A JPH01318212 A JP H01318212A
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ferromagnetic
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長谷川 迪雄
Masashi Sahashi
政司 佐橋
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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し、特に直流重畳特性を改
善したものである。
(従来の技術) 従来より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だ構造の平面インダクタが知られて
いる。第2図(^)及び(B)にこのような従来の平面
インダクタの一例を示す。なお、同図(A)はこの平面
インダクタの平面図であり、同図(B)は同図(A)の
A−A’線に沿う断面図である。
第2図(^)及び(B)において、スパイラル状導体コ
イル1は絶縁層3bの両面にスパイラルコイル2a、 
2bを設け、これらスパイラルコイル2a及び2bをス
ルーホール4で電気的にかつ各スパイラルコイル2B、
2bに同方向の電流が流れるように接続した構造を有し
ている。ここで、第2図(A)中の実線及び破線はそれ
ぞれ絶縁層3bの表面側及び裏面側にあるスパイラルコ
イル2 a s 2 bの中心の軌跡を表わしている。
このスパイラル状導体コイル1の両面を絶縁層3a。
3cを介して強磁性薄帯又は強磁性薄膜5a。
5bで挟むことにより平面インダクタが構成されている
。以上の各部材からなる平面インダクタの端子6a、6
b間にインダクタンスが形成される。
(発明が解決しようとする課題) 本発明に係る平面インダクタは、例えばDC−DCコン
バータなどの出力側のチョークコイルに適用される。こ
の場合、平面インダクタには直流が重畳された高周波電
流が流れるので、良好な直流重畳特性が要求される。
ところが、第2図図示の従来の平面インダクタは、直流
重畳特性が悪い。平面インダクタの直流重畳特性が悪い
と、インダクタンスが低下し、制御が困難になってD 
C−D ’Cコンバータの効率が低下するため、そのま
まではDC−DCコンバータなどへ通用することは不適
当である。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、直流重畳特性の良好な平面インダクタを提供するこ
とを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段と作用) 本発明の平面インダクタは、スパイラル状導体コイル又
はこれらの積層体の両面を絶縁層を介して厚さが100
 u以下の強磁性薄帯を複数層積層した強磁性体層で挟
んだことを特徴とするものである。
本発明に係る平面インダクタにおいては、磁束は両面の
強磁性体層の面内方向を流れる。したがって、本発明の
ように強磁性体層を複数層の強磁性薄帯を積層した構成
にすれば、強磁性体層全体の厚さが増して面内方向の反
磁界が増加し、磁気抵抗が増加してインダクタンスの直
流重畳特性を改善することができる。
本発明の平面インダクタにおけるスパイラル状導体コイ
ルとは、通常、例えば第2図に示されるように絶縁層の
表面及び裏面にスパイラルコイルを設けて各スパイラル
コイルをスルーホールで接続した構造のスパイラル状2
層導体コイルを指す。
なお、端子の取出し2に支障が生じなければ、スパイラ
ル状導体コイルとしてはスパイラルコイルが1層だけの
しのでしよい。また、スパイラル状導体コイルは積層し
てもよいが、この場合スパイラル状導体コイル間には絶
縁層のみを介在させ、強磁性体層を介在させないことが
望ましい。これは、スパイラル状導体コイル間に強磁性
体層を介在させてもインダクタンスの増大にはほとんど
寄与せず、かえって平面インダクタ全体の厚さを増大さ
せて単位体積当りのインダクタンスを低下させるためで
ある。
本発明において、強磁性体層を構成する各層の強磁性薄
帯の厚さを100 p以下としたのは以下のような理由
による。すなわち、一般に平面インダクタをDC−DC
コンバータなどに適用し1OkHz以上の周波数帯で使
用することを前提とした場合、強磁性薄帯の厚さが10
0pを超えると表皮効果によって磁束は内部まで入らな
くなり、強磁性薄帯の厚さが増加した割にはインダクタ
ンスは増加せず、単位体積当りのインダクタンスはかえ
って低下するためである。なお、強磁性薄帯の厚さは4
−以上であることが望ましい。これは、強磁性薄帯の厚
さが4虜未満であると、スパイラル状導体コイルに電流
が流れることによって生じる磁束がすべて通るのに必要
な断面積が得られないために漏れ磁束が多くなってイン
ダクタンスが著しく低下し、単位体積当りのインダクタ
ンス値が低下するためである。
本発明において、強磁性体層を構成する強磁性薄帯の積
層数を複数層としたのは、1層だけ(従来の平面インダ
クタ)であると直流重畳特性を改善する効果がないため
である。なお、積層数を増加させるにつれて直流重畳特
性は著しく改善するが、10層を超えて積層してもその
効果は少なくなり、□かえって体積が増えるだけで単位
体積当りのインダクタンスが低下するため、2〜10層
であることが好ましい。
なお、複数層の強磁性薄帯からなる強磁性体層の厚さ(
1)と1辺の長さ(Ω)との比(1/Ω)は、直流重畳
特性の改迎という観点から、2X10−3〜lX10−
2であること望ましい。
例えば、正方形の平面インダクタンスにおいては、両面
の強磁性体層の面内方向の反磁界係数はその厚さと1辺
の長さとの比が大きいほど、すなわち厚さが厚く、1辺
の長さが短いほど反磁界係数は大きくなる。そして、強
磁性体層の厚さと1辺の長さとの比を2 X 10−’
〜I X 10”2とすれば、磁気抵抗は増加し、イン
ダクタンスの直流重畳特性を改善できる。また、スパイ
ラル状導体コイル又はその積層体の形状が円形をなし、
その両面を絶縁層を介して挟む強磁性体層の形状が円形
をなす場合には、強磁性体層の厚さと直径との比を2X
 10−3〜I X 10−2とすれば、磁気抵抗は増
加し、インダクタンスの直流重畳特性を改善できる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図(A)は本発明の実施例における平面インダクタ
の平面図、同図(B)は同図(A)のA−A’線に沿う
断面図である。第1図(A)及び([3)において、ス
パイラル状導体コイル1は、25I!Mのポリイミドフ
ィルム(絶縁層3b)の両面に35u厚のCo箔を両張
りして中央部のスルーホール4を通して接続した両面F
PC板(フレキシブルプリント回路板)を用い、両面の
Co箔をエツチングして外形寸法20m+* X 20
+++m sコイル線幅2504.コイルピッチ500
4.コイル巻線数40回(各面20回)のスパイラルコ
イル2a、2bに加工したものである。こうした構造の
スパイラル状導体コイル1の両面を71層厚のポリイミ
ドフィルム(絶縁層3a、3()を介して、単ロール法
により作製した甲均厚さ16/Zll!、幅25mmの
Co系高透磁率非晶質合金リボンより切り出した1辺の
長さが25mmの1F方形薄帯(強磁性薄帯5 a s
 5 b )を複数層積層した強磁性体層で挟むことに
より、本発明に係る平面インダクタが構成されている。
以上の各部材からなる平面インダクタの端子6a、6b
間にインダクタンスが形成される。
これと比較するために、上記と同一の材料を用い、第2
図に示す構造、すなわち強磁性薄帯5a15bが1層だ
けの従来の平面インダクタを作製した。
これらの各平面インダクタについて、直流重畳電流とイ
ンダクタンスとの関係を強磁性薄帯の積層数をパラメー
タとして第3図に示す。なお、インダクタンス値は50
kHzで測定した。
第3図に示されるように、積層数nが多くなるほど直流
重畳電流の増加に伴うインダクタンスの減少度合は小さ
くなり、直流重畳特性が敗訴されることかわかる。たた
し、積層数n=15の場合には、積層数n−10の場合
とほぼ同じ傾向を示し、強磁性薄帯を10層を超えて積
層しても直流重畳特性の改善効果はほとんど変わらない
ことがわかる。
次に、各平面インダクタについて、強磁性体層(強磁性
薄帯の積層体)の(厚さ)/(1辺の長さ)の比と、(
0,2Aの直流重畳電流を流したときのインダクタンス
)Lo、2/’(直流mut流を流さないときのインダ
クタンス)Loの比との関係を第4図に示す。
第4図に示されるように、t/Dが2 X to−’よ
り小さいとり。、 2 / L oは0.5よりも小さ
くなり直流重畳特性は悪いが、t/Ωが3 X to−
’以上ではり。2 / L oは0.85以上となり、
直流重畳特性は大幅に改善されることがわかる。
更に、本発明の平面インダクタを5V、2層級のDC−
DCコンバータに適用し、入力端子15V 。
出力電流0.2人の条件における効率を調べたところ、
nmlては効率ηは60%程度であったが、n−5では
効率ηは71%に向上した。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、直流重畳特性が改
善され、DC−DCコンバータなどに適用可能な平面イ
ンダクタを提供することができ、その工業的価値は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の実施例における平面インダクタ
の平面図、同図(B)は同図(八)のA−A゛線に沿う
断面図、第2図(A)は従来の一14面インダクタの平
面図、同図(B)は同図(A)のA−A′線に沿う断面
図、第3図は本発明に係る平面インダクタについて直流
重畳電流とインダクタンスとの関係を強磁性薄帯の積層
数をパラメータとして示す特性図、第4図は本発明に係
る平面インダクタについて強磁性体層の(厚さ)/(1
辺の長さ)の比と(0,2Aの直流重畳電流を流したと
きのインダクタンス)/(直流重畳電流を流さないとき
のインダクタンス)の比との関係を示す特性図である。 1・・・スパイラル状導体コイル、2a、2b・・・ス
パイラルコイル、3 a 、3 b 、  3 c・・
・絶縁層、4・・・スルーホール、5a、5b・・・強
磁性薄帯、6a、6b・・・端子。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (A) (B) 第1図 (A) (B) 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. スパイラル状導体コイル又はこれらの積層体の両面を絶
    縁層を介して厚さが100μm以下の強磁性薄帯を複数
    層積層した強磁性体層で挟んだことを特徴とする平面イ
    ンダクタ。
JP63151779A 1987-09-29 1988-06-20 平面インダクタ Expired - Lifetime JP2958893B2 (ja)

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