JPH05182833A - インダクタンス素子 - Google Patents

インダクタンス素子

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JPH05182833A
JPH05182833A JP3359770A JP35977091A JPH05182833A JP H05182833 A JPH05182833 A JP H05182833A JP 3359770 A JP3359770 A JP 3359770A JP 35977091 A JP35977091 A JP 35977091A JP H05182833 A JPH05182833 A JP H05182833A
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潔 野口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高いQ値を有し、かつ小型化が可能となるイン
ダクタンス素子を提供する。 【構成】導線1の周囲に成膜技術による軟磁性薄膜2を
一体に形成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チョークコイル、イン
ダクタ、トランス等に用いる小型のインダクタンス素子
に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】高周波帯
域で使用されるノイズ除去、あるいは突入電流制限等を
目的とした小型のインダクタンス素子は、図9(a)に
示すように、フェライト粉体を成形することにより、中
心に穴20を有するビーズ21を作り、図9(b)に示
すように、該ビーズ21の穴20に銅等でなる導線22
を挿通した構造を有する。このインダクタンス素子はビ
ーズコアと称され、例えば電子回路の入出力ライン、あ
るいは電子部品の足に設けられる。また、図9(c)に
示すものは、めがねコアと称されるもので、同様の製法
により、2個の穴20を設けたビーズ23の穴に2本の
導線22を挿通してなるもので、小型チョークコイルや
トランスとして用いられるか、あるいは電子部品の足に
設けられる。
【0003】このような1ターンのインダクタンス素子
は、おおよそ最高300MHz程度の高周波帯域まで使用
されているが、この従来構造では最近の高周波化、ディ
ジタル化、小型化の要求に対処することが困難である。
なぜならば、従来のインダクタンス素子は、前記のよう
にフェライト粉の成形によるので、ビーズ21、23と
して小型になれば形状の再現性が悪く、また、穴20を
形成するためのピン状の金型が非常に細くなるので、成
形時にトラブルが発生しやすく、金型寿命も短くなる。
このため、直径が最小約3mm程度、穴20の直径が最小
約0.7mm程度のものまでしか得られないのが現状であ
り、小型化への対応が困難であるという問題点があっ
た。また、バルク材料であるために透磁率が100程度
のものしか得られず、Q値が低いという問題点があっ
た。
【0004】従来の他のインダクタンス素子として、印
刷法等により導体と磁性体とを積層してチップ状にした
ものがあるが、製造工程が複雑化し、高価なものとなる
上、導体が細くなるので電気抵抗が大となり、コア損失
も大きくなるという問題点があった。
【0005】本発明は、上記問題点に鑑み、高いQ値を
有し、かつ小型化が可能となるインダクタンス素子を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明によるインダクタンス素子は、導線の周囲
に、めっきや真空成膜等の成膜技術による軟磁性薄膜を
一体に形成したことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明のインダクタンス素子は、上述の構造を
有するものであり、導線を流れる電流によって発生した
磁界による磁束は、周囲の軟磁性薄膜を通り、インダク
タンス素子としての役目を果たし、導線が2本以上の場
合には、トランスとしての機能を発揮する。
【0008】
【実施例】図1(A)は本発明によるインダクタンス素
子の一実施例を示す斜視図であり、銅や金等の導線1に
メッキ法あるいは真空成膜法により、パーマロイ、セン
ダスト、アモルファス磁性材、微細結晶合金材料、ある
いはこれらの多層膜でなる軟磁性薄膜2を形成してな
る。
【0009】具体例について説明すると、直径が0.2
5mm、長さが30cmの銅線を、下記の液組成のパーマロ
イめっき浴に浸漬し、200O eの磁場を印加しながら、
めっき浴温度を40℃、電流密度1A/100cm2 で3
0分めっきし、29cmの長さに4μmの膜厚の軟磁性薄
膜2を形成した。
【0010】(めっき浴組成) その後、インピーダンスアナライザー(HP4195
A)によりインダクタンスLを測定し、めっきしないも
のと比較した。その結果、周波数f=10MHzにおける
インダクタンスLおよびQは、軟磁性薄膜2有りの場合
にL=1.3μH、Q=80、無しの場合L=0.3μ
H、Q=35であった。また、100kHz〜300MHz
について、インダクタンスLとQの周波数特性をしらべ
たところ、図1(B)、(C)に示す結果を得た。
【0011】上記の例においては導線1に軟磁性薄膜2
を直接形成したが、図1(D)に示すように、導線1の
周囲にSi 2等の絶縁膜3を形成し、その上に軟磁性
薄膜2を形成すれば、軟磁性薄膜2での電流の流れを防
止して、特性の良いインダクタンス素子を得ることがで
きる。また、導線1が銅である場合には、絶縁膜2によ
り銅の薄膜2への拡散を防止できる。なお、銅の拡散を
防止するため、絶縁膜3の代わりに鉄やモリブデンのよ
うな金属膜を形成しても良い。
【0012】また、上記の例では、軟磁性薄膜2を1層
形成した例について説明したが、図2(A)に示すよう
に、絶縁膜3と軟磁性薄膜2とを多層に積層することに
より、渦電流損失を低下させた高周波使用に適したイン
ダクタンス素子が得られる。このような多層構造は、例
えば下記のような真空成膜により得ることができる。
【0013】図2(B)は図2(A)に示した多層構造
を得るための真空成膜法の一例を示すもので、銅線1を
チャンバー4内で回転させながら赤外線ヒータ5により
300℃程度に加熱して蒸着源6よりSi 2を150
Åの厚みに形成し、その上にNi80Fe20を0.4μm
の厚みに形成するという作業を交互に繰り返し、軟磁性
薄膜2の層数が10層の多層膜を形成した。このような
多層膜を前記した30cmの長さの銅線に前記と同様の
長さに形成した場合、周波数f=10MHzにおけるイ
ンダクタンスLは1.3μH、f=300MHzにおけ
るインダクタンスLは1.2μHとなり、図1に示した
1層の場合に比較して10MHz以上の周波数における
インダクタンスLの低下が少ないという結果を得た。
【0014】図3(A)は本発明の他の実施例であり、
絶縁被膜を施した導線を合わせて軟磁性薄膜2で一体に
覆うことにより、小型コモンモードチョークコイルまた
はアイソレーショントランスとして使用できるインダク
タンス素子を構成したものである。この素子は、両端の
絶縁被覆を剥ぐことにより、インダクタンス素子として
用いることもできる。
【0015】図3(A)の具体例について説明すると、
直径0.1mm、長さ10cmの2本の銅線が合体しか
つ絶縁されるように、図3(B)の断面図に示すよう
に、1000Åの厚みのSiO2でなる絶縁膜3で一体
化した。なお、絶縁膜3は磁性膜作製時に加熱する必要
が無ければエポキシ樹脂等の有期系材料を用いても良
い。このように絶縁膜3を形成した後、銅線1を回転さ
せながら真空蒸着法でパーマロイ多層膜(SiO2の厚
みが150Å、パーマロイの厚みが0.4μmで10
層)を4μmの厚みで9cmの長さに形成した。
【0016】その後、前記と同様の方法でインダクタン
スを測定した。その結果、周波数f=10MHzにおけ
るインダクタンスLおよびQは、軟磁性薄膜2有りの場
合にL=1.5μH、Q=50、無しの場合L=0.2
μH、Q=10であった。また、100kHz〜300
MHzについて、インダクタンスLとQの周波数特性を
しらべたところ、図3(C)、(D)に示す結果を得
た。
【0017】図4(A)は本発明の他の実施例であり、
コイル状に導線1を巻き、その上に軟磁性薄膜2を形成
したものである。この構造によれば、導線1の総長を長
くとることができ、コンパクト化できる。
【0018】図4(B)は本発明の他の実施例であり、
導線1の両端の曲成脚部aを、セラミック等の絶縁材で
なる基板6に貫挿して固定し、脚部a以外の部分の表面
に真空成膜法により軟磁性薄膜2を形成したものであ
る。この実施例のインダクタンス素子は、両端の脚部a
の間隔が一定に設定され、印刷基板に搭載するインダク
タンス素子として用いる場合に好適である。
【0019】図5は本発明をチップインダクタに適用し
た例であり、(a)に示すように、基板8の両端に電極
9を設けておき、また、両端近傍に台部8a、8bを形
成し、(b)とそのE−E断面図である(c)に示すよ
うに、両端の電極9と、台部8a、8b上に間隔を置い
て形成した金属膜10にワイヤボンディングにより導線
1をジグザグに結合し、(d)とそのF−F断面図であ
る(e)に示すように、導線1上にめっきにより軟磁性
薄膜2を形成したものである。
【0020】図5の実施例によれば、導線1の総長を長
くとることができ、コンパクト化でき、電極9を基板8
の側面ないしは底面に設けることにより、表面実装が可
能である。また、導線1が台部8a、8bにより浮かせ
てあるので、導線1の表裏に磁性薄膜2を形成できる。
なお、導線1の台部8a、8bへの接続は、図5(f)
に示すように、台部8a、8bに溝12を設けてその溝
12に導線1の折り曲げ部を嵌め込み、必要に応じて樹
脂11で固定する方法も採用できる。さらに、軟磁性薄
膜2を導線1の表面に形成した後、樹脂で台部8a、8
b間の導線1を固定する構造も採用可能である。
【0021】図6は本発明の他の実施例であり、2本の
導線1a、1bを図5と同様の基板8上に配置してコモ
ンモードチョークコイルまたはアイソレーショントラン
スを構成する例である。すなわち、(a)とその部分拡
大図である(b)に示すように、基板8の4隅に電極9
a〜9dを形成すると共に、台部8a、8b上には一方
の導線1a、1bをそれぞれボンディングする金属膜1
0a、10bを設けておき、(c)に示すように、ワイ
ヤボンディングにより、一方の導線1aは電極9a、9
c間に途中部分を台部8a、8b間でジグザグに結合し
て固定し、他方の導線1bは電極9b、9d間に途中部
分を台部8a、8b間で前記導線1aに隣接するように
ジグザグに結合して固定し、次に(d)に示すように、
軟磁性薄膜2を前記真空成膜法により形成する。このよ
うなコモンモードチョークコイルまたはトランスを構成
ずる場合においても、ジグザグ部の固定に樹脂あるいは
溝への嵌合構造を用いることができ、さらに、図3
(B)で示したように、あらかじめ2本の導線1の両端
以外の部分を絶縁膜3で一体化した構造としても良い。
【0022】図7は本発明を変圧用トランスに適用した
例であり、(a)、(b)に示すように、基板8の両端
に電極9a〜9hを形成しておき、(c)のように、電
極9aと9e、9bと9f、9cと9g、9dと9hを
それぞれ導線1により接続し、基板1の裏面を利用した
導体パターンあるいは外部リード線1cにより、電極9
eと9b、9fと9cとを接続し、4本の導線1の合わ
せ部分12(この部分はより線にしてもよい)に軟磁性
薄膜2を被着すれば、電極9dと9hを一次側電極(ま
たは二次側電極)、9aと9gとを二次側電極(または
一次側電極)としたした場合、巻き数比が1:3(また
は3:1)のトランスが得られる。
【0023】図8は本発明の他の実施例であり、(a)
のように基板8上に導線1を固定して真空成膜法によ
り、軟磁性薄膜2を形成することにより、(b)に示す
ように、Gに示す範囲については軟磁性薄膜2を欠落さ
せ、これにより故意に薄膜2の周方向の透磁率を低下さ
せ、所望の特性が得られるようにしたものである。この
インダクタンス素子は、例えばギャップ付きチョークコ
イルとして用いることができる。
【0024】その他、本発明のインダクタンス素子は、
電子部品の端子となる脚部に適用する等種々の変形、付
加が可能である。また、本発明を実施する場合、上記各
実施例以外の目的に応じた成膜技術が用いられる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、磁性材として、従来の
ようにフェライトの成形ビーズを用いるのではなく、成
膜技術により得られる軟磁性薄膜を用いたので、透磁率
の高い磁性材料を使用することが可能となり、非常に小
型でQ値の高いインダクタンス素子を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明によるインダクタンス素子の一
実施例を製造工程と共に示す斜視図、(B)は該実施例
のインダクタンスの周波数特性図、(C)はQの周波数
特性図、(D)は本発明の他の実施例を示す断面図であ
る。
【図2】(A)本発明の他の実施例を示す断面図、
(B)は本実施例のインダクタンス素子の製造装置の概
略の説明図である。
【図3】(A)は本発明によるインダクタンス素子の他
の実施例を製造工程と共に示す斜視図、(B)は本実施
例の断面図、(C)は該実施例のインダクタンスの周波
数特性図、(D)はQの周波数特性図である。。
【図4】(A)、(B)はそれぞれ本発明の他の実施例
を製造工程と共に示す斜視図である。
【図5】(a)〜(e)は本発明によるインダクタンス
素子の他の実施例を製造工程と共に示すもので、(a)
は基板の構成を示す斜視図、(b)は導線結合後の状態
を示す斜視図、(c)は(b)のE−E断面図、(d)
は磁性薄膜形成後の状態を示す平面図、(e)は(d)
のF−F断面図である。(f)は導線と基板との結合構
造の他の例を示す斜視図である。
【図6】本発明によるインダクタンス素子の他の実施例
を製造工程と共に示すもので、(a)は基板の構成を示
す斜視図、(b)は(a)の部分拡大図、(c)、
(d)はそれぞれ導線結合後、磁性薄膜形成後の状態を
示す平面図である。
【図7】本発明によるインダクタンス素子の他の実施例
を製造工程と共に示すもので、(a)は基板の構成を示
す斜視図、(b)は(a)の平面図、(c)、(d)は
それぞれ導線結合後、磁性薄膜形成後の状態を示す平面
図である。
【図8】本発明によるインダクタンス素子の他の実施例
を製造工程と共に示すもので、(a)、(b)はそれぞ
れ導線結合後、磁性薄膜形成後の状態を示す斜視図であ
る。
【図9】(a)は従来のインダクタンス素子の構成要素
を示す斜視図、(b)はその製品を示す斜視図、(c)
は従来のインダクタンス素子の他の例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1、1a、1b 導線 2 軟磁性薄膜 3 絶縁層 4 チャンバー 5 ヒータ 6 蒸着源 7、8 基板 9、9a〜9h 電極 10、10a、10b 金属膜 11 樹脂 12 溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導線の周囲に成膜技術による軟磁性薄膜を
    一体に形成してなることを特徴とするインダクタンス素
    子。
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