JPH0529146A - 矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子 - Google Patents
矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子Info
- Publication number
- JPH0529146A JPH0529146A JP18130891A JP18130891A JPH0529146A JP H0529146 A JPH0529146 A JP H0529146A JP 18130891 A JP18130891 A JP 18130891A JP 18130891 A JP18130891 A JP 18130891A JP H0529146 A JPH0529146 A JP H0529146A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic core
- thin film
- inductance element
- rectangular
- magnetic
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、高周波薄膜インダクタンス素子にお
いてほぼ正方形でかつ磁化方向の長さが僅かに他の辺に
対して短くなるように制御することにより、共振周波数
を上げ、高Ｑ化をはかった矩形磁心を用いた薄膜インダ
クタンス素子を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、薄膜磁性体を磁心１３としてそのま
わりに絶縁膜を介してコイル１２を配するインダクタン
ス素子において、磁心１３の表面形状を矩形とし、短径
方向に励磁するように構成する。
いてほぼ正方形でかつ磁化方向の長さが僅かに他の辺に
対して短くなるように制御することにより、共振周波数
を上げ、高Ｑ化をはかった矩形磁心を用いた薄膜インダ
クタンス素子を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、薄膜磁性体を磁心１３としてそのま
わりに絶縁膜を介してコイル１２を配するインダクタン
ス素子において、磁心１３の表面形状を矩形とし、短径
方向に励磁するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波薄膜インダクタン
ス素子に於いて、共振周波数を増加させると共に、高Ｑ
化のための矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子に
関するものである。
ス素子に於いて、共振周波数を増加させると共に、高Ｑ
化のための矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４に従来検討されてきた薄膜インダク
タとして平成２年電気学会全国大会Ｓ１８−１９に提案
されている薄膜インダクタの外観形状を示す。図４にお
いて、１は基板、２は励磁導体のコイル、３は薄膜磁性
体よりなる磁心である。一般にこれらの薄膜磁心インダ
クタに用いられる磁心３の表面形状は矩形が主流であ
る。高いインダクタンス値を得るにはコイル２による励
磁方向と磁心３の容易磁化方向が同じであることが有利
である。従って、一般には反磁界の影響や形状異方性を
も加味して、磁心３の表面形状はコイル２による励磁方
向に長い矩形形状のものや、更にストリップ状にしたも
のになっている。しかし、このような磁心３を用いた場
合には高インダクタンス値を得ることが出来るが、共振
周波数を向上させることが困難である。一方、このよう
な磁心形状でしかも共振周波数を向上させるために励磁
方向に対して直角方向に磁界を印加し磁性膜を成膜する
方法や、励磁方向に対して直角に磁界を印加し熱処理す
る方法等がとれている。しかし、この方法で出来る磁区
の形状は磁心材料の組成、磁心の縦横寸法、成膜された
磁心の表面平坦度や印加する磁場の大きさ、処理温度で
微妙に変化し、磁区構造を制御することは非常に高度の
技術を要し、一般には困難である。このことが磁心の鉄
損と共に現在の薄膜磁心インダクタの高周波数化を困難
にしている。
タとして平成２年電気学会全国大会Ｓ１８−１９に提案
されている薄膜インダクタの外観形状を示す。図４にお
いて、１は基板、２は励磁導体のコイル、３は薄膜磁性
体よりなる磁心である。一般にこれらの薄膜磁心インダ
クタに用いられる磁心３の表面形状は矩形が主流であ
る。高いインダクタンス値を得るにはコイル２による励
磁方向と磁心３の容易磁化方向が同じであることが有利
である。従って、一般には反磁界の影響や形状異方性を
も加味して、磁心３の表面形状はコイル２による励磁方
向に長い矩形形状のものや、更にストリップ状にしたも
のになっている。しかし、このような磁心３を用いた場
合には高インダクタンス値を得ることが出来るが、共振
周波数を向上させることが困難である。一方、このよう
な磁心形状でしかも共振周波数を向上させるために励磁
方向に対して直角方向に磁界を印加し磁性膜を成膜する
方法や、励磁方向に対して直角に磁界を印加し熱処理す
る方法等がとれている。しかし、この方法で出来る磁区
の形状は磁心材料の組成、磁心の縦横寸法、成膜された
磁心の表面平坦度や印加する磁場の大きさ、処理温度で
微妙に変化し、磁区構造を制御することは非常に高度の
技術を要し、一般には困難である。このことが磁心の鉄
損と共に現在の薄膜磁心インダクタの高周波数化を困難
にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の実情に
鑑みてなされたもので、高周波薄膜インダクタンス素子
においてほぼ正方形でかつ磁化方向の長さが僅かに他の
辺に対して短くなるように制御することにより、共振周
波数を上げ、高Ｑ化をはかった矩形磁心を用いた薄膜イ
ンダクタンス素子を提供することを目的とする。
鑑みてなされたもので、高周波薄膜インダクタンス素子
においてほぼ正方形でかつ磁化方向の長さが僅かに他の
辺に対して短くなるように制御することにより、共振周
波数を上げ、高Ｑ化をはかった矩形磁心を用いた薄膜イ
ンダクタンス素子を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、薄膜磁性体を磁心としてそのまわりに絶
縁膜を介して励磁導体を配設するインダクタンス素子に
おいて、表面磁心形状を矩形とし、短径方向に励磁する
ことを特徴とするものである。
成するために、薄膜磁性体を磁心としてそのまわりに絶
縁膜を介して励磁導体を配設するインダクタンス素子に
おいて、表面磁心形状を矩形とし、短径方向に励磁する
ことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】本発明は上記手段により、矩形磁心の長手方向
が形状異方性により容易磁化方向になることを有効に利
用し励磁方向に対する最適磁心表面形状寸法を決めよう
とするもので、高周波薄膜インダクタンス素子の共振周
波数の向上及び高Ｑ化に有用である。
が形状異方性により容易磁化方向になることを有効に利
用し励磁方向に対する最適磁心表面形状寸法を決めよう
とするもので、高周波薄膜インダクタンス素子の共振周
波数の向上及び高Ｑ化に有用である。
【０００６】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。 実施例１
説明する。 実施例１
【０００７】図１に本発明の一実施例を示す。説明の便
宜上、巻線型インダクタを例にとり説明する。基板１１
の上に絶縁膜を介して励磁導体のコイル１２を薄膜磁性
体の磁心１３のまわりに巻いた構造になっている。図１
においては煩雑を避けるためにコイル１２と磁心１３間
の絶縁膜は図面に示さずに省略してある。コイル１２の
厚さは６μｍ、コイル１２のライン／スペースは８０／
３０μｍである。磁心１３の膜厚は３μｍである。磁心
の励磁方向の長さをｌ、それに直角な方向の幅をｗとし
た時、ｌ／ｗに対する共振周波数ｆｃ（ＭＨｚ）、単位
磁心当たりのインダクタンス値Ｌ／Ｖ（μＨ／ｍ
ｍ3 ）、Ｑ値の最大値Ｑmax 、Ｑmax を示す周波数ｆQm
ax（ＭＨｚ）及び直流抵抗Ｒdc（Ω）を図２に示す。ｌ
／ｗ＞１領域は矩形磁心の表面形状が励磁方向に長いこ
とを示し、ｌ／ｗ＝１は磁心表面形状が正方形であるこ
とを示す。又、ｌ／ｗ＜１の領域では励磁方向の磁心の
長さが短いことを示している。図１より明らかなよう
に、単位磁心当たりのインダクタンスはｌ／ｗ値が小さ
くなるに従い小さくなっている。これは励磁方向の長さ
が短くなるに従い反磁界係数が大きくなるためと考えら
れる。Ｑmax は０．５＜ｌ／ｗ＜１領域ではｌ／ｗ≧１
領域での値の２割以上の大きさになっている。図２でＡ
点とＡ′点及びＢ点とＢ′点は同じ磁心表面積で励磁方
向に対して磁心の縦横の寸法が丁度逆になっている。こ
の各２点での比較からも分かるようにｌ／ｗ＜１の領
域、即ち励磁方向の磁心の長さが直角方向より小さい方
がｆQmaxが大きいことが分かる。磁心断面積を円形に換
算して求めた反磁界係数はほぼｌ／ｗ＝７で８×１０-4
で非常に小さくほとんど反磁界を無視できる。一方ほぼ
ｌ／ｗ＝０．７では反磁界によるインダクタンスの劣化
によってほぼｌ／ｗ＝７でのＬ／Ｖ値の約半分程度にな
る。このことを加味すると０．７＜ｌ／ｗ＜１領域の磁
心を用いることにより、形状異方性を利用してインダク
タンス値の低下を極力抑えて、かつ高Ｑ値でしかも高共
振周波数のインダクタンス素子が可能となる。ここでは
磁性膜として単層膜の例を示したが絶縁膜を挟んだ多層
膜等を用い高周波領域で鉄損を低減する方法を用いるこ
とによりこの効果は更に顕著にあらわれる。 実施例２
宜上、巻線型インダクタを例にとり説明する。基板１１
の上に絶縁膜を介して励磁導体のコイル１２を薄膜磁性
体の磁心１３のまわりに巻いた構造になっている。図１
においては煩雑を避けるためにコイル１２と磁心１３間
の絶縁膜は図面に示さずに省略してある。コイル１２の
厚さは６μｍ、コイル１２のライン／スペースは８０／
３０μｍである。磁心１３の膜厚は３μｍである。磁心
の励磁方向の長さをｌ、それに直角な方向の幅をｗとし
た時、ｌ／ｗに対する共振周波数ｆｃ（ＭＨｚ）、単位
磁心当たりのインダクタンス値Ｌ／Ｖ（μＨ／ｍ
ｍ3 ）、Ｑ値の最大値Ｑmax 、Ｑmax を示す周波数ｆQm
ax（ＭＨｚ）及び直流抵抗Ｒdc（Ω）を図２に示す。ｌ
／ｗ＞１領域は矩形磁心の表面形状が励磁方向に長いこ
とを示し、ｌ／ｗ＝１は磁心表面形状が正方形であるこ
とを示す。又、ｌ／ｗ＜１の領域では励磁方向の磁心の
長さが短いことを示している。図１より明らかなよう
に、単位磁心当たりのインダクタンスはｌ／ｗ値が小さ
くなるに従い小さくなっている。これは励磁方向の長さ
が短くなるに従い反磁界係数が大きくなるためと考えら
れる。Ｑmax は０．５＜ｌ／ｗ＜１領域ではｌ／ｗ≧１
領域での値の２割以上の大きさになっている。図２でＡ
点とＡ′点及びＢ点とＢ′点は同じ磁心表面積で励磁方
向に対して磁心の縦横の寸法が丁度逆になっている。こ
の各２点での比較からも分かるようにｌ／ｗ＜１の領
域、即ち励磁方向の磁心の長さが直角方向より小さい方
がｆQmaxが大きいことが分かる。磁心断面積を円形に換
算して求めた反磁界係数はほぼｌ／ｗ＝７で８×１０-4
で非常に小さくほとんど反磁界を無視できる。一方ほぼ
ｌ／ｗ＝０．７では反磁界によるインダクタンスの劣化
によってほぼｌ／ｗ＝７でのＬ／Ｖ値の約半分程度にな
る。このことを加味すると０．７＜ｌ／ｗ＜１領域の磁
心を用いることにより、形状異方性を利用してインダク
タンス値の低下を極力抑えて、かつ高Ｑ値でしかも高共
振周波数のインダクタンス素子が可能となる。ここでは
磁性膜として単層膜の例を示したが絶縁膜を挟んだ多層
膜等を用い高周波領域で鉄損を低減する方法を用いるこ
とによりこの効果は更に顕著にあらわれる。 実施例２
【０００８】図３に磁心の長さ（ｌ）と幅（ｗ）の比を
０．７＜ｌ／ｗ＜１の範囲内にある３枚の磁心３０１，
３０２，３０３を用いた場合の実施例である。このよう
に３枚の磁心３０１，３０２，３０３を同一のコイル１
２内に配設することにより共振周波数の向上及び高Ｑ化
と共に高Ｌ化を可能にする。
０．７＜ｌ／ｗ＜１の範囲内にある３枚の磁心３０１，
３０２，３０３を用いた場合の実施例である。このよう
に３枚の磁心３０１，３０２，３０３を同一のコイル１
２内に配設することにより共振周波数の向上及び高Ｑ化
と共に高Ｌ化を可能にする。
【０００９】一般に矩形形状の磁性薄膜は形状異方性に
より磁心の容易磁化方向が支配される。従って矩形の長
手方向が容易磁化方向になる。矩形磁心を用いたインダ
クタンス素子において、励磁方向に長い矩形の磁心を用
いた場合には励磁方向と容易磁化方向が同じになり、共
振周波数を低下させることになる。本発明における磁心
形状寸法を有するインダクタンス素子は磁界中成膜や磁
界中熱処理をすることなしに形状異方性により生ずる容
易磁化方向が励磁方向と直角の関係になり、インダクタ
ンス素子の高周波数化、高Ｑ化をはかるために非常に有
利である。
より磁心の容易磁化方向が支配される。従って矩形の長
手方向が容易磁化方向になる。矩形磁心を用いたインダ
クタンス素子において、励磁方向に長い矩形の磁心を用
いた場合には励磁方向と容易磁化方向が同じになり、共
振周波数を低下させることになる。本発明における磁心
形状寸法を有するインダクタンス素子は磁界中成膜や磁
界中熱処理をすることなしに形状異方性により生ずる容
易磁化方向が励磁方向と直角の関係になり、インダクタ
ンス素子の高周波数化、高Ｑ化をはかるために非常に有
利である。
【００１０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、磁心
形状寸法を励磁方向に対して直角方向が長い磁心を用い
ることにより他の同じ磁心面積を持つインダクタンス素
子に比べて共振周波数の高周波数化、高Ｑ化をはかれる
利点がある。
形状寸法を励磁方向に対して直角方向が長い磁心を用い
ることにより他の同じ磁心面積を持つインダクタンス素
子に比べて共振周波数の高周波数化、高Ｑ化をはかれる
利点がある。
【図１】本発明の一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る矩形磁心寸法比とインダクタンス
素子の諸電気特性の関係を示す特性図である。
素子の諸電気特性の関係を示す特性図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す概略斜視図である。
【図４】従来の矩形磁心を用いたインダクタの概略斜視
図である。
図である。
１１…基板、１２…コイル、１３…磁心。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 鳥生 次郎
宮城県仙台市青葉区八幡三丁目１−26 天
賞ハイツＣ−304
(72)発明者 村上 孝一
宮城県仙台市青葉区小松島一丁目５−29
Claims (2)
- 【請求項１】 薄膜磁性体よりなる磁心のまわりに絶縁
膜を介して励磁導体を配設するインダクタンス素子にお
いて、表面磁心形状を矩形とし、短径方向に励磁するこ
とを特徴とする矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素
子。 - 【請求項２】 磁心として、同じ励磁導体条件の基でＱ
の最大値が表面磁心形状が正方形の場合のＱの最大値よ
り大きい磁心を用いることを特徴とする請求項１記載の
矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18130891A JPH0529146A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18130891A JPH0529146A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529146A true JPH0529146A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16098409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18130891A Pending JPH0529146A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 矩形磁心を用いた薄膜インダクタンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529146A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6313974B1 (en) | 1998-04-21 | 2001-11-06 | Fanuc Ltd. | Resistor for a servo amplifier and servo amplifier provided thereof |
| US7498919B2 (en) | 2006-03-27 | 2009-03-03 | Tdk Corporation | Thin film device |
| US7785697B2 (en) | 2006-06-30 | 2010-08-31 | Tdk Corporation | Thin film device |
| US7791837B2 (en) | 2006-03-31 | 2010-09-07 | Tdk Corporation | Thin film device having thin film coil wound on magnetic film |
| US20160155559A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Siliconware Precision Industries Co., Ltd. | Electronic package |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP18130891A patent/JPH0529146A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6313974B1 (en) | 1998-04-21 | 2001-11-06 | Fanuc Ltd. | Resistor for a servo amplifier and servo amplifier provided thereof |
| US7498919B2 (en) | 2006-03-27 | 2009-03-03 | Tdk Corporation | Thin film device |
| US7791837B2 (en) | 2006-03-31 | 2010-09-07 | Tdk Corporation | Thin film device having thin film coil wound on magnetic film |
| US7785697B2 (en) | 2006-06-30 | 2010-08-31 | Tdk Corporation | Thin film device |
| US20160155559A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Siliconware Precision Industries Co., Ltd. | Electronic package |
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