JPH07283046A

JPH07283046A - 薄型インダクタ

Info

Publication number: JPH07283046A
Application number: JP6075158A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tanigawa; 健一谷川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】インダクタンスのばらつきが小さく、平面状
の融着コイルと強磁性体間に絶縁不良のない薄型インダ
クタを提供しようとするものである。即ち、インダクタ
ンス、および耐電圧を満足する製品歩留りを向上する。【構成】融着コイルを、板状の強磁性体で挟んで成る
薄型インダクタにおいて、融着コイルの周囲に一定厚の
成形体を設けることにより、一定間隔で挟むことを特徴
とする。成形体の厚さは、外周部に導き出す導線部分を
含む融着コイルの厚さ以上である。成形体には、樹脂ま
たは強磁性体が適用できる。【効果】絶縁距離および、強磁性体の間隔が一定に保
たれるため、インダクタンスのばらつきを小さく、平面
状の融着コイルと強磁性体間の絶縁不良をなくすことが
できる。即ち、インダクタンス、および耐電圧を満足す
る製品歩留りを向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源回路用の部品とし
て使用される薄型インダクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型、薄型化要求に伴い、電
源回路に用いるチョークコイル、トランス等のインダク
タの小型、薄型化が進められている。焼結フェライトコ
アに巻線を施した巻線方式のインダクタは小型化に限界
があり、巻線の代わりに平面状コイルを用いる方式の開
発が進められている。

【０００３】平面状コイルとして、プリントコイル、印
刷コイルや融着コイルを用い、板状の強磁性体で挟んで
成る薄型インダクタが知られている。例えば、それぞれ
特開平１−３１０５１８号公報、特開平５−１９８４４
９号公報、特願平４−２０５４７４号に開示されてい
る。

【０００４】プリントコイルは例えば、両面または片面
の銅張フレキシブルプリント配線板をフォトエッチング
することにより、スパイラル状平面コイルを形成し、絶
縁層を介して１層または多層に積層したものである。ス
パイラル状平面コイル間はスルーホールを介して、Ｃｕ
めっき等により電気的に直列に、かつ各スパイラル状平
面コイルに同方向の電流が流れるように接続する。ま
た、積層体の両面は絶縁層で覆う。

【０００５】印刷コイルは例えば、セラミック基板の両
面に導体ペーストをスクリーン印刷し、焼成することに
より、スパイラル状平面コイルを形成し、予め設けたス
ルーホールを介して、電気的に直列に、かつ各スパイラ
ル状平面コイルに同方向の電流が流れるように接続した
ものであり、平面コイルの両面は絶縁層で覆う。

【０００６】融着コイルは、融着性絶縁導線を巻線し、
固着したものである。融着性絶縁導線は、ポリウレタン
やポリエステル等の被覆導線の上に、熱可塑性樹脂、熱
硬化性樹脂等の融着性皮膜を焼き付けた二層構造の被覆
導線である。溶剤、通電加熱、または熱風加熱により、
導線間同士を接着可能であり、融着コイルは一体成形で
き、曲げ強度が得られる。

【０００７】プリントコイルおよび印刷コイルは、コイ
ル厚が薄いため、銅損による発熱を抑えるのが難しい。
コイル断面積を大きくできず、抵抗が高くなるためであ
る。融着コイルは、任意の径の融着性絶縁導線を巻線
し、固着することにより、容易に銅損の小さい平面状コ
イルが得られるため、電源回路用の薄型インダクタを得
るのに有利である。

【０００８】薄型インダクタは、平面状の融着コイルの
両面を接着層を介して、板状の強磁性体で挟むことによ
り、容易に得られる。融着コイルを複数設けることによ
り、トランスが得られる。

【０００９】融着性絶縁導線に使用される導線には、断
面形状が円形の丸導線のほか、平角状のリボン導線や円
形の導線を複数本並列した多本平行導線等がある。リボ
ン導線や多本平行導線を用いると、丸導線に比べ、導線
間のスペースを小さく、密に配置できるため、融着コイ
ルをより小型、薄型化および低抵抗化できる。即ち、板
状の強磁性体の大きさ、またはそれらの間隔を小さくす
ることにより、インダクタを、さらに小型、薄型化で
き、また低抵抗化により、銅損による発熱を低減でき
る。

【００１０】導線は一般に、巻枠に沿って、内側より順
次巻線し、巻き始め部は、内側より外周部に導き出す必
要があり、平面状の融着コイルの片面は導線の外径（厚
さ）分、部分的に厚くなる。このような融着コイルの両
面を接着層を介して、板状の強磁性体で挟んだ場合、上
下の磁性体の間隔を一定に製造することは困難であり、
インダクタンスのばらつきが大きかった。接着時、上下
より圧力を加え、板状の強磁性体間を一定厚に保つこと
も可能であるが、外周部に導き出す導線部分により強磁
性体に破損が見られた。

【００１１】融着性絶縁導線として、リボン導線を用い
た場合、外周部分に導き出す導線部分の厚さを小さくで
きるが、同様の問題が見られた。

【００１２】インダクタは感電に対する保護を行い、装
置を正常動作させるため、コイルと強磁性体間に、充分
な絶縁を施す必要がある。例えば、チョークコイルとし
て用いる場合、一般に耐電圧５００Ｖが要求される。

【００１３】ところが、平面状の融着コイルの両面を接
着層を介して、板状の強磁性体で挟んだ場合、耐電圧を
満足しないものがあり、製造歩留りが低下した。主に、
リボン導線の場合、顕著であった。絶縁不良は、融着コ
イルの外周部に導き出す導線部分、および上下両面で見
られた。

【００１４】絶縁不良は、融着コイル作製時、またはイ
ンダクタ製造時における絶縁皮膜の剥がれによるものと
考えられる。特に、リボン導線の場合、断面角部におい
て、絶縁皮膜が薄くなり、ピンホール等が発生し易いた
め、より顕著になったと考えられる。

【００１５】融着性絶縁導線を、内側で一箇所巻方向を
変えることにより、導線の両端部分を共に外周部より、
導き出すことも可能である。しかし、程度は低いが、同
様の問題が見られた。この場合、一巻の導線それぞれに
流れる電流は共に同方向である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このような現状から、
本発明の目的は、インダクタンスのばらつきが小さく、
平面状の融着コイルと強磁性体間に絶縁不良のない薄型
インダクタを提供しようとするものである。即ち、イン
ダクタンス、および耐電圧を満足する製品歩留りを向上
させることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の薄型インダクタでは、融着コイルと、その
周囲に設けた該融着コイルの厚みより、厚みの大きな成
形体と、上記融着コイルと成形体を挟んで成る板状の強
磁性体、とから構成される。ここで、本発明の薄型イン
ダクタとは、厚さが４mm以下であり、電源のオンボード
実装に対する薄型化要求に応えるものである。

【００１８】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
薄型インダクタの構造例の分解斜視図を図１に示す。一
定厚の成形体１を、融着コイル２の周囲に設けることに
より、板状の強磁性体３で融着コイル２を一定間隔で挟
む。一定厚の成形体１には、融着コイル２を挿入する穴
部１ａと導線端部を成形体１の外部に引き出す通路部１
ｂが形成されている。

【００１９】図２は、同様に一定厚の成形体１の構造例
を示す。導線端部を成形体１の外部に引き出す通路部１
ｂが二つに分かれ、端部間の絶縁および、融着コイル２
とその端部を固定するのに有利である。穴部１ａおよび
通路部１ｂには、底部１ｃが設けられ、融着コイル２と
強磁性体３間の絶縁および、融着コイル２の固定に有利
である。底部１ｃを適当厚さにすることにより、強磁性
体３間の中央に融着コイル２を位置させるのも容易であ
る。また、成形体１の上下面には、板状の強磁性体３を
挿入する凹部１ｄが設けられ、強磁性体３の固定およ
び、破損防止に有利である。この場合、上下の凹部１ｄ
の底部の間隔が一定厚であり、これを成形体１の厚さと
定義する。凸部１ｅは融着コイル２の穴部に挿入するこ
とにより、融着コイル２の固定に有利である。

【００２０】成形体１の厚さは、外周部に導き出す導線
部分を含む融着コイル１の厚さ以上であり、要求される
インダクタンスや直流重畳特性等の磁気特性やサイズに
応じて、任意に設定可能である。成形体１の外周は、一
般に正方形であるが、円形等も可能である。その大きさ
は、板状の強磁性体３よりわずかに大きいのが、その破
損防止上好ましい。図２の場合、凹部１ｄの外周を、強
磁性体１よりわずかに大きくする。

【００２１】穴部１ａの外周は、一般に円形であるが、
融着コイル２の形状、および固定し易さ等に応じて、正
方形や多角形等も可能である。

【００２２】本発明で、一定厚の成形体３に適用できる
材料には、主として、ポリエステル樹脂、ナイロン、酢
酸セルロース、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリビニ
ルアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素
樹脂、ポリカーボネート、ポリエーテル等の熱可塑性樹
脂、エポキシ、フェノール、不飽和ポリエステル、アル
キド、メラミン、珪素、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂
が挙げられる。これらは、射出成形や注型加工、板材か
らの切り出し加工等により作製可能である。

【００２３】また、一定厚の成形体１に適用できる材料
には、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系等の酸化物軟質磁性
材料（ソフトフェライト）やＣｏ系、Ｆｅ系等のアモル
ファス合金、アモルファス合金を結晶化させた超微細組
織を持つ軟磁性体、珪素鋼、パーマロイ、パーメンジュ
ール、センダスト等の金属軟磁性材料等の強磁性体が挙
げられる。粉末材料を金型成形後、焼成する方法、板材
からの切り出し加工、板材を積層する方法等により作製
される。

【００２４】強磁性体を用いることにより、板状の強磁
性体３間の漏れ磁束は減少し、インダクタンスの高い薄
型インダクタを得るのに有利である。

【００２５】平面状の融着コイル２の外周は円形の他、
正方形ないし多角形等も可能である。板状の強磁性体３
の外周は、融着コイル２の外周に応じ、同様に設計可能
である。

【００２６】板状の強磁性体３に適用できる材料には、
Ｃｏ系、Ｆｅ系等のアモルファス合金、アモルファス合
金を結晶化させた超微細組織を持つ軟磁性体、珪素鋼、
パーマロイ、パーメンジュール、センダスト等の金属軟
磁性材料や、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系等の酸化物軟
質磁性材料（ソフトフェライト）等が挙げられる。板
（箔、帯）は、急冷法および、金型成形法、圧延加工
法、グリーンシート法等により成形する方法、更に焼
成、焼鈍する方法等により作製される。

【００２７】強磁性体３の厚さは、薄型インダクタに要
求される磁気特性やサイズに応じて、任意に使用可能で
ある。板の作り易さおよび使い易さからは、１０μｍか
ら５００μｍが好ましい。

【００２８】一定厚の成形体１と板状の強磁性体３は接
着剤、または粘着剤付テープ（両面または片面）等で固
定される。また、例えば図３に示すように、成形体１に
取り付け部１ｆを設け、挿入部１ｇより強磁性体３を挿
入することにより、固定することも可能である。

【００２９】融着コイル２は、導線端部を成形体１の外
部に引き出す通路部１ｂ等に接着剤を施すことにより、
固定をより良くすることができる。

【００３０】

【作用】融着性絶縁導線を巻線し、固着して成る平面状
の融着コイルを、板状の強磁性体で挟んで成る薄型イン
ダクタにおいて、融着コイルの周囲に一定厚の成形体を
設けることにより、一定間隔で挟むことにより、インダ
クタンスのばらつきを小さく、平面状の融着コイルと強
磁性体間の絶縁不良をなくすことができる。即ち、イン
ダクタンス、および耐電圧を満足する製品歩留りを向上
できる。

【００３１】

【実施例】

（実施例１）融着コイルを、その周囲に一定厚の樹脂成
形体を設けることにより、一定間隔で、板状のアモルフ
ァス合金で挟んで、薄型インダクタを作製した。

【００３２】融着コイルは、融着性絶縁導線として、断
面が０．０６×０．６５mm²のリボン導線を用い、６５
ターン巻線後、熱風加熱により導線間を接着、成形する
ことにより作製した。外周は円形状であり、中心穴部の
直径２．０mm、外径１２．７mm、厚さ０．７５mmであ
る。導線の巻き始め部を内側より、外周部に導き出す必
要があり、その外径分をコイルの厚さに含めた。

【００３３】板状のアモルファス合金は、単ロール急冷
法により作製した厚さ３０μｍの組成Ｃｏ₇₀Ｆｅ₅Ｓｉ
₁₅Ｂ₁₀（atm.％）のアモルファスリボンを１５mm×１５
mmの箔に切断後、焼鈍し、樹脂成形体の両面に各２枚ず
つ接着剤で積層した。

【００３４】一定厚の樹脂成形体としては、図１、図
２、または図３に示した形状の３種を用い、それぞれ薄
型インダクタを１００個ずつ作製した。成形体の厚さ
は、全て０．８５mmである。

【００３５】３種類の成形体を用いて作製した、それぞ
れ１００個ずつの薄型インダクタ試作品について、周波
数１５０kHz 、振幅１mAの正弦波交流を加え、インダク
タンスを測定した。それぞれのインダクタンスの平均
値、および標準偏差は同等であった。インダクタンス平均値：８５μＨインダクタンス標準偏差：５μＨ

【００３６】また、３種類の薄型インダクタ試作品１０
０個ずつについて、コイルとコア間に、耐電圧試験機に
より、直流５００Ｖを加え、絶縁性を調べた。その結
果、全ての試作品が耐電圧を満足した。

【００３７】（比較例１）薄型インダクタを実施例１と
同様に作製した。ただし、一定厚の樹脂成形体を用いず
に、融着コイルの両面に、板状のアモルファス合金を、
各２枚ずつ接着剤で積層した。

【００３８】得られた薄型インダクタ１００個につい
て、実施例１と同様に、インダクタンスを測定した。インダクタンス平均値：８３μＨインダクタンス標準偏差：２５μＨ

【００３９】また、薄型インダクタ試作品１００個につ
いて、コイルとコア間に、耐電圧試験機により、直流５
００Ｖを加え、絶縁性を調べた。その結果、試作品の
内、３５個が耐電圧を満足しなかった。

【００４０】（実施例２）融着コイルを、その周囲に一
定厚の強磁性成形体を設けることにより、一定間隔で、
板状のアモルファス合金で挟んで、薄型インダクタを作
製した。

【００４１】融着コイルは、融着性絶縁導線として、断
面が直径０．１８mmの丸導線を用い、６０ターン巻線
後、熱風加熱により導線間を接着、成形することにより
作製した。外周は円形状であり、中心穴部の直径２．０
mm、外径１４．８mm、厚さ０．７５mmである。導線の巻
き始め部を内側より、外周部に導き出す必要があり、そ
の外径分をコイルの厚さに含めた。

【００４２】板状のアモルファス合金は、単ロール急冷
法により作製した厚さ５０μｍの組成Ｆｅ_80.5Ｓｉ_6.5
Ｂ₁₂Ｃ₁（atm.％）のアモルファスリボンを１７．５mm
×１７．５mmの箔に切断後、焼鈍し、強磁性成形体の両
面に各１枚ずつ接着剤で積層した。

【００４３】一定厚の強磁性成形体としては、図１に示
した形状のものを用い、薄型インダクタを１００個作製
した。成形体の厚さは、全て０．８５mmである。成形体
は、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフトフェライトから成り、粉末材料
を金型成形後、焼成することにより作製した。

【００４４】１００個の薄型インダクタ試作品につい
て、周波数１５０kHz 、振幅１mAの正弦波交流を加え、
インダクタンスを測定した。インダクタンス平均値：１０２μＨインダクタンス標準偏差：５μＨ

【００４５】また、薄型インダクタ試作品１００個につ
いて、コイルとコア間に、耐電圧試験機により、直流５
００Ｖを加え、絶縁性を調べた。その結果、全ての試作
品が耐電圧を満足した。

【００４６】（比較例２）薄型インダクタを実施例２と
同様に作製した。ただし、一定厚の軟磁性成形体を用い
ずに、融着コイルの両面に、板状のアモルファス合金
を、各１枚ずつ接着剤で積層した。

【００４７】得られた薄型インダクタ１００個につい
て、実施例１と同様に、インダクタンスを測定した。インダクタンス平均値：１０７μＨインダクタンス標準偏差：３３μＨ

【００４８】また、薄型インダクタ試作品１００個につ
いて、コイルとコア間に、耐電圧試験機により、直流５
００Ｖを加え、絶縁性を調べた。その結果、試作品の
内、２８個が耐電圧を満足しなかった。

【００４９】（実施例３）融着コイルを、その周囲に一
定厚の樹脂成形体を設けることにより、一定間隔で、板
状のソフトフェライトで挟んで、薄型インダクタを作製
した。融着コイルは、実施例１と同様に作製した。

【００５０】板状のソフトフェライトは、Ｍｎ−Ｚｎ系
（組成（ＭｎＯ）₃₅（ＺｎＯ）₁₂（Ｆｅ₂Ｏ₃）₅）
で、大きさ１５mm×１５mm×厚さ２００μｍのものを、
樹脂成形体の両面に各１枚ずつ接着剤で積層した。一定
厚の樹脂成形体としては、図１に示した形状のものを用
い、薄型インダクタを１００個ずつ作製した。成形体の
厚さは、全て０．８５mmである。

【００５１】１００個の薄型インダクタ試作品につい
て、周波数１５０kHz 、振幅１mAの正弦波交流を加え、
インダクタンスを測定した。インダクタンス平均値：９０μＨインダクタンス標準偏差：５μＨ

【００５２】また、薄型インダクタ試作品１００個ずつ
について、コイルとコア間に、耐電圧試験機により、直
流５００Ｖを加え、絶縁性を調べた。その結果、全ての
試作品が耐電圧を満足した。

【００５３】（比較例３）薄型インダクタを実施例３と
同様に作製した。ただし、一定厚の樹脂成形体を用いず
に、融着コイルの両面に、板状のソフトフェライトを各
１枚ずつ接着剤で積層した。

【００５４】得られた薄型インダクタ１００個につい
て、実施例１と同様に、インダクタンスを測定した。インダクタンス平均値：８５μＨインダクタンス標準偏差：２４μＨ

【００５５】また、薄型インダクタ試作品１００個につ
いて、コイルとコア間に、耐電圧試験機により、直流５
００Ｖを加え、絶縁性を調べた。その結果、試作品の
内、３２個が耐電圧を満足しなかった。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、融着コイルを、板状の強磁性
体で挟んで成る薄型インダクタにおいて、融着コイルの
周囲に一定厚の成形体を設けることにより、一定間隔で
挟むことにより、インダクタンスのばらつきを小さく、
平面状の融着コイルと強磁性体間の絶縁不良をなくすこ
とができる。即ち、インダクタンス、および耐電圧を満
足する製品歩留りを向上できる。成形体の厚さは、外周
部に導き出す導線部分を含む融着コイルの厚さ以上であ
り、絶縁距離および、強磁性体の間隔が一定に保たれ
る。成形体には、樹脂または強磁性体が適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄型インダクタの構造例を示す分解斜
視図。

【図２】一定厚の成形体１の構造例を示す斜視図。

【図３】本発明の薄型インダクタの構造例を示す平面図
および断面図。

【符号の説明】

１一定厚の成形体１ａ融着コイル２を挿入する穴部１ｂ導線端部を成形体１の外部に引き出す通路部１ｃ底部１ｄ板状の強磁性体３を挿入する凹部１ｅ融着コイル２の穴部に挿入する凸部１ｆ板状の強磁性体３の取り付け部１ｇ板状の強磁性体３の挿入部２平面状融着コイル３板状の強磁性体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｇ 7522−5Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】融着性絶縁導線を巻線し固着して成る平
面状融着コイルと、その周囲に設けた該融着コイルの厚
みより、厚みの大きな成形体と、上記融着コイルと成形
体を挟んで成る板状の強磁性体、とから構成される薄型
インダクタ。
【請求項２】板状の強磁性体がアモルファス合金であ
ることを特徴とする請求項１記載の薄型インダクタ。
【請求項３】一定厚の成形体が強磁性体であることを
特徴とする請求項１又は２記載の薄型インダクタ。