JPH09121016A - ノイズ低減素子 - Google Patents

ノイズ低減素子

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JPH09121016A
JPH09121016A JP27777896A JP27777896A JPH09121016A JP H09121016 A JPH09121016 A JP H09121016A JP 27777896 A JP27777896 A JP 27777896A JP 27777896 A JP27777896 A JP 27777896A JP H09121016 A JPH09121016 A JP H09121016A
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孝雄 沢
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正己 岡村
Daiki Yamada
大樹 山田
Takao Kusaka
隆夫 日下
Hiroshi Sasaki
佐々木  寛
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング電源回路のような半導体回路に
おけるラインまたは整流素子やコンデンサ素子のような
各種素子のリード部に外嵌せしめることにより、回路か
らのノイズ発生を低減することができるノイズ低減素子
を提供すること。 【解決手段】 非晶質磁性合金薄帯を巻回若しくは積層
し、その中心部に、ダイオード1のリード部2を挿通す
るための空心部を形成してなるノイズ低減素子3の構
成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はノイズ低減素子に関
し、更に詳しくは、スイッチング電源回路のような半導
体回路におけるラインまたは整流素子やコンデンサ素子
のような各種素子のリード部に外嵌せしめることによ
り、回路からのノイズ発生を低減することができるノイ
ズ低減素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、高周波領域で大電流の制御を
行なう例えばスイッチング電源回路のような半導体回路
においては、用いる半導体自身の性質や他の回路的な要
因により電流スパイクやリンギングが発生し易いという
問題がある。これら上記の現象は正常な回路動作を妨
げ、最後には半導体それ自身を破壊してしまう。
【0003】更には、上記した回路におけるスイッチン
グ動作等に基づく急激な電流変化は伝導ノイズおよび放
射ノイズを発生せしめ、回路を組込んだ機器のノイズ障
害を招く。
【0004】近年、このようなノイズ障害への国際的な
対策強化の要請に基づき、半導体回路を組込んだ各種機
器の発生ノイズを防止する努力が強力に進められてい
る。
【0005】このような対策の1つとして、例えば半導
体回路に組込まれるべき整流素子のリード部にフェライ
トビーズと呼ばれる小型のインダクターを外嵌せしめる
ことが行なわれている。ここで用いられるフェライトビ
ーズとは、フェライト粉をトロイダル形状に成形したの
ちこれを焼結し、更に所定ターンの巻線を施したもので
ある。
【0006】しかしながら、このノイズ低減素子は、そ
れを構成するフェライトの角形比(Br/B1)および飽
和磁束密度が小さいため、ノイズ抑制効果が小さい。そ
れゆえ、有効使用のためにはその形状を大たらしめるこ
とが必要になる。また、この素子の場合、作動時におけ
るフェライトの自己損失によって、例えば整流素子のリ
ード部が貫挿されている空心部の内径側は急に発熱して
昇温し外径側との間に大きな温度差が生ずる。そしてフ
ェライトは熱伝導性が悪いため、この温度差に起因して
フェライトビーズに熱応力が発生し、この応力により脆
弱な焼結体であるフェライトビーズが割損するという事
態が多発する。すなわち、長期使用に耐え得ないのであ
る。
【0007】更に、このフェライトビーズを整流素子の
インダクターまたはコンデンサとインダクターとを組合
わせて用いた場合、フェライトは電気抵抗が高く、磁気
シールド効果が小さいため、伝導ノイズおよび放射ノイ
ズを抑制するという点で充分な性能を有するとはいえ
ず、実用上、信頼性の点で必ずしも満足し得るものでは
ない。
【0008】このようなことから、最近では、非晶質磁
性合金の薄帯を用いたノイズ低減素子が開発されてい
る。
【0009】この素子は、所定の帯幅を有する非晶質磁
性合金薄帯を巻回して所定内径の空心部を備えたトロイ
ダル形状とし、その薄帯巻回部に所定ターンの巻線を施
し、全体をエポキシ樹脂のような樹脂でコーティングし
たものであり、例えば「スパイクキラー」の商品名
((株)東芝製)で市販されているものをあげることが
できる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記した非晶質磁性合
金薄帯を用いたノイズ低減素子は、使用時における割損
事故も少なくそれゆえ長期使用が可能でノイズ低減能も
優れているが、しかし、実際の使用に際しては次のよう
な問題があり、その解決が求められている。
【0011】まず、半導体回路そのものに直列に組込ん
で配設することができず、また、一旦回路形成して作成
したプリント回路基板に対しては、その回路に直接組込
むことができず、用途によっては問題を生ずるというこ
とである。更には、形状寸法は比較的大型であるため省
スペースの点で難点があり、またその製造時には薄帯か
ら成形したトロイダル形状のコア体の薄帯巻回部に所定
ターンの巻線を施すため工程がやや煩雑になる。
【0012】本発明は、割損事故を起さずノイズ低減効
果も良好であることはもち論のこと、上記したような問
題点を解消した簡便な構造のノイズ低減素子の提供を目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のノイズ低減素子
は、非晶質磁性合金薄帯を巻回若しくは積層して成り、
その中心部には、ダイオード若しくは各種素子のリード
部を挿通するための空心部が形成されていることを特徴
とする。
【0014】まず、本発明素子の製造時に用いる薄帯を
構成する非晶質磁性合金としては、次式: (M1-a M′a)100-bb …(I)(ただし、式中、M
はFe、Coの群から選ばれる少なくとも1種を表わ
し;MはTi、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、N
b、Mo、Ta、Wの群から選ばれる少なくとも1種を
表わし;YはB、Si、C、Pの群から選ばれる少なく
とも1種を表わし;a、bはそれぞれ、0≦a≦0.1
5、10≦b≦35を満足する数を表わす)で示される
組成のものをあげることができる。
【0015】これら合金のうち、Coを基とし磁歪が絶
対値で3×10-6以下、より望ましくは1×10-6以下
であるCo基非晶質磁性合金が好ましく、次式:(Co
1-x-y Fex M′y)100-zz …(II)(ただし、式
中、M、Yはいずれも式(I)の場合と同じ意味を有
し、x、y、zはそれぞれ、0.01≦x≦0.1、0
≦y≦0.1、10≦z≦32の関係を満足する数を表
わす)で示される合金が良好である。
【0016】更に好ましい合金としては、次式: (Co1-c-d FeM″d)100-f(Si1-ee)f …(III) (ただし、式中、M″はV、Cr、Mn、Ni、Cu、
Nb、Moの群から選ばれる少なくとも1種を表わし;
c、d、e、fはそれぞれ、0.01≦c≦0.08、
0≦d≦0.10、0.2≦e≦0.5、20≦f≦3
0の関係を満足する数を表わす)で示される合金をあげ
ることができる。
【0017】これらの合金において、M、M′、M″は
いずれも磁気特性の改善および合金の熱安定性の改善に
有効な元素であり、M′が15原子%を超えて含有され
ている場合は合金のキューリ温度および飽和磁束密度が
低下する。また、Yは合金の非晶質化に必須な元素であ
るが、その含有量が、10原子%未満の場合または35
原子%を超えている場合は合金を非晶質化することが困
難になる。Yのうち、式(III)のようなSiとBとの組
合わせが熱安定性の点から好ましく、その場合、Siが
Bよりも多く含有されていることが合金の熱安定性と保
磁力の点から一層好ましい。
【0018】これら合金の薄帯は、溶湯急冷法として常
用されている方法により任意の組成と薄帯形状のものを
容易に調製することができる。またこれらは、通常、結
晶化温度以下の温度で適宜な熱処理を施すことにより、
各種の特性を改善することができる。
【0019】本発明の素子は、上記した薄帯を巻回若し
くは積層して製造される。まず、巻回の場合は、所定の
幅,厚みを有する薄帯を、所定直径のボビンを芯体にし
て巻回する。薄帯巻回部の肉厚が所定の値になった時点
で薄帯の巻回操作を停止し、巻き戻りが起らないような
処置を施したのちボビンを除去する。かくして、中心に
はボビンの直径と同径の空心部を有し、薄帯の幅がそれ
自体の高さであるトロイダル形状のコア体が得られる。
そしてこのコア体を例えば静電塗装によりコアの外周を
コーティングすれば本発明の素子が得られる。
【0020】また積層の場合は、薄帯から所定寸法の回
廊状片を打抜き成形し、この回廊状片を適当枚数だけ積
層し、得られた積層体に樹脂コーティング処理を施せば
よい。このとき、回廊状片の中心部が空心部となってい
る。これらの素子はいずれの場合であっても巻線は施さ
れない。
【0021】本発明の素子は次のようにして使用され
る。すなわち、半導体回路のラインや整流素子,コンデ
ンサ素子のような各種素子から導出されているリード部
を、本発明の素子の空心部に挿通して用いる。換言すれ
ば、上記ラインやリード部に素子の空心部を外嵌せしめ
て使用するのである。
【0022】またその使用態様において、例えば整流素
子,コンデンサ素子のリード部に適用する場合、このリ
ード部に素子空心部を単に外嵌せしめるだけではなく、
電気絶縁性の合成樹脂を用いて両者をモールドして一体
化してもよい。すなわち、リード部に本発明の素子が外
嵌された各種素子を例えば所定の金型やケースの中に置
き、ここにエポキシ樹脂やシリコーン樹脂のような樹脂
を注型して素子の外嵌個所をモールドするのである。
【0023】このように本発明の素子と各種素子とのリ
ード部を一体化しておくと、これら各種素子の取扱い時
に本発明の素子がリード部から抜脱することを防止で
き、また半導体回路基板への各種素子の組込み時にあっ
ても、その組込み操作を機械化することができる。
【0024】
【実施例】厚み15μm 、幅4mmで、組成が(Co0.94
Fe0.05Nb0.01)72 Si1513であるCo基非晶質磁
性合金薄帯を巻回し、外径4mm内径(空心部の径)2mm
高さ4mmの本発明素子を製造した。この素子の外表面に
はエポキシ樹脂がコーティングされている。2個のダイ
オードを1つのパッケージに一体化した第1図(a)及
び(b)に示すダイオード1の3本のリード2のうち2
本のリード部2,2に上記した本発明の素子3,3を嵌
着してインダクタ付ダイオードを製作した。また他の実
施例として第2図(a)および(b)に示したように、
ダイオード1のリード部2,2に本発明の素子を嵌着し
たのち、その部分をエポキシ樹脂4でモールドし両者を
一体化した。一方、比較のために同様のダイオードに同
一寸法のMn−Znからなるフェライトビーズを嵌着し
て上記実施例と同一形状のインダクター付ダイオードを
製作した。上記実施例と比較例の2種類のダイオードを
200KHz のフォワード方式を用いたスイッチング電源
の2次側に設置した。そして、インダクターの割損原因
となるインダクターの外周部とリード部に嵌着された内
周部の温度差ΔT(℃)を、使用開始に伴う電圧立上り
時に測定した。その結果を表1に示した。なお、参考と
して定常状態の温度を同様に表1に示した。
【0025】
【表1】
【0026】また、上記2種類のダイオードをこのスイ
ッチング電源の2次側に設置したものを夫々100個用
意し、1ヵ月間に亘って同一条件での断続使用に伴う耐
久試験を行なった。その結果、本発明に係るダイオード
ではインダクターの割損が見られなかったのに対し、フ
ェライトビーズを嵌着したダイオードでは8ヶのダイオ
ードにインダクターの割損が見られた。次に第3図に示
した伝導ノイズ評価回路において、ダイオードD1 とし
て本発明素子をそのリード部とラインに嵌着せしめたも
のを用い、入力電圧Ein:AC100V、出力電圧E:
DC5V、出力電流I:8A,動作周波数f:200
KHz 、L:CYチョーク40μF−10Aの試験条件下
で回路からの出力ノイズを測定した。値はいずれの場合
も0.08Vであった。なお、D1 として従来のフェラ
イトビーズをリード部に嵌着したダイオードを用いたと
きの出力ノイズは0.15Vであった。更に、これら両
ダイオードによって発生する放射ノイズを、120MHz
と30MHz の2種類の周波数で測定した(単位:dB)。
この結果を表2に示した。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
素子は構成材料が合金であるため使用時の割損事故は略
皆無となって長期使用が可能であり、また回路の伝導ノ
イズ,放射ノイズの抑制効果も優れている。しかも各種
素子のリード部に外嵌せしめるだけで機能を発揮するの
で、簡便なノイズ低減素子としてその工業的価値は大で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明素子をリード部に外嵌せしめた整流素子
を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図2】本発明素子と整流素子のリード部とをモールド
一体化した状態を示す図で、(a)は正面図、(b)は
側面図を表わす。
【図3】伝導ノイズ評価回路図の1例である。
【符号の説明】
1−ダイオード 2−リード部 3−ノイズ低減素子 4−エポキシ樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 大樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 日下 隆夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐々木 寛 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非晶質磁性合金薄帯を巻回若しくは積層
    して成り、その中心部には、ダイオードのリード部を挿
    通するための空心部が形成されていることを特徴とする
    ノイズ低減素子。
  2. 【請求項2】 該非晶質磁性合金薄帯が、Co基非晶質
    磁性合金の薄帯である請求項1記載のノイズ低減素子。
  3. 【請求項3】 該非晶質磁性合金薄帯が、次式: (Co1-c-d Fecd)100-f(Si1-ee)f (式中、Mは、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Nb、M
    oの群から選ばれる少なくとも1種を表わし、c、d、
    e、fはそれぞれ、0.01≦c≦0.08、0≦d≦
    0.10、0.2≦e≦0.5、20≦f≦30の関係
    を満足する数を表わす)で示される非晶質磁性合金の薄
    帯である請求項1または2記載のノイズ低減素子。
  4. 【請求項4】 該空心部には該各種素子のリード部が一
    体的にモールドされている請求項1または3記載のノイ
    ズ低減素子。
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