JPH09246034A - Magnetic core for pulse transformer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はインピーダンスの周
波数特性に優れパルス伝送特性に優れたパルストランス
磁心に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse transformer magnetic core having excellent frequency characteristics of impedance and excellent pulse transmission characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器の分野において、小型
化、薄型化、高性能化が推し進められているが、特にI
SDN(統合デジタル通信網)等のインターフェース用
のパルストランスにあっては、ITU-T勧告I.430等
の厳しい規格に合致した電気的特性を満たす必要があ
る。前記規格に記載されている電気的特性の規定におい
て、パルストランスの1次巻線インピーダンスは、10
kHzで1250Ω、100kHzで2500Ω以上が
必要であり、それぞれインダクタンスに換算すると、2
0mH、4mHとなる。また、出力パルス電圧波形は、
前記規格に記載されているパルスマスクの範囲内に入ら
なければならず、インダクタンス値は、周波数に対して
できる限りフラットであることが望まれる。一方、パル
ストランスに対しては、PCカード等への搭載のため
に、小型化の要求が強く、例えば、PCMCIAカード
(ノートパソコン用のインターフェース規格カードの1
種)の内部基板上に実装するためには、カード自体の厚
さが5mm程度であるのでパルストランスの高さを3m
m以下にしなくてはならない制約がある。また、この場
合の実装面積としては、一般に、14.0mm×14.0
mm程度以下とする必要がある。2. Description of the Related Art In recent years, in the field of electronic equipment, miniaturization, thinning, and high performance have been promoted.
In a pulse transformer for an interface such as an SDN (Integrated Digital Communication Network), it is necessary to satisfy electrical characteristics conforming to strict standards such as ITU-T Recommendation I.430. In the specification of electrical characteristics described in the above standard, the primary winding impedance of the pulse transformer is 10
1250 Ω at 100 kHz and 2500 Ω or more at 100 kHz are required.
0 mH and 4 mH. The output pulse voltage waveform is
It must fall within the range of the pulse mask described in the standard, and it is desired that the inductance value be as flat as possible with respect to frequency. On the other hand, for the pulse transformer, there is a strong demand for downsizing in order to mount it on a PC card or the like. For example, a PCMCIA card (one of the interface standard cards for notebook PCs)
In order to mount the card on the internal substrate of (Seed), since the thickness of the card itself is about 5 mm, the height of the pulse transformer is set to 3 m.
There are restrictions that must be set to m or less. The mounting area in this case is generally 14.0 mm × 14.0 mm.
mm or less.
【0003】以上のような背景から、現在、ISDN用
のパルストランスの磁心材料には、主に高透磁率フェラ
イトが用いられ、トランスの磁心形状としては、結合面
を鏡面加工したEI型あるいはEE型のものが用いられ
ている。前記のEI型磁心とは、E型のコア材とI型の
コア材を突き合わせて一体化するものであり、E型コア
材に巻線を施してトランスを構成する。また、EE型磁
心とは、E型のコア材を互いに合致するように突き合わ
せて一体化したものである。[0003] From the above background, at present, high magnetic permeability ferrite is mainly used as the core material of a pulse transformer for ISDN, and the core shape of the transformer is an EI type or EE having a mirror-finished coupling surface. The type is used. The above-mentioned EI type magnetic core is obtained by abutting and integrating an E type core material and an I type core material, and forms a transformer by winding the E type core material. Further, the EE type magnetic core is an E type core material that is abutted and integrated so as to match each other.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】現在、ISDN用のパ
ルストランス磁心に用いられている高透磁率フェライト
の初透磁率の公称値は、10000〜12000である
が、フェライトの初透磁率は温度に対する変動が大き
く、−20℃付近では公称値の−40%程度の値となる
ことが知られている。従って、−40℃付近〜+100
℃付近の温度範囲でパルストランスの動作を保証するた
めには、フェライト磁心を用いる場合、公称値よりも遥
かに低い初透磁率でトランスの設計を行わなくてはなら
ない問題があった。このため、ISDN用のパルストラ
ンスに必要とされるインダクタンスを得るためには、磁
心の有効断面積を大きくするか巻数を多くすることが必
要となる。しかしながら、従来構造のパルストランスに
おいて巻数を多くすると、漏れインダクタンスが増大す
ること、巻線コイルの電位差のある部分(例えば、巻き
始めと巻き終わり)の接近が避けられず、浮遊容量の増
大を招くことになる。このため、トランスの伝送周波数
帯域が狭くなり、波形の伝送忠実度を劣化させる。また
一方、磁心の有効断面積を大きくするとパルストランス
全体を小型化できないという問題がある。このため、フ
ェライト磁心を用いて前記実装面積でISDN用の伝送
特性の優れたパルストランスを製作しようとしても、ト
ランスの高さを3mm以下にすることは困難である。な
お、一部では、薄いフェライト磁心を用いて巻線数を1
00ターン以上の数に増加することで、要求される特性
の最低範囲に到達できた構成も知られているが、この構
成では巻線数が多く、100ターン以下の巻数で前述の
如く要求される特性を満たすことはできなかった。The high magnetic permeability ferrite currently used in the pulse transformer magnetic core for ISDN has a nominal initial magnetic permeability of 10,000 to 12,000, but the initial magnetic permeability of the ferrite depends on the temperature. It is known that there is a large variation, and that the value is about -40% of the nominal value near -20 ° C. Therefore, around -40 ° C to +100
In order to guarantee the operation of the pulse transformer in the temperature range near ℃, when using a ferrite core, there is a problem that the transformer must be designed with an initial permeability much lower than the nominal value. For this reason, in order to obtain the inductance required for the pulse transformer for ISDN, it is necessary to increase the effective sectional area of the magnetic core or increase the number of turns. However, if the number of turns is increased in the pulse transformer having the conventional structure, the leakage inductance increases, and it is inevitable that a portion of the winding coil having a potential difference (for example, the start and end of winding) approaches, resulting in an increase in stray capacitance. Will be. For this reason, the transmission frequency band of the transformer is narrowed, and the transmission fidelity of the waveform is deteriorated. On the other hand, if the effective area of the magnetic core is increased, there is a problem that the entire pulse transformer cannot be downsized. Therefore, even if an attempt is made to manufacture a pulse transformer having excellent transmission characteristics for ISDN with the above mounting area using a ferrite magnetic core, it is difficult to make the height of the transformer 3 mm or less. In some cases, the number of windings is set to 1 using a thin ferrite core.
It is also known that the minimum range of the required characteristics can be reached by increasing the number of turns to 00 or more. However, in this configuration, the number of windings is large, and the number of turns of 100 turns or less is required as described above. Could not be satisfied.
【0005】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、広い温度範囲でインピーダンスの周波数特性と伝
送特性に優れたパルストランスを実現するために、トラ
ンスの高さを3mm以下に形成しても巻線数が少なくて
済むパルストランスを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and in order to realize a pulse transformer having excellent frequency characteristics of impedance and transmission characteristics in a wide temperature range, the height of the transformer is formed to 3 mm or less. Another object is to provide a pulse transformer that requires a small number of windings.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係るパルストラ
ンス磁心は前記課題を解決するために、板厚25μm以
下の軟磁性合金薄帯から得られたリングを積層して環状
の磁心本体が構成されこの環状の磁心本体の外径が10
mm以下、厚さ1.2mm以下で、0.1V入力時のAL
値が10kHzにおいて4.0μH/N2以上であること
を特徴とする。また、板厚25μm以下の軟磁性合金薄
帯から得られたE型薄片とI型薄片とU型薄片をそれぞ
れ積層してE型コアとI型コアとU型コアが構成され、
E型コアとI型コア、E型コアとE型コア、U型コアと
I型コア、U型コアとU型コアのいずれかが組み合わさ
れて磁心本体が構成され、この磁心本体が厚さ1.2m
m以下で、0.1V入力時のAL値が10kHzにおい
て4.0μH/N2以上である構成としても良い。前記リ
ングが、樹脂製の被覆体の内部に50%以上充填されて
なることが好ましい。また、前記軟磁性合金薄帯におい
て、磁歪の絶対値が1×10-6以下であることが好まし
い。In order to solve the above-mentioned problems, a pulse transformer magnetic core according to the present invention comprises an annular magnetic core body formed by laminating rings made of soft magnetic alloy ribbon having a plate thickness of 25 μm or less. The outer diameter of this annular magnetic core body is 10
mm or less, thickness 1.2 mm or less, AL at 0.1V input
The value is 4.0 μH / N 2 or more at 10 kHz. In addition, an E-type core, an I-type core, and a U-type core obtained by laminating E-type flakes, I-type flakes, and U-type flakes obtained from a soft magnetic alloy ribbon having a plate thickness of 25 μm or less are configured,
The E core and the I core, the E core and the E core, the U core and the I core, or the U core and the U core are combined to form a magnetic core body, and the magnetic core body has a thickness. 1.2m
It is also possible to adopt a configuration in which the AL value at the time of inputting 0.1 V is 4.0 μH / N 2 or more at 10 kHz when the voltage is m or less. It is preferable that the ring is filled with 50% or more of the resin coating. In the soft magnetic alloy ribbon, the absolute value of magnetostriction is preferably 1 × 10 −6 or less.
【0007】次に本発明において、板幅1.2mm以
下、板厚25μm以下の軟磁性合金薄帯が巻回されて環
状の磁心本体が構成され、この環状の磁心本体の外径が
10mm以下で0.1V入力時のAL値が10kHzに
おいて4.0μH/N2以上であることを特徴とすること
もできる。また、−40℃〜+100℃の温度範囲にお
いて、室温に対するAL値の変動が±20%以内である
ことを特徴とする先のいずれかに記載の構成にすること
もできる。前記軟磁性合金を、その組織の50%以上を
平均結晶粒径30nm以下の体心立方構造の微細な結晶
粒を主体として構成され、Feを主成分とし、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wからなる群から選
ばれた1種または2種以上の元素と、Si及び又はBを
含んだものとすることができる。Next, in the present invention, a soft magnetic alloy ribbon having a plate width of 1.2 mm or less and a plate thickness of 25 μm or less is wound to form an annular magnetic core body, and the outer diameter of the annular magnetic core body is 10 mm or less. It is also possible to characterize that the AL value at the time of 0.1 V input is 4.0 μH / N 2 or more at 10 kHz. Further, in the temperature range of −40 ° C. to + 100 ° C., the variation of the AL value with respect to room temperature is within ± 20%, and the configuration described in any one of the above may be employed. The soft magnetic alloy is composed mainly of fine crystal grains having a body-centered cubic structure with 50% or more of its structure having an average crystal grain size of 30 nm or less, Fe as a main component, and Ti, Z
It may contain Si and / or B, and one or more elements selected from the group consisting of r, Hf, V, Nb, Ta, Mo and W.
【0008】次に前記軟磁性合金を次式で示される組成
を有するものとすることができる。FebBxMy 但
し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、
Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元素で
あり、組成比を示すb、x、yは、75≦b≦93原子%、
0.5≦x≦18原子%、4≦y≦9原子%である。前記
軟磁性合金を次式で示される組成を有するものとするこ
とができる。FebBxMyXZ 但し、Mは、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wからなる群から選
ばれた1種または2種以上の元素であり、XはSi、A
l、Ge、Gaのうちの1種または2種以上であり、組
成比を示すb、x、y、zは、75≦b≦93原子%、0.5
≦x≦18原子%、4≦y≦9原子%、zは4原子 %以下
である。前記軟磁性合金を次式で示される組成を有する
ものとすることができる。FebBxMyTd 但し、M
は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wから
なる群から選ばれた1種または2種以上の元素であり、
Tは、Cu、Ag、Au、Pd、Ptからなる群から選
ばれた1種または2種以上の元素であり、組成比を示す
b、x、y 、dは、75≦b≦93原子%、0.5≦x≦18
原子%、4≦y≦9原子%、dは4.5原子%以下であ
る。前記軟磁性合金を次式で示される組成を有するもの
とすることができる。FebBxMyTdXZ 但し、M
は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wから
なる群から選ばれた1種または2種以上の元素であり、
Tは、Cu、Ag、Au、Pd、Ptからなる群から選
ばれた1種または2種以上の元素であり、XはSi、A
l、Ge、Gaのうちの1種または2種以上であり、組
成比を示すb、x、y、d、zは、75≦b≦93原子%、
0.5≦x≦18原子%、4≦y≦9原子%、dは4.5原
子%以下、zは4原子%以下である。Next, the soft magnetic alloy can be made to have a composition represented by the following formula. Fe b B x M y However, M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo,
1 or 2 or more elements selected from the group consisting of W, and b, x, and y indicating the composition ratio are 75 ≦ b ≦ 93 atomic%,
0.5 ≦ x ≦ 18 atomic% and 4 ≦ y ≦ 9 atomic%. The soft magnetic alloy may have a composition represented by the following formula. Fe b B x M y X Z where, M is, Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W is one or more elements selected from the group consisting of, X is Si, A
1 or 2 or more of 1, Ge, and Ga, and b, x, y, and z indicating the composition ratio are 75 ≦ b ≦ 93 at%, 0.5
≦ x ≦ 18 atomic%, 4 ≦ y ≦ 9 atomic%, and z is 4 atomic% or less. The soft magnetic alloy may have a composition represented by the following formula. Fe b B x M y T d where, M
Is one or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo and W,
T is one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pd, and Pt, and indicates the composition ratio.
b, x, y and d are 75 ≦ b ≦ 93 atomic%, 0.5 ≦ x ≦ 18
Atomic%, 4 ≦ y ≦ 9 atomic%, and d is 4.5 atomic% or less. The soft magnetic alloy may have a composition represented by the following formula. Fe b B x M y T d X Z However, M
Is one or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo and W,
T is one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pd, and Pt, and X is Si, A
1, b, x, y, d, and z, which represent one or two or more of l, Ge, and Ga, and have a composition ratio, are 75 ≦ b ≦ 93 atomic%,
0.5 ≦ x ≦ 18 atomic%, 4 ≦ y ≦ 9 atomic%, d is 4.5 atomic% or less, and z is 4 atomic% or less.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明に係るパルストランス磁心は、例え
ばトロイダル形状で実現される。このようなトロイダル
形状のパルストランスの磁心は、後述する組成の軟磁性
合金薄帯を後述する急冷法で製造した後、軟磁性合金薄
帯をプレス打ち抜きしてリングを得、このリングを必要
枚数積層して構成されるか、軟磁性合金薄帯を巻回して
円環状に形成され、この磁心を例えばエポキシ系の樹脂
で樹脂被覆するか樹脂ケースに封入して絶縁保護し、巻
線することでパルストランス磁心が得られる。また、E
Iコア型の磁心を実現するためには、前記軟磁性合金薄
帯をE型あるいはI型になるようにプレス打ち抜きして
E型の薄片とI型の薄片を複数作成した後、E型薄片ど
うしあるいはI型の薄片どうしを積層してE型コアとI
型コアを作成し、それらを接合することで得ることがで
きる。また、これらのE型コアとI型コアを例えばエポ
キシ系の樹脂で必要部分を樹脂被覆するか樹脂ケースに
挿入して必要部分を絶縁保護し、巻線した後にE型の磁
気コアの側部とI型の磁気コアの側部を接合することで
パルストランス磁心が得られる。なお、前記磁心は、E
型とI型コアを組み合わせたものに限定されず、E型コ
アとE型コア、U型コアとI型コア、U型コアとU型コ
アのいずれかの組み合わせから成る磁心であっても差し
支えない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. The pulse transformer magnetic core according to the present invention is realized, for example, in a toroidal shape. The magnetic core of such a toroidal pulse transformer is manufactured by a quenching method described below after manufacturing a soft magnetic alloy ribbon having the composition described below, and then the soft magnetic alloy ribbon is press-punched to obtain a ring. Laminated or formed by winding a soft magnetic alloy ribbon into an annular shape, and this magnetic core is coated with epoxy resin, for example, or sealed in a resin case for insulation protection and winding. A pulse transformer magnetic core is obtained with. Also, E
In order to realize an I-core type magnetic core, the soft magnetic alloy ribbon is punched into an E-shape or an I-shape by pressing to form a plurality of E-type thin pieces and I-type thin pieces, and then the E-type thin piece. I or I type thin pieces are laminated together to form an E type core and an I type
It can be obtained by making mold cores and joining them. In addition, these E-type cores and I-type cores are covered with a resin such as an epoxy resin for the necessary parts or inserted in a resin case to insulate and protect the necessary parts, and after winding, the side parts of the E-type magnetic core A pulse transformer magnetic core can be obtained by joining the side portions of the I-shaped magnetic core with each other. The magnetic core is E
The present invention is not limited to a combination of a die and an I-type core, and may be a magnetic core including any combination of an E-type core and an E-type core, a U-type core and an I-type core, and a U-type core and a U-type core. Absent.
【0010】図1と図2はトロイダル形状のトランス構
成の一例を示すもので、図1に示す構成では、上下2つ
割中空円環状の上ケース1と下ケース2の内部に軟磁性
合金薄帯のリングを積層した磁心3を収納して構成さ
れ、図2に示す構成では、同様の上ケース1と下ケース
2の内部に、軟磁性合金薄帯5を巻回し全体を樹脂被覆
した構成の磁心6を収納してトランスが構成される。な
お、前記上ケース1と下ケース2は、適宜使用すれば良
く、樹脂被覆のみで磁心を構成して差し支えないのは勿
論である。FIGS. 1 and 2 show an example of a toroidal transformer structure. In the structure shown in FIG. 1, a soft magnetic alloy thin film is placed inside the upper case 1 and the lower case 2 which are divided into two upper and lower hollow circular rings. The magnetic core 3 having a laminated band of rings is housed, and in the configuration shown in FIG. 2, a soft magnetic alloy thin strip 5 is wound inside a similar upper case 1 and lower case 2, and the whole is coated with resin. The magnetic core 6 is housed to form a transformer. The upper case 1 and the lower case 2 may be appropriately used, and needless to say, the magnetic core may be formed only by resin coating.
【0011】前記軟磁性合金薄帯を構成する軟磁性合金
として、Feを主成分とし、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Mo、Wからなる群から選ばれた1種または
2種以上の元素と、Bを含み、非晶質相の中に微細結晶
粒が多数析出した組織のものが好適である。また、下記
の各式で示される組成の軟磁性合金が特に好適である。 FebBxMy FebBxMyXZ FebBxMyTd FebBxMyTdXZ 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元
素であり、Tは、Cu、Ag、Au、Pd、Ptからな
る群から選ばれた1種または2種以上の元素であり、X
は、Si、Al、Ge、Gaのうちの1種または2種以
上であり、組成比を示すb、x、y、d、zは、75≦b≦9
3原子%、0.5≦x≦18原子%、4≦y≦9原子%、d
は4.5原子%以下、zは4原子%以下である。これらの
組成の軟磁性合金において、Feの添加量を示すbの値
は、93原子%以下である。これは、bが93原子%を
超えると液体急冷法によって非晶質単相を得ることが困
難になり、この結果、熱処理してから得られる合金の組
織が不均一になって高い透磁率が得られないためであ
る。また、飽和磁束密度10kG以上を得るためには、
bが75原子%以上であることがより好ましいのでbの範
囲を75〜93原子%とすることが好ましい。As the soft magnetic alloy forming the soft magnetic alloy ribbon, Fe is a main component and Ti, Zr, Hf, V and N are contained.
It is preferable to use a structure that contains B and one or more elements selected from the group consisting of b, Ta, Mo, and W, and has a structure in which a large number of fine crystal grains are precipitated in an amorphous phase. Further, a soft magnetic alloy having a composition represented by the following formulas is particularly preferable. Fe b B x M y Fe b B x M y X Z Fe b B x M y T d Fe b B x M y T d X Z where, M is, Ti, Zr, Hf, V , Nb, Ta, M
O is one or more elements selected from the group consisting of W, and T is one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pd, and Pt. , X
Is one or more of Si, Al, Ge, and Ga, and b, x, y, d, and z indicating the composition ratio are 75 ≦ b ≦ 9.
3 atom%, 0.5 ≦ x ≦ 18 atom%, 4 ≦ y ≦ 9 atom%, d
Is 4.5 atomic% or less and z is 4 atomic% or less. In the soft magnetic alloys having these compositions, the value of b indicating the amount of Fe added is 93 atomic% or less. This is because if b exceeds 93 atomic%, it becomes difficult to obtain an amorphous single phase by the liquid quenching method, and as a result, the structure of the alloy obtained after the heat treatment becomes non-uniform and high magnetic permeability is obtained. This is because they cannot be obtained. Further, in order to obtain a saturation magnetic flux density of 10 kG or more,
Since b is more preferably 75 atomic% or more, the range of b is preferably 75 to 93 atomic%.
【0012】また、Bには、軟磁性合金の非晶質形成能
を高める効果、結晶組織の粗大化を防ぐ効果、および熱
処理工程において磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の
生成を抑制する効果がある。また、本来、α-Feに対
してZr、Hf、Nb等はほとんど固溶しないが、合金
の全体を急冷して非晶質化することで、Zr、Hf、N
b等を過飽和に固溶させ、この後に施す熱処理によりこ
れら元素の固溶量を調節して一部結晶化し、微細結晶相
として析出させることで、得られる合金薄帯の磁歪を小
さくし、軟磁気特性を向上させることができる。また、
微結晶相を析出させ、その微結晶相の結晶粒の粗大化を
抑制するには、結晶粒成長の障害となり得る非晶質相を
粒界に残存させることが必要である。さらに、この粒界
非晶質相は、熱処理温度の上昇によってα−Feから排
出されるZr、Hf、Nb等のM元素を固溶することで
軟磁気特性を劣化させるFe−M系化合物の生成を抑制
する。よって、Fe−Zr(Hf,Nb)系の合金にB
を添加することが重要となる。Bの添加量を示すXが、
0.5原子%を下回る場合、粒界の非晶質相が不安定と
なるため、十分な添加効果が得られない。また、Bの添
加量を示すXが18原子%を超えると、B-M系およびF
e-B系において、ホウ化物の生成傾向が強くなり、こ
の結果、微細結晶組織を得るための熱処理条件が制約さ
れ、良好な軟磁気特性が得られなくなる。このように適
切な量のBを添加することで析出する微細結晶相の平均
結晶粒径を30nm以下に調整することができる。Further, B has an effect of increasing the amorphous forming ability of the soft magnetic alloy, an effect of preventing the coarsening of the crystal structure, and an effect of suppressing the formation of a compound phase which adversely affects the magnetic properties in the heat treatment process. is there. Originally, Zr, Hf, Nb, etc. hardly form a solid solution with α-Fe, but by rapidly cooling the entire alloy to make it amorphous, Zr, Hf, Nb
b) to form a solid solution in a supersaturated state, and then heat-treat to adjust the solid solution amount of these elements to partially crystallize and precipitate as a fine crystal phase, thereby reducing the magnetostriction of the obtained alloy ribbon, and Magnetic properties can be improved. Also,
In order to precipitate a microcrystalline phase and to suppress the coarsening of the crystal grains of the microcrystalline phase, it is necessary to leave an amorphous phase which may hinder crystal grain growth at the grain boundaries. Further, the grain boundary amorphous phase is a Fe-M-based compound that deteriorates soft magnetic properties by dissolving M elements such as Zr, Hf, and Nb discharged from α-Fe by increasing the heat treatment temperature. Suppress generation. Therefore, Fe-Zr (Hf, Nb) -based alloy
Is important. X indicating the amount of B added is
If the content is less than 0.5 atomic%, the amorphous phase at the grain boundary becomes unstable, so that a sufficient effect of addition cannot be obtained. On the other hand, when X indicating the added amount of B exceeds 18 atomic%, the BM system and F
In the e-B system, the tendency of boride formation is increased. As a result, the heat treatment conditions for obtaining a fine crystal structure are restricted, and good soft magnetic properties cannot be obtained. Thus, by adding an appropriate amount of B, the average crystal grain size of the fine crystalline phase to be precipitated can be adjusted to 30 nm or less.
【0013】また、前記非晶質相を得やすくするために
は、非晶質形成能の特に高いZr、Hf、Nbのいずれ
かを含むことが好ましく、Zr,Hf,Nbの一部は他
の4A〜6A族元素のうち、Ti,V,Ta,Mo,W
のいずれかと置換することができる。このようなM元素
は、比較的遅い拡散種であり、M元素の添加は、微細結
晶核の成長速度を小さくする効果を持つと考えられ、組
織の微細化に有効である。しかし、M元素の添加量を示
すyが4原子%を下回る値になると、核成長速度を小さ
くする効果が失われ、この結果、結晶粒径が粗大化し良
好な軟磁性が得られない。Fe-Hf-B系合金の場合、
Hf=5原子%での平均結晶粒径は13nmであるのに
対してHf=3原子%では39nmと粗大化する。他
方、M元素の添加量を示すyが9原子%を超えると、M-
B系またはFe-M系の化合物の生成傾向が大きくな
り、良好な特性が得られない他、液体急冷後の薄帯状合
金が脆化し、所定の磁心形状等に加工することが困難と
なる。よって、yの範囲を4〜9原子%とすることが好
ましい。Further, in order to easily obtain the amorphous phase, it is preferable that one of Zr, Hf, and Nb, which has a particularly high amorphous forming ability, is contained, and a part of Zr, Hf, and Nb is other. , 4A to 6A group elements of Ti, V, Ta, Mo, W
Can be replaced with any of Such an M element is a diffusion species that is relatively slow, and the addition of the M element is considered to have an effect of reducing the growth rate of the fine crystal nuclei, and is effective for making the structure finer. However, when the value of y indicating the amount of the element M is less than 4 atomic%, the effect of reducing the nucleus growth rate is lost, and as a result, the crystal grain size becomes coarse and good soft magnetism cannot be obtained. In case of Fe-Hf-B alloy,
The average crystal grain size at Hf = 5 atom% is 13 nm, whereas it becomes coarse at 39 nm at Hf = 3 atom%. On the other hand, when y indicating the addition amount of the M element exceeds 9 atomic%, M-
The tendency to form a B-based or Fe-M-based compound is increased, and good properties cannot be obtained. In addition, the ribbon-shaped alloy after liquid quenching becomes brittle, and it becomes difficult to process the alloy into a predetermined magnetic core shape. Therefore, the range of y is preferably set to 4 to 9 atomic%.
【0014】これらの元素の中でもNbとMoは、酸化
物の生成自由エネルギーの絶対値が小さく、熱的に安定
であり、製造時に酸化しずらいものである。よって、こ
れらの元素を添加している場合は、製造条件が容易で安
価に製造することができ、また、製造コストの面でも有
利である。また、Si,Al,Ge,Gaのうち1種ま
たは2種以上(X)を4原子%以下含有することが好ま
しい。これらの元素は半金属元素として知られるもので
あるが、これらの半金属元素は、非晶質形成能を増大さ
せ、またFeを主成分とするbcc相(体心立方晶の
相)に固溶し、合金の比抵抗や磁歪値を変化させる。そ
れらの元素の含有量が4原子%を超えると磁歪が大きく
なるか、飽和磁束密度が低下するか、透磁率が低下する
ので好ましくない。Among these elements, Nb and Mo have a small absolute value of free energy of oxide formation, are thermally stable, and are hard to oxidize during production. Therefore, when these elements are added, the production conditions are easy, the production can be performed at low cost, and the production cost is also advantageous. Further, it is preferable that one or more of Si, Al, Ge, and Ga (X) be contained in an amount of 4 atomic% or less. These elements are known as metalloid elements, but these metalloid elements increase the ability to form an amorphous phase and solidify into a bcc phase (body-centered cubic phase) containing Fe as a main component. Melting changes the specific resistance and magnetostriction of the alloy. If the content of these elements exceeds 4 atomic%, it is not preferable because the magnetostriction increases, the saturation magnetic flux density decreases, or the magnetic permeability decreases.
【0015】更に、Cu,Ag,Au,Pd,Ptの1
種または2種以上(T)を4.5原子%以下含有させる
と、軟磁気特性が改善される。Cu等のように、Feと
固溶しない元素を微量添加することにより、急冷直後の
非晶質合金の組成が揺らぎ、Cuが結晶化の初期段階に
クラスターを形成し、相対的にFeリッチな領域が生
じ、α−Feの核生成頻度を増加させることができる。
また、結晶化温度を示差熱分析法により測定したとこ
ろ、上記Cu,Ag等の元素の添加は結晶化温度をやや
低めるようである。これは、これらの添加により非晶質
が不均一となり、その結果、非晶質の安定性が低下した
ことに起因すると考えられる。不均一な非晶質相が結晶
化する場合、部分的に結晶化しやすい領域が多数でき不
均一核生成するため、得られる組成が微細結晶粒組織と
なると考えられる。以上の観点からこれらの元素以外の
元素でも結晶化温度を低下させる元素には、同様の効果
が期待できる。Furthermore, one of Cu, Ag, Au, Pd, and Pt
The soft magnetic characteristics are improved by containing 4.5% by atom or less of one kind or two or more kinds (T). By adding a trace amount of an element that does not form a solid solution with Fe, such as Cu, the composition of the amorphous alloy immediately after quenching fluctuates, Cu forms a cluster in the initial stage of crystallization, and a relatively Fe-rich alloy is formed. Regions are formed, and the nucleation frequency of α-Fe can be increased.
Further, when the crystallization temperature was measured by differential thermal analysis, it seems that the addition of the above-mentioned elements such as Cu and Ag slightly lowers the crystallization temperature. It is considered that this is because the addition of these materials made the amorphous material non-uniform, resulting in a decrease in the stability of the amorphous material. When a non-uniform amorphous phase is crystallized, a large number of regions are likely to be partially crystallized, and non-uniform nuclei are generated. Therefore, the obtained composition is considered to have a fine grain structure. From the above viewpoints, similar effects can be expected for elements other than these elements that lower the crystallization temperature.
【0016】尚、これらの元素以外でも耐食性を改善す
るために、Cr,Ru,Rh,Irなどの白金族元素を
添加することも可能である。これらの元素は、5原子%
よりも多く添加すると、飽和磁束密度の劣化が著しくな
るため、添加量は5原子%以下に抑える必要がある。ま
た、他に、必要に応じてY,La,Ce,Pr,Nd,
Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,T
m,Yb,Lu,Zn,Cd,In,Sn,Pb,A
s,Sb,Bi,Se,Te,Li,Be,Mg,C
a,Sr,Ba等の元素を添加することで得られる軟磁
性合金の磁歪を調整することもできる。その他、前記組
成系の軟磁性合金において、H、N、O、S等の不可避
的不純物については所望の特性が劣化しない程度に含有
していても本発明で用いる軟磁性合金の組成と同一とみ
なすことができるのは勿論である。In addition to these elements, in order to improve corrosion resistance, it is also possible to add a platinum group element such as Cr, Ru, Rh and Ir. These elements are 5 atomic%
If the addition is larger than the above, the saturation magnetic flux density is significantly deteriorated. Therefore, the addition amount needs to be suppressed to 5 atomic% or less. In addition, if necessary, Y, La, Ce, Pr, Nd,
Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, T
m, Yb, Lu, Zn, Cd, In, Sn, Pb, A
s, Sb, Bi, Se, Te, Li, Be, Mg, C
The magnetostriction of the soft magnetic alloy obtained by adding elements such as a, Sr, and Ba can also be adjusted. In addition, in the soft magnetic alloy of the composition system, even if unavoidable impurities such as H, N, O, and S are contained to such an extent that desired characteristics are not deteriorated, the composition is the same as that of the soft magnetic alloy used in the present invention. Of course, it can be considered.
【0017】これらの元素を添加して前記軟磁性合金を
製造する場合、具体的には、溶湯を急冷する際に使用す
るるつぼのノズルの先端部に、不活性ガスを部分的に供
給しつつ大気中で製造、もしくは大気中の雰囲気で製造
することができる。また、前記の組成の合金は雰囲気調
整可能な減圧室で製造することが好ましく、るつぼ内の
溶湯を回転ドラム等の急冷装置に吹き付けて急冷するこ
とでリボン状の軟磁性合金薄膜を容易に得ることができ
る。急冷後の軟磁性合金薄帯は非晶質を主体とする組織
を有するが、これを熱処理することで、微細結晶粒を多
数析出させることができ、これにより高い飽和磁束密度
と優れた軟磁気特性を兼ね備えた合金薄帯を得ることが
できる。When the above soft magnetic alloy is produced by adding these elements, specifically, an inert gas is partially supplied to the tip of the nozzle of the crucible used for quenching the molten metal. It can be manufactured in the atmosphere or in the atmosphere. Further, it is preferable that the alloy having the above composition is produced in a decompression chamber in which the atmosphere can be adjusted, and a ribbon-shaped soft magnetic alloy thin film can be easily obtained by spraying a molten metal in a crucible onto a quenching device such as a rotary drum to quench the molten metal. be able to. After quenching, the soft magnetic alloy ribbon has a structure mainly composed of amorphous. By heat-treating the ribbon, a large number of fine crystal grains can be precipitated. An alloy ribbon having characteristics can be obtained.
【0018】次に、この軟磁性合金薄帯をプレス加工等
でリング状に打ち抜いて積層し、樹脂ケース等の被覆体
に収納するか、軟磁性合金薄帯を直接ロール巻きして樹
脂ケース等の被覆体に収納するか直接樹脂被覆を施すこ
とで、高い透磁率の磁心を得ることができるが、ここで
用いる軟磁性合金薄帯の厚さは10〜40μmの範囲で
自由に選択することができる。これは、軟磁性合金薄帯
の厚さを10μmを下回る値にすることは現状の急冷法
の製造技術では難しく、軟磁性合金の厚さを40μmを
上回る値にすると非晶質相中に微細結晶粒を有する組織
を得ることが出来難くなる。また、このようにして得ら
れる磁心の大きさを外径10mm以下、高さが1.2m
m以下としても、0.1V入力時のAL値が10kHz
で4.0μH/N2以上、100kHzで2.0μH/N2
以上を得ることができ、パルストランス用の磁心として
必要な特性を確保できるようになる。Next, the soft magnetic alloy ribbons are punched into a ring shape by pressing or the like to be laminated and stored in a cover such as a resin case, or the soft magnetic alloy ribbons are directly rolled to form a resin case or the like. It is possible to obtain a magnetic core with high magnetic permeability by housing it in the coating body or directly coating it with resin, but the thickness of the soft magnetic alloy ribbon used here can be freely selected within the range of 10 to 40 μm. You can This is because it is difficult to reduce the thickness of the soft magnetic alloy ribbon to a value less than 10 μm by the current manufacturing method of the quenching method, and if the thickness of the soft magnetic alloy exceeds 40 μm, it becomes fine in the amorphous phase. It becomes difficult to obtain a structure having crystal grains. Further, the size of the magnetic core thus obtained has an outer diameter of 10 mm or less and a height of 1.2 m.
AL value of 10 kHz at 0.1V input, even if m or less
In 4.0μH / N 2 or more, 100kHz in 2.0μH / N 2
The above can be obtained, and the characteristics required as a magnetic core for a pulse transformer can be secured.
【0019】また、前記の組成系の合金を用いた磁心で
あれば、−40℃〜+100℃の温度範囲において室温
に対するAL値の変動を±20%にすることができ、さ
らに軟磁性合金薄帯の磁歪の絶対値が1×10-6以下で
あるので、樹脂被覆を施した場合あるいは樹脂ケースに
封入した場合に磁歪により特性劣化を起こすおそれも少
ない。また、前記の構成であれば、実装面積14.0m
m×14.0mm以下で高さ3mm以下のパルストラン
スを実現することができる。また、前記の組成系であれ
ば、10kHzでの透磁率が40000以上のものが容
易に得られるので、優れたパルストランスを得ることが
できる。なおここで、AL値とは、巻線数1ターン当た
りのインダクタンスを示し、リング状磁心の断面積を
S、磁路長をlとした場合に、AL値=μ0μ'(S/
l)(単位は、H/N2、μ0は真空の透磁率、μ'は材
料の比透磁率である)の式で示される値である。なお、
磁心のインダクタンスが100kHz以下で安定して高
い値であれば、パルス波形を形の崩れていない整った矩
形波として伝送することができる。なおまた、軟磁性合
金薄帯を巻回してなるトロイダル形状の磁心にあって
は、形成できる薄帯の幅において1.0mm程度が限界
と思われるので、これ以上薄い磁心の製造には無理があ
ると思われるが、軟磁性合金薄帯から打ち抜いたリング
を積層してなる磁心本体の構造では、1.0mmよりも
薄い磁心本体を容易に製造することができ、薄型化を図
ることができる。Further, in the case of the magnetic core using the alloy of the above composition system, the fluctuation of the AL value with respect to the room temperature can be ± 20% in the temperature range of -40 ° C to + 100 ° C. Since the absolute value of the magnetostriction of the band is 1 × 10 −6 or less, there is little possibility that the characteristics will deteriorate due to the magnetostriction when the resin coating is applied or the resin case is sealed. Also, with the above configuration, the mounting area is 14.0 m.
It is possible to realize a pulse transformer of m × 14.0 mm or less and a height of 3 mm or less. Further, in the case of the above-mentioned composition system, a product having a magnetic permeability at 10 kHz of 40,000 or more can be easily obtained, so that an excellent pulse transformer can be obtained. Here, the AL value represents an inductance per number of turns of the winding, and when the cross-sectional area of the ring-shaped magnetic core is S and the magnetic path length is 1, the AL value = μ 0 μ '(S /
1) (unit is H / N 2 , μ 0 is magnetic permeability of vacuum, and μ ′ is relative magnetic permeability of material). In addition,
If the inductance of the magnetic core is a stable and high value at 100 kHz or less, the pulse waveform can be transmitted as a regular rectangular wave whose shape is not lost. Further, in the case of a toroidal magnetic core formed by winding a soft magnetic alloy ribbon, the width of the ribbon that can be formed seems to be about 1.0 mm, so it is impossible to manufacture a thinner magnetic core. Although it seems that there is a core core structure that is formed by stacking rings punched from a soft magnetic alloy ribbon, it is possible to easily manufacture a core body thinner than 1.0 mm, and to reduce the thickness. .
【0020】[0020]
「実施例1」Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1の組成
を有する板厚15〜25μmの軟磁性合金薄帯を用い、
これから外径7.8mm、内径4.8mmのリングを打ち
抜き加工により作製し、510〜540℃の温度で熱処
理を行った。熱処理後のリングについては、コア部分の
高さ(リングの厚さ×枚数)が0.3〜0.95mmとな
るようにリングの必要枚数を算出し、外径9mm、内径
4mm、高さ1.5mmの円環状のPET系樹脂で作製
したケースに挿入し、インピーダンスおよび透磁率を測
定した。なお、ケース内部の高さは1.0mmである。
図3は、前記組成で板厚15μmの軟磁性合金薄帯を用
いた場合の磁心(コア)部分の高さと、ケース内の高さ
から計算される充填率(%)を横軸とした場合の巻線2
0ターンにおけるインピーダンス(|Z|)の変化を示
すものである。また、図4は、横軸を図3と同様に充填
率(%)とした場合の透磁率変化(μ')を示したもの
である。リングを積層してケースに充填する構成の場
合、リングの厚さ方向に応力がかかりやすく、材料の持
つ磁歪とその応力とによって透磁率の低下を引き起こす
ものと思われる。ここで用いたFe86Nb3.25Zr3.25
B6.5Cu1の組成の軟磁性合金薄帯の磁歪定数は、54
0℃、30分の熱処理後において−0.3×10-6程度
と非常に小さいために、図3と図4に示す90%前後の
充填率であってもケース内に詰め込んだことに起因する
応力により透磁率が低下することなく、インピーダンス
も充填率の増大に伴い増加する結果となった。従って、
高いインピーダンス値を得るには、充填率はできるだけ
高くすることが好ましいと思われる。Example 1 A soft magnetic alloy ribbon having a composition of Fe 86 Nb 3.25 Zr 3.25 B 6.5 Cu 1 and a plate thickness of 15 to 25 μm was used.
Then, a ring having an outer diameter of 7.8 mm and an inner diameter of 4.8 mm was prepared by punching and heat-treated at a temperature of 510 to 540 ° C. For the rings after heat treatment, calculate the required number of rings so that the height of the core part (ring thickness x number of sheets) is 0.3 to 0.95 mm, and the outer diameter is 9 mm, the inner diameter is 4 mm, and the height is 1. It was inserted into a case made of a PET type resin having an annular shape of 0.5 mm, and impedance and magnetic permeability were measured. The height inside the case is 1.0 mm.
FIG. 3 shows the case where the horizontal axis represents the filling rate (%) calculated from the height of the magnetic core (core) portion and the height inside the case when a soft magnetic alloy ribbon having a plate thickness of 15 μm is used with the above composition. Winding 2
It shows a change in impedance (| Z |) at 0 turns. Further, FIG. 4 shows a change in magnetic permeability (μ ′) when the filling rate (%) is plotted on the horizontal axis as in FIG. In the case where the rings are stacked and filled in the case, stress is likely to be applied in the thickness direction of the rings, and it is considered that the magnetostriction of the material and the stress cause a decrease in magnetic permeability. Fe 86 Nb 3.25 Zr 3.25 used here
The magnetostriction constant of a soft magnetic alloy ribbon having a composition of B 6.5 Cu 1 is 54
After heat treatment at 0 ° C. for 30 minutes, it was as small as −0.3 × 10 −6 , so even if the filling rate was around 90% shown in FIG. 3 and FIG. 4, it was caused by packing in the case. The magnetic permeability did not decrease due to the applied stress, and the impedance increased as the filling rate increased. Therefore,
In order to obtain a high impedance value, it seems preferable to make the filling rate as high as possible.
【0021】次に、前記充填率を92〜93%とした際
に用いた軟磁性合金薄帯の板厚と、0.1V入力時のA
L値(巻線1ターンあたりのインダクタンス)の測定結
果を以下の表1に示す。Next, the plate thickness of the soft magnetic alloy ribbon used when the filling rate was set to 92 to 93% and A at the time of inputting 0.1 V
The measurement results of the L value (inductance per turn of the winding) are shown in Table 1 below.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】また、図5に、軟磁性合金薄帯の板厚を横
軸とした場合の10kHz、100kHzでのAL値の
変化を示す。一般に、軟磁性合金薄帯を用いた磁心にお
いては、軟磁性合金薄帯の板厚が厚くなるとうず電流損
失が増大し高周波での透磁率が減少してインダクタンス
が低下することが知られており、図5に示す通り、本発
明に係る軟磁性合金薄帯を用いた磁心においても、用い
る軟磁性合金薄帯の板厚が厚くなるのに伴い、100k
HzでのAL値が低下する傾向が見られた。これに対
し、10kHzでのAL値は、軟磁性合金薄帯の板厚2
5μm付近まではほぼ同等の値が得られている。ここ
で、前述した規格によるISDN用パルストランスで
は、100kHzにおけるAL値が2.0μH/N2以上
であることが望ましく、前述の結果からFe86Nb3.25
Zr3.25B6.5Cu1の組成を有する軟磁性合金薄帯を用
い、磁心の外径が7.8mm、内径が4.8mm、高さが
0.92〜0.93mmのトロイダル形状の磁心とされた
場合、軟磁性合金薄帯の板厚を25μm以下とすること
により必要とされる特性を満足できることが明らかにな
った。なお、軟磁性合金薄帯の板厚は10〜25μmの
範囲で自由に選択できるが、軟磁性合金薄帯の製造条件
を簡易とし、パルストランス用としての積層厚さ等を考
慮すると、15〜20μmの範囲の板厚を選択すること
がより好ましい。FIG. 5 shows changes in the AL value at 10 kHz and 100 kHz when the plate thickness of the soft magnetic alloy ribbon is taken as the horizontal axis. It is generally known that, in a magnetic core using a soft magnetic alloy ribbon, the eddy current loss increases as the plate thickness of the soft magnetic alloy ribbon increases, the magnetic permeability at high frequencies decreases, and the inductance decreases. As shown in FIG. 5, even in the magnetic core using the soft magnetic alloy ribbon according to the present invention, as the plate thickness of the soft magnetic alloy ribbon used increases, 100 k
The AL value at Hz tended to decrease. On the other hand, the AL value at 10 kHz is equal to the plate thickness 2 of the soft magnetic alloy ribbon.
Almost the same value is obtained up to around 5 μm. Here, in the ISDN pulse transformer according to the above-mentioned standard, it is desirable that the AL value at 100 kHz is 2.0 μH / N 2 or more, and from the above results, Fe 86 Nb 3.25
Using a soft magnetic alloy ribbon having a composition of Zr 3.25 B 6.5 Cu 1 , a toroidal magnetic core having an outer diameter of 7.8 mm, an inner diameter of 4.8 mm and a height of 0.92 to 0.93 mm is used. In this case, it was revealed that the required characteristics can be satisfied by setting the plate thickness of the soft magnetic alloy ribbon to 25 μm or less. The plate thickness of the soft magnetic alloy ribbon can be freely selected within the range of 10 to 25 μm, but if the manufacturing conditions of the soft magnetic alloy ribbon are simplified and the laminated thickness for the pulse transformer is taken into consideration, the thickness is 15 to 15 μm. It is more preferable to select the plate thickness in the range of 20 μm.
【0024】「実施例2」Fe84Nb3.5Zr3.5B8C
u1の組成を有する板厚16μmの軟磁性合金薄帯を用
い、これから外径7.8mm、内径4.8mmのリングを
打ち抜きにより作製し、520℃の温度で熱処理を行っ
た。この合金薄帯の磁歪定数は、約+0.6×10-6で
あった。熱処理後のリングについては、磁心部分の高さ
が0.5〜0.9mmになるように必要枚数を算出して、
外径9mm、内径4mm、高さ1.5mmの樹脂ケース
に挿入し、インピーダンス(|Z|)および透磁率
(μ')を測定した。図6は、磁心部分の高さとケース
内の高さから計算される充填率(%)を横軸とした場合
の巻線20ターンにおけるインピーダンスの変化を示す
ものである。また、図7は、横軸を図6と同様に充填率
とした場合の透磁率変化を示したものである。なお、図
6と図7には、先の実施例1で得られたFe86Nb3.25
Zr3. 25B6.5Cu1の組成を有する軟磁性合金薄帯を用
いた場合の結果も併記した。"Example 2" Fe84Nb3.5Zr3.5B8C
u1Uses a soft magnetic alloy ribbon with a composition of 16 μm
From now on, a ring with an outer diameter of 7.8 mm and an inner diameter of 4.8 mm
Fabricated by punching and heat-treated at 520 ° C
Was. The magnetostriction constant of this alloy ribbon is about + 0.6 × 10.-6so
there were. The height of the magnetic core of the ring after heat treatment
Calculate the required number of sheets so that is 0.5-0.9 mm,
Outer diameter 9 mm, inner diameter 4 mm, height 1.5 mm resin case
Impedance (| Z |) and permeability
(Μ ') was measured. Figure 6 shows the height of the magnetic core and the case.
When the horizontal axis is the filling rate (%) calculated from the height inside
Shows the change of impedance in 20 turns
Things. Also, in FIG. 7, the horizontal axis is the same as in FIG.
Shows the change in magnetic permeability in the case of. The figure
6 and FIG. 7 show the Fe obtained in Example 1 above.86Nb3.25
Zr3. twenty fiveB6.5Cu1For soft magnetic alloy ribbon with the composition of
The results when there were were also shown.
【0025】この例の磁心の透磁率は、材料の持つ磁歪
とケースに詰め込んだことによる応力とに起因して60
%以上の充填率で緩やかに低下し始め、75%以上では
充填率の増大に伴い急激に低下した。インピーダンス
は、磁心の透磁率と断面積に比例するために、10kH
z、100kHzともに充填率70%程度で最大となっ
た。また、比較のために、図6と図7にFe73.5S
i13.5B9Nb3Cu1なる組成の微結晶軟磁性合金薄帯
を用いた場合の測定結果を示す。この軟磁性合金薄帯
は、板厚19.6μmであり、530℃でのアニール後
の磁歪定数は+1.3×10-6で、1kHzの透磁率μ'
が80000であった。なお、この組成の軟磁性合金薄
帯は非常に脆い性質を有し、しかも薄くなると低周波数
での透磁率が低下する傾向が見られ、厚さ15μmの試
料では1kHzの透磁率μ'が約50000であったた
めに、この厚さの試料は測定に使用しなかった。この比
較例の系の合金では、より低い充填率からインピーダン
スが低下し始めることが判明した。これは、ケースに対
する充填密度を向上させてゆくと磁歪が透磁率に大きく
影響し始めるためであると推定される。これに対して本
発明に係る組成系の軟磁性合金薄帯を用いて磁心を製造
すると、インピーダンスが低下し始める充填率が比較例
のものよりも高いことが明らかである。The magnetic permeability of the magnetic core of this example is 60 due to the magnetostriction of the material and the stress caused by packing in the case.
When the filling rate was 75% or more, it began to decrease gradually, and when it was 75% or more, it rapidly decreased with an increase in the filling rate. Since the impedance is proportional to the magnetic permeability and the cross-sectional area of the magnetic core,
For both z and 100 kHz, the maximum was obtained when the filling rate was about 70%. For comparison, Fe 73 in Figure 6 and Figure 7. 5 S
i 13. shows the measurement results obtained by using the 5 B 9 Nb 3 microcrystalline soft magnetic alloy ribbon of Cu 1 a composition. This soft magnetic alloy ribbon has a plate thickness of 19.6 μm, a magnetostriction constant after annealing at 530 ° C. of + 1.3 × 10 −6 , and a permeability μ ′ of 1 kHz.
Was 80,000. The soft magnetic alloy ribbon of this composition has a very brittle property, and when it becomes thinner, the magnetic permeability at a low frequency tends to decrease. For a sample with a thickness of 15 μm, the magnetic permeability μ ′ at 1 kHz is about A sample of this thickness was not used for the measurement because it was 50,000. It was found that in the alloy of this comparative example system, the impedance started to decrease from the lower filling rate. It is presumed that this is because magnetostriction begins to greatly affect the magnetic permeability as the packing density in the case is improved. On the other hand, when the magnetic core is manufactured using the soft magnetic alloy ribbon of the composition system according to the present invention, it is apparent that the filling rate at which the impedance starts to decrease is higher than that of the comparative example.
【0026】図6と図7で使用した試料と同じ試料で充
填率とAL値の関係を求めた結果を図8に示す。図8に
示す関係から、軟磁性合金薄帯から得たリングを樹脂ケ
ースに封入して磁心を構成する場合、50%以上、より
好ましくは55〜80%の充填率とすることが好まし
く、10kHzおよび100kHzの両方で要求を満た
すためには、55〜80%とすることがより好ましいこ
とが明らかになった。 「実施例3」FIG. 8 shows the result of finding the relationship between the filling rate and the AL value for the same samples as those used in FIGS. 6 and 7. From the relationship shown in FIG. 8, when a ring obtained from a soft magnetic alloy ribbon is enclosed in a resin case to form a magnetic core, the filling rate is preferably 50% or more, more preferably 55 to 80%, and 10 kHz. It has become clear that it is more preferable to set it to 55 to 80% in order to satisfy the requirements at both of 100 and 100 kHz. "Example 3"
【0027】図9は、先の実施例1と実施例2で用いた
充填率80%の磁心における温度と透磁率変化の関係、
および磁心材料としてフェライトを用いた場合の温度と
透磁率変化の関係を示す。図9に示す結果から、本発明
に係る軟磁性合金を用い、樹脂ケースに封入して作製し
たトランス(実施例1:□印、実施例2:○印)にあっ
ては、−20℃〜+100℃に至る広い温度範囲で透磁
率の変化が極めて少なく、−20℃〜+70℃の範囲で
は±5%前後であり、−20℃〜+100℃の範囲でも
+5〜−10%の範囲内であることが判明し、温度変化
による透磁率変動が比較例のものよりも生じ難いことが
明らかである。FIG. 9 shows the relationship between the temperature and the change in permeability in the magnetic cores having a filling rate of 80% used in the first and second embodiments.
Also, the relationship between the temperature and the change in magnetic permeability when ferrite is used as the magnetic core material is shown. From the results shown in FIG. 9, in the case of the transformer (Example 1: □, Example 2: ◯) manufactured by using the soft magnetic alloy according to the present invention and encapsulating in a resin case, -20 ° C to There is very little change in magnetic permeability in a wide temperature range up to + 100 ° C, ± 5% or so in the range of -20 ° C to + 70 ° C, and +5 to -10% in the range of -20 ° C to + 100 ° C. It is clear that there is a change in magnetic permeability due to temperature change, and it is clear that the change in magnetic permeability is less likely to occur than in the comparative example.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、軟
磁性合金薄帯を巻回して磁心が構成されるか、軟磁性合
金薄帯からプレスにより打ち抜いて得たリングを積層し
て磁心本体が構成され、磁心本体の外径が10mm以
下、厚さ1.2mm以下で、0.1V入力時のAL値が1
0kHzにおいて4.0μH/N2以上であるので、少な
い巻線数で高いインダクタンス値が得られる磁心を提供
することができる。更に、使用温度が−20〜+100
℃の範囲で変動しても、フェライト製の磁心を有する従
来構造のものよりも透磁率変動を少なくでき、安定した
インダクタンス値を得ることができる。また、板厚25
μm以下で板幅1.2mm以下の軟磁性合金薄帯を巻回
して構成することで前記特性のパルストランス磁心を得
ることができる。次に、軟磁性合金薄帯から得たリング
を積層して磁心本体が構成され、磁心本体がケース内に
50〜80%の充填率で収納された構成であると、透磁
率の低下を少なくすることができ、高いインピーダンス
値が得られ、要求特性に合致したパルストランスを提供
できる。As described above, according to the present invention, a magnetic core is formed by winding a soft magnetic alloy ribbon, or a ring obtained by punching the soft magnetic alloy ribbon by pressing is laminated to form a magnetic core. The main body is composed, the outer diameter of the magnetic core body is 10 mm or less, the thickness is 1.2 mm or less, and the AL value when inputting 0.1 V is 1
Since it is 4.0 μH / N 2 or more at 0 kHz, it is possible to provide a magnetic core that can obtain a high inductance value with a small number of windings. Furthermore, the operating temperature is -20 to +100
Even if it fluctuates in the range of ° C, it is possible to reduce the fluctuation of the magnetic permeability as compared with the conventional structure having a ferrite magnetic core, and it is possible to obtain a stable inductance value. Also, the plate thickness 25
A pulse transformer magnetic core having the above-mentioned characteristics can be obtained by winding a soft magnetic alloy thin ribbon having a plate width of 1.2 mm or less and a width of μm or less. Next, when the magnetic core main body is configured by laminating rings obtained from the soft magnetic alloy ribbons, and the magnetic core main body is housed in the case at a filling rate of 50 to 80%, the decrease in magnetic permeability is reduced. Therefore, a high impedance value can be obtained, and a pulse transformer that meets the required characteristics can be provided.
【0029】磁心本体を構成する軟磁性合金が、その組
織の50%以上を平均結晶粒径30nm以下の体心立方
構造の微細な結晶粒を主体として構成される軟磁性合金
であって、この軟磁性合金が、Feを主成分とし、T
i、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wからなる群
から選ばれた1種または2種以上の元素とBを含んだも
のである場合、0.1V入力時のAL値が10kHzに
おいて4.0μH/N2以上であり、少ない巻線数で高
いインダクタンス値が得られ、使用温度が−20〜+1
00℃の範囲で変動しても、フェライト製の磁心を有す
る従来構造のものよりもインダクタンス変動が少ないパ
ルストランス磁心を確実に得ることができる。The soft magnetic alloy constituting the magnetic core body is a soft magnetic alloy in which 50% or more of the structure is mainly composed of fine crystal grains having a body-centered cubic structure having an average crystal grain size of 30 nm or less. The soft magnetic alloy contains Fe as a main component, and T
In the case of containing B and one or more elements selected from the group consisting of i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo and W, the AL value at the time of inputting 0.1 V is 10 kHz. Is 4.0 μH / N 2 or more, a high inductance value can be obtained with a small number of windings, and the operating temperature is −20 to +1.
Even if it fluctuates within the range of 00 ° C., it is possible to reliably obtain a pulse transformer magnetic core having less inductance fluctuation than that of the conventional structure having a ferrite magnetic core.
【0030】また、適用する軟磁性合金として、Feb
BxMy系、FebBxMyXZ系、FebBxMyTd系、ある
いは、FebBxMyTdXZ系の組成であって、各添加成
分元素を規定の割合で含有させたものの場合、0.1V
入力時のAL値が10kHzにおいて4.0μH/N2以
上であり、少ない巻線数で高いインダクタンスが得ら
れ、使用温度が−20〜+100℃の範囲で変動して
も、フェライト製の磁心を有する従来構造のものよりも
インダクタンス変動が少ないパルストランスを確実に得
ることができる。Further, as a soft magnetic alloy to be applied, Fe b
B x M y system, Fe b B x M y X Z system, Fe b B x M y T d based, or a Fe b B x M y T d X Z based composition, each additional component elements 0.1V in the case of the specified ratio
The AL value at the time of input is 4.0 μH / N 2 or more at 10 kHz, high inductance can be obtained with a small number of windings, and even if the operating temperature fluctuates within the range of -20 to + 100 ° C, the ferrite core is It is possible to reliably obtain a pulse transformer with less inductance variation than the conventional structure.
【図1】本発明に係る軟磁性合金薄帯から打ち抜いたリ
ングを積層してなる磁心を備えたトランスの分解図であ
る。FIG. 1 is an exploded view of a transformer including a magnetic core formed by stacking rings punched from a soft magnetic alloy ribbon according to the present invention.
【図2】本発明に係る軟磁性合金薄帯を巻回して構成し
た磁心を備えたトランスの分解図である。FIG. 2 is an exploded view of a transformer including a magnetic core formed by winding a soft magnetic alloy ribbon according to the present invention.
【図3】Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1の組成を有
する軟磁性合金リングをケースに充填した際の充填率と
インピーダンスの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a filling rate and impedance when a case is filled with a soft magnetic alloy ring having a composition of Fe 86 Nb 3.25 Zr 3.25 B 6.5 Cu 1 .
【図4】Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1の組成を有
する軟磁性合金リングをケースに充填した際の充填率と
透磁率の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a filling factor and a magnetic permeability when a case is filled with a soft magnetic alloy ring having a composition of Fe 86 Nb 3.25 Zr 3.25 B 6.5 Cu 1 .
【図5】軟磁性合金リングの板厚を横軸とした場合の1
0kHz、100kHzでのAL値の変化を示す図であ
る。FIG. 5: 1 when the plate thickness of the soft magnetic alloy ring is taken as the horizontal axis
It is a figure which shows the change of AL value in 0 kHz and 100 kHz.
【図6】Fe86Nb3.25Zr3.25B6.5Cu1の組成を有
する軟磁性合金リングをケースに充填して得た試料と、
Fe84Nb3.5B8Cu1の組成を有する軟磁性合金リン
グをケースに充填して得た試料と、Fe73.5Si13.5B
9Nb3Cu1の組成を有する軟磁性合金リングをケース
に充填して得た試料のそれぞれの充填率とインピーダン
スの関係を測定した結果を示す図である。FIG. 6 shows a sample obtained by filling a case with a soft magnetic alloy ring having a composition of Fe 86 Nb 3.25 Zr 3.25 B 6.5 Cu 1 .
A sample obtained by filling a case with a soft magnetic alloy ring having a composition of Fe 84 Nb 3.5 B 8 Cu 1 , and Fe 73.5 Si 13.5 B
It is a diagram showing the results of measuring the relationship between the respective filling rate and impedance of a sample obtained by filling a soft magnetic alloy ring case having a composition of 9 Nb 3 Cu 1.
【図7】図6で示す試料と同等組成の各試料について、
充填率と透磁率の関係を測定した結果を示す図である。7] For each sample having the same composition as the sample shown in FIG. 6,
It is a figure which shows the result of having measured the relationship between a filling factor and magnetic permeability.
【図8】図6で示す試料と同等組成の各試料について、
充填率とAL値の関係を測定した結果を示す図である。8] For each sample having the same composition as the sample shown in FIG. 6,
It is a figure which shows the result of having measured the relationship of a filling factor and AL value.
【図9】図6で示す試料と同等組成の各試料とフェライ
ト材について、温度と透磁率変化率の関係を測定した結
果を示す図である。9 is a diagram showing the results of measuring the relationship between temperature and the rate of change in magnetic permeability for each sample having the same composition as the sample shown in FIG. 6 and the ferrite material.
3 磁心 5 軟磁性合金薄帯 6 磁心 3 Magnetic core 5 Soft magnetic alloy ribbon 6 Magnetic core
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 391008456 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉3丁目8番22号 (71)出願人 396020800 科学技術振興事業団 埼玉県川口市本町4丁目1番8号 (72)発明者 内藤 豊 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 半谷 勝章 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 畑内 隆史 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 牧野 彰宏 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 和田 眞治郎 長野県長野市稲里町下氷鉋1163番地 長野 日本無線株式会社内 (72)発明者 斉藤 雄一 長野県長野市稲里町下氷鉋1163番地 長野 日本無線株式会社内 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住宅 11−806 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉3丁目8番22号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (71) Applicant 391008456 Ken Masumoto 3-8-22 Uesugi, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi (71) Applicant 396020800 Science and Technology Agency 4-8 Hommachi, Kawaguchi City, Saitama Prefecture (72) Inventor Yutaka Naito 1-7 Yukitani Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (72) Inventor Katsuaki Hanya 1-7 Yukiya Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. ( 72) Inventor Takashi Hatauchi 1-7 Yukiya Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (72) Inventor Akihiro Makino 1-7 Yukiya Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (72 ) Inventor Shinjiro Wada 1163 Shimoice, Inari Town, Nagano City, Nagano Nagano Japan Radio Co., Ltd. (72) Inventor Yuichi Saito 1163 Shimoice, Inari Town, Nagano City, Nagano Prefecture Nagano Japan Radio Co., Ltd. (72) Inventor Akihisa Inoue Kawauchi Muzen, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi 11-806 (72) Inventor Ken Masumoto 3-8-22, Uesugi, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi
Claims (11)
得られたリングを積層して環状の磁心本体が構成され、
この環状の磁心本体の外径が10mm以下、厚さ1.2
mm以下で、0.1V入力時のAL値が10kHzにお
いて4.0μH/N2以上であることを特徴とするパルス
トランス磁心。1. An annular magnetic core body is constructed by laminating rings obtained from soft magnetic alloy ribbons having a plate thickness of 25 μm or less,
The outer diameter of this annular magnetic core body is 10 mm or less, and the thickness is 1.2.
A pulse transformer magnetic core having an AL value of 4.0 μH / N 2 or more at a frequency of 0.1 V at a frequency of 0.1 mm at 10 kHz.
得られたE型薄片とI型薄片とU型薄片をそれぞれ積層
してE型コアとI型コアとU型コアが構成され、E型コ
アとI型コア、E型コアとE型コア、U型コアとI型コ
ア、U型コアとU型コアのいずれかが組み合わされて磁
心本体が構成され、この磁心本体が厚さ1.2mm以下
で、0.1V入力時のAL値が10kHzにおいて4.0
μH/N2以上であることを特徴とするパルストランス
磁心。2. An E-type core, an I-type core and a U-type core are formed by laminating an E-type thin piece, an I-type thin piece and a U-shaped thin piece obtained from a soft magnetic alloy thin strip having a plate thickness of 25 μm or less, respectively. The E core and the I core, the E core and the E core, the U core and the I core, or the U core and the U core are combined to form a magnetic core body, and the magnetic core body has a thickness. AL value of less than 1.2mm and 0.1V input is 4.0 at 10kHz.
A pulse transformer magnetic core characterized by having a μH / N 2 or more.
50%以上充填されてなることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載のパルストランス磁心。3. The pulse transformer magnetic core according to claim 1, wherein the ring is filled with 50% or more of the inside of a resin covering body.
対値が1×10-6以下であることを特徴とする請求項
1、2または3に記載のパルストランス磁心。4. The pulse transformer magnetic core according to claim 1, wherein the soft magnetic alloy ribbon has an absolute value of magnetostriction of 1 × 10 −6 or less.
の軟磁性合金薄帯が巻回されて環状の磁心本体が構成さ
れ、この環状の磁心本体の外径が10mm以下で0.1
V入力時のAL値が10kHzにおいて4.0μH/N2
以上であることを特徴とするパルストランス磁心。5. A ring-shaped magnetic core body is formed by winding a soft magnetic alloy ribbon having a plate width of 1.2 mm or less and a plate thickness of 25 μm or less, and the annular magnetic core body has an outer diameter of 10 mm or less and 0.1.
AL value at V input is 4.0 μH / N 2 at 10 kHz
The pulse transformer magnetic core characterized by the above.
て、室温に対するAL値の変動が±20%以内であるこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のパルス
トランス磁心。6. The pulse transformer magnetic core according to claim 1, wherein in the temperature range of −40 ° C. to + 100 ° C., the variation of AL value with respect to room temperature is within ± 20%.
平均結晶粒径30nm以下の体心立方構造の微細な結晶
粒を主体として構成される軟磁性合金であって、この軟
磁性合金が、Feを主成分とし、Ti、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wからなる群から選ばれた1種
または2種以上の元素とBを含んだものであることを特
徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のパルストラン
ス磁心。7. A soft magnetic alloy comprising 50% or more of its structure mainly composed of fine crystal grains having a body-centered cubic structure having an average crystal grain size of 30 nm or less. Is mainly composed of Fe, Ti, Zr, Hf,
7. The pulse transformer according to claim 1, wherein the pulse transformer contains B and one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, Ta, Mo and W. core.
で示される組成を有するものであることを特徴とする請
求項1〜7のいずれかに記載のパルストランス磁心。 FebBxMy 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元
素であり、組成比を示すb、x、yは、 75≦b≦93原子%、0.5≦x≦18原子%、4≦y≦
9原子% である。8. The pulse transformer magnetic core according to claim 1, wherein the soft magnetic alloy constituting the magnetic core body has a composition represented by the following formula. Fe b B x M y However, M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, M
one or two or more elements selected from the group consisting of o and W, and b, x, and y indicating the composition ratio are: 75 ≦ b ≦ 93 at%, 0.5 ≦ x ≦ 18 at%, 4 ≦ y ≦
9 atomic%.
で示される組成を有するものであることを特徴とする請
求項1〜7のいずれかに記載のパルストランス磁心。 FebBxMyXZ 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元
素であり、XはSi、Al、Ge、Gaのうちの1種ま
たは2種以上であり、組成比を示すb、x、y、zは、 75≦b≦93原子%、0.5≦x≦18原子%、4≦y≦
9原子%、zは4原子%以下である。9. The pulse transformer magnetic core according to claim 1, wherein the soft magnetic alloy constituting the magnetic core body has a composition represented by the following formula. Fe b B x M y X Z where, M is, Ti, Zr, Hf, V , Nb, Ta, M
1 or 2 or more elements selected from the group consisting of o and W, X is 1 or 2 or more elements selected from Si, Al, Ge and Ga, and b, x and y and z are 75 ≦ b ≦ 93 atom%, 0.5 ≦ x ≦ 18 atom%, 4 ≦ y ≦
9 atomic% and z are 4 atomic% or less.
式で示される組成を有するものであることを特徴とする
請求項1〜7のいずれかに記載のパルストランス磁心。 FebBxMyTd 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元
素であり、Tは、Cu、Ag、Au、Pd、Ptからな
る群から選ばれた1種または2種以上の元素であり、組
成比を示すb、x、y、dは、 75≦b≦93原子%、0.5≦x≦18原子%、4≦y≦
9原子%、dは4.5原子%以下である。10. The pulse transformer magnetic core according to claim 1, wherein the soft magnetic alloy constituting the magnetic core body has a composition represented by the following formula. Fe b B x M y T d where, M is, Ti, Zr, Hf, V , Nb, Ta, M
1 or 2 or more elements selected from the group consisting of o and W, and T is 1 or 2 or more elements selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pd, and Pt. , B, x, y and d showing composition ratios are 75 ≦ b ≦ 93 atom%, 0.5 ≦ x ≦ 18 atom%, 4 ≦ y ≦
9 atomic% and d is 4.5 atomic% or less.
式で示される組成を有するものであることを特徴とする
請求項1〜7のいずれかに記載のパルストランス磁心。 FebBxMyTdXZ 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元
素であり、Tは、Cu、Ag、Au、Pd、Ptからな
る群から選ばれた1種または2種以上の元素であり、X
はSi、Al、Ge、Gaのうちの1種または2種以上
であり、組成比を示すb、x、y、d、zは、75≦b≦93
原子%、0.5≦x≦18原子%、4≦y≦9原子%、dは
4.5原子%以下、zは4原子%以下である。11. The pulse transformer magnetic core according to claim 1, wherein the soft magnetic alloy constituting the magnetic core body has a composition represented by the following formula. Fe b B x M y T d X Z where, M is, Ti, Zr, Hf, V , Nb, Ta, M
O is one or more elements selected from the group consisting of W, and T is one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pd, and Pt. , X
Is one or more of Si, Al, Ge, and Ga, and b, x, y, d, and z indicating the composition ratio are 75 ≦ b ≦ 93.
Atomic%, 0.5 ≦ x ≦ 18 atomic%, 4 ≦ y ≦ 9 atomic%, d is 4.5 atomic% or less, and z is 4 atomic% or less.
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