JPH1055916A - 薄型磁気素子およびトランス - Google Patents
薄型磁気素子およびトランスInfo
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- JPH1055916A JPH1055916A JP8210308A JP21030896A JPH1055916A JP H1055916 A JPH1055916 A JP H1055916A JP 8210308 A JP8210308 A JP 8210308A JP 21030896 A JP21030896 A JP 21030896A JP H1055916 A JPH1055916 A JP H1055916A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F10/18—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
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- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
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-
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- H01F2017/0066—Printed inductances with a magnetic layer
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- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、薄型化が可能であり、高いインダ
クタンスと性能係数Ｑを示し、高周波領域での使用に対
応できるとともに、発熱も少ない薄型磁気素子とトラン
スを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、少なくとも基体の一方の面に
形成されたコイルパターンと、このコイルパターン上に
形成された磁性薄膜とが具備されてなり、前記磁性薄膜
が０.５μｍ以上、８μｍ以下の厚さに形成されてなる
ことと、前記コイルパターンを構成するコイル導体の厚
さをｔ、幅をａとした場合のコイル導体のアスペクト比
ｔ／ａが、０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満足さ
れてなることと、前記コイルパターンを構成するコイル
導体の幅をａ、コイルパターンにおける隣接するコイル
導体間の間隔をｂとした場合に、０.２≦ａ／（ａ＋
ｂ）の関係が満足されてなることのうち、少なくとも１
つが満足されてなる。
クタンスと性能係数Ｑを示し、高周波領域での使用に対
応できるとともに、発熱も少ない薄型磁気素子とトラン
スを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、少なくとも基体の一方の面に
形成されたコイルパターンと、このコイルパターン上に
形成された磁性薄膜とが具備されてなり、前記磁性薄膜
が０.５μｍ以上、８μｍ以下の厚さに形成されてなる
ことと、前記コイルパターンを構成するコイル導体の厚
さをｔ、幅をａとした場合のコイル導体のアスペクト比
ｔ／ａが、０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満足さ
れてなることと、前記コイルパターンを構成するコイル
導体の幅をａ、コイルパターンにおける隣接するコイル
導体間の間隔をｂとした場合に、０.２≦ａ／（ａ＋
ｂ）の関係が満足されてなることのうち、少なくとも１
つが満足されてなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基体にコイルパター
ンを形成してなり、コイルパターン上に磁性薄膜を設け
た構造の薄型磁気素子およびトランスに関する。
ンを形成してなり、コイルパターン上に磁性薄膜を設け
た構造の薄型磁気素子およびトランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気素子の小型化、高性能化に伴い、数
１００ＭＨｚ以上の周波数における透磁率の高い軟磁性
材料、特に５ｋＧ以上の高い飽和磁束密度と共に、高い
比抵抗を有し、かつ低い保磁力を有するものが要求され
ている。中でもトランスにおいては高い比抵抗を有する
ものが特に求められている。高い飽和磁束密度をもつ磁
性材料としてはＦｅあるいはＦｅを主成分とする合金が
多く知られているが、スパッタ法などの成膜技術により
これらの合金の磁性薄膜を作成すると、飽和磁束密度は
高いものの、保磁力が大きく、また比抵抗が小さくなっ
てしまい、高周波数領域において良好な軟磁気特性を得
ることは困難であった。更に、バルク材料として多用さ
れているフェライトは薄膜状態では優れた軟磁気特性を
得ることができないものであった。
１００ＭＨｚ以上の周波数における透磁率の高い軟磁性
材料、特に５ｋＧ以上の高い飽和磁束密度と共に、高い
比抵抗を有し、かつ低い保磁力を有するものが要求され
ている。中でもトランスにおいては高い比抵抗を有する
ものが特に求められている。高い飽和磁束密度をもつ磁
性材料としてはＦｅあるいはＦｅを主成分とする合金が
多く知られているが、スパッタ法などの成膜技術により
これらの合金の磁性薄膜を作成すると、飽和磁束密度は
高いものの、保磁力が大きく、また比抵抗が小さくなっ
てしまい、高周波数領域において良好な軟磁気特性を得
ることは困難であった。更に、バルク材料として多用さ
れているフェライトは薄膜状態では優れた軟磁気特性を
得ることができないものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】また、高周波数におけ
る透磁率低下の原因の一つに渦電流の発生による損失が
ある。この高周波透磁率の低下の一因である渦電流損失
を防ぐために、薄膜化および薄膜の高抵抗化を図ること
が望まれている。しかしながら、磁気特性を保ったまま
比抵抗を高めることは非常に難しく、センダスト等の結
晶合金や、アモルファス合金等の軟磁性薄膜の比抵抗
は、数十〜百数十μΩ・cm程度と小さく、少なくとも５
ｋＧ（０.５Ｔ）以上の飽和磁束密度を確保しながら比
抵抗を高めた軟磁性合金が求められている。また、軟磁
性合金を薄膜として得る場合に、磁歪の発生などの影響
により良好な軟磁気特性を得ることはさらに困難とな
る。
る透磁率低下の原因の一つに渦電流の発生による損失が
ある。この高周波透磁率の低下の一因である渦電流損失
を防ぐために、薄膜化および薄膜の高抵抗化を図ること
が望まれている。しかしながら、磁気特性を保ったまま
比抵抗を高めることは非常に難しく、センダスト等の結
晶合金や、アモルファス合金等の軟磁性薄膜の比抵抗
は、数十〜百数十μΩ・cm程度と小さく、少なくとも５
ｋＧ（０.５Ｔ）以上の飽和磁束密度を確保しながら比
抵抗を高めた軟磁性合金が求められている。また、軟磁
性合金を薄膜として得る場合に、磁歪の発生などの影響
により良好な軟磁気特性を得ることはさらに困難とな
る。
【０００４】特に、軟磁性合金の薄膜をコイルに近接さ
せて設けることで薄型の磁気素子を構成した場合に、軟
磁性合金が本来有する良好な軟磁気特性を維持したまま
でインダクタンスや性能係数Ｑの高い値を得ることは更
に難しく、使用時の温度上昇を抑えることも難しい問題
がある。即ち、従来のこの種の薄型の磁気素子にあって
は、磁心を構成するコイルそのものの性能係数Ｑが低下
する前に、軟磁性合金の薄膜の損失が大きくなり、トラ
ンスあるいはリアクトル等の磁気素子としての高周波特
性が制限される傾向にあった。即ち、磁性薄膜として軟
磁気特性の優れたＣｏ基アモルファス薄膜、Ｎｉ-Ｆｅ
合金薄膜等の適用が考えられるが、これらの薄膜の比抵
抗は高いものではなく、高周波での損失が大きくなり易
く、磁性薄膜の高周波損失のために磁気素子全体として
の高周波特性が制限される傾向があった。
せて設けることで薄型の磁気素子を構成した場合に、軟
磁性合金が本来有する良好な軟磁気特性を維持したまま
でインダクタンスや性能係数Ｑの高い値を得ることは更
に難しく、使用時の温度上昇を抑えることも難しい問題
がある。即ち、従来のこの種の薄型の磁気素子にあって
は、磁心を構成するコイルそのものの性能係数Ｑが低下
する前に、軟磁性合金の薄膜の損失が大きくなり、トラ
ンスあるいはリアクトル等の磁気素子としての高周波特
性が制限される傾向にあった。即ち、磁性薄膜として軟
磁気特性の優れたＣｏ基アモルファス薄膜、Ｎｉ-Ｆｅ
合金薄膜等の適用が考えられるが、これらの薄膜の比抵
抗は高いものではなく、高周波での損失が大きくなり易
く、磁性薄膜の高周波損失のために磁気素子全体として
の高周波特性が制限される傾向があった。
【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、薄型化が可能であり、高いインダクタンスと性能
係数Ｑを示し、高周波領域での使用に対応できるととも
に、発熱も少ない薄型磁気素子を提供すること、および
その薄型磁気素子を備えたトランスを提供することを目
的とする。
あり、薄型化が可能であり、高いインダクタンスと性能
係数Ｑを示し、高周波領域での使用に対応できるととも
に、発熱も少ない薄型磁気素子を提供すること、および
その薄型磁気素子を備えたトランス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】本発明は前記課題を解決
するために、少なくとも基体の一方の面に形成されたコ
イルパターンと、このコイルパターン上に形成された磁
性薄膜とが具備されてなり、前記磁性薄膜が、０.５μ
ｍ以上、８μｍ以下の厚さに形成されてなることと、前
記コイルパターンを構成するコイル導体の厚さをｔ、幅
をａとした場合のコイル導体のアスペクト比ｔ／ａが、
０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満足されてなるこ
とと、前記コイルパターンを構成するコイル導体の幅を
ａ、コイルパターンにおける隣接するコイル導体間の間
隔をｂとした場合に、０.２≦ａ／（ａ＋ｂ）の関係が
満足されてなることのうち、少なくとも１つが満足され
てなるものである。コイルパターン上の磁性薄膜が前記
の厚さに形成されることで良好な性能係数Ｑが得られ、
コイル導体のアスペクト比が前記の範囲とされることで
コイル導体における温度上昇が抑制されるとともに、
０.２≦ａ／（ａ＋ｂ）の関係が満足されることにより
安定した高いインダクタンスと低い等価抵抗および良好
な性能係数Ｑが得られる。
するために、少なくとも基体の一方の面に形成されたコ
イルパターンと、このコイルパターン上に形成された磁
性薄膜とが具備されてなり、前記磁性薄膜が、０.５μ
ｍ以上、８μｍ以下の厚さに形成されてなることと、前
記コイルパターンを構成するコイル導体の厚さをｔ、幅
をａとした場合のコイル導体のアスペクト比ｔ／ａが、
０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満足されてなるこ
とと、前記コイルパターンを構成するコイル導体の幅を
ａ、コイルパターンにおける隣接するコイル導体間の間
隔をｂとした場合に、０.２≦ａ／（ａ＋ｂ）の関係が
満足されてなることのうち、少なくとも１つが満足され
てなるものである。コイルパターン上の磁性薄膜が前記
の厚さに形成されることで良好な性能係数Ｑが得られ、
コイル導体のアスペクト比が前記の範囲とされることで
コイル導体における温度上昇が抑制されるとともに、
０.２≦ａ／（ａ＋ｂ）の関係が満足されることにより
安定した高いインダクタンスと低い等価抵抗および良好
な性能係数Ｑが得られる。
【０００７】次に、前記構成において、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉの内の１種または２種以上を主成分とする平均結晶粒
径３０ｎｍ以下の微細結晶相と、ランタノイド系の希土
類元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうちの１
種または２種以上）と、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｗより選ばれる１種または２種以上の元素Ｍ
とＯまたはＮの化合物とを主成分とする非晶質相からな
る磁性薄膜が用いられてなることが好ましい。また更
に、前記磁性薄膜が、Ａa Ｍb Ｍ'c Ｌdなる組成式で示
されることを特徴とし、Ａは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうち
から選択される１種または２種以上を示し、Ｍは、ラン
タノイド系の希土類金属元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうちの１種または２種以上）およびＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選択され
る１種または２種以上の元素を示し、Ｍ'は、Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒの群から選択
される１種または２種以上の元素を示し、Ｌは、ＯとＮ
のうち、１種または２種を示し、組成比a，b，c，dは原
子％で、２０≦a≦８５、５≦b≦３０、０≦c≦１０、
１５≦d≦５５の関係を満足するものとすることが好ま
しい。これらの組織あるいは組成比の磁性薄膜を用いる
ことで、磁性薄膜自体が高比抵抗になり、高周波領域に
おける損失が減少し、従来材料が高周波数に対して有し
ていた制限が少なくなる。
ｉの内の１種または２種以上を主成分とする平均結晶粒
径３０ｎｍ以下の微細結晶相と、ランタノイド系の希土
類元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうちの１
種または２種以上）と、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｗより選ばれる１種または２種以上の元素Ｍ
とＯまたはＮの化合物とを主成分とする非晶質相からな
る磁性薄膜が用いられてなることが好ましい。また更
に、前記磁性薄膜が、Ａa Ｍb Ｍ'c Ｌdなる組成式で示
されることを特徴とし、Ａは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうち
から選択される１種または２種以上を示し、Ｍは、ラン
タノイド系の希土類金属元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうちの１種または２種以上）およびＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選択され
る１種または２種以上の元素を示し、Ｍ'は、Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒの群から選択
される１種または２種以上の元素を示し、Ｌは、ＯとＮ
のうち、１種または２種を示し、組成比a，b，c，dは原
子％で、２０≦a≦８５、５≦b≦３０、０≦c≦１０、
１５≦d≦５５の関係を満足するものとすることが好ま
しい。これらの組織あるいは組成比の磁性薄膜を用いる
ことで、磁性薄膜自体が高比抵抗になり、高周波領域に
おける損失が減少し、従来材料が高周波数に対して有し
ていた制限が少なくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１と図２は本発明に係る
第１の実施の形態を示すもので、この形態の薄型磁気素
子Ａは、上下の基板（基体）１、２の相対向する面にそ
れぞれ磁性薄膜３と絶縁膜４を積層し、上下の絶縁膜
４、４間に設けられたフレキシブルな基板（基体）５に
それを両側から挟んだ状態のコイル導体６、６を設けた
構造にされている。図２に前記コイル導体６からなるコ
イル７の平面形状を示すが、この例のコイル導体６は正
方形の角形のスパイラル型とされている。なお、このコ
イル導体の平面形状は図面に示すものに限らず、ミアン
ダ型、スパイラル型とミアンダ型の複合型等のいずれの
形状でも良い。
施の形態について説明する。図１と図２は本発明に係る
第１の実施の形態を示すもので、この形態の薄型磁気素
子Ａは、上下の基板（基体）１、２の相対向する面にそ
れぞれ磁性薄膜３と絶縁膜４を積層し、上下の絶縁膜
４、４間に設けられたフレキシブルな基板（基体）５に
それを両側から挟んだ状態のコイル導体６、６を設けた
構造にされている。図２に前記コイル導体６からなるコ
イル７の平面形状を示すが、この例のコイル導体６は正
方形の角形のスパイラル型とされている。なお、このコ
イル導体の平面形状は図面に示すものに限らず、ミアン
ダ型、スパイラル型とミアンダ型の複合型等のいずれの
形状でも良い。
【０００９】前記基板１、２はポリイミド等の樹脂製の
もの、あるいはセラミック製のものなどからなる絶縁性
の非磁性材料から構成されている。次に、前記磁性薄膜
３は、以下に説明する比抵抗の高い特殊な軟磁性材料か
ら形成されている。磁性薄膜３を構成する特殊な軟磁性
材料とは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選択される１種
または２種以上を元素Ａとし、ランタノイド系の希土類
金属元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうち
の１種または２種以上）およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選択される１種または２種以上
の元素をＭとし、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｉｒの群から選択される１種または２種以上
の元素をＭ'とし、ＯとＮのうち、１種または２種以上
の元素をＬと表記した場合に以下の組成式で示される。
Ａa Ｍb Ｍ'c Ｌd前記の組成式において組成比を示す
a，b，c，dは、原子％で、２０≦a≦８５、５≦b≦３
０、０≦c≦１０、１５≦d≦５５の関係を満足すること
が好ましい。 また、磁性薄膜が、前記の組成であっ
て、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの内の１種または２種以上を主成
分とする平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微結晶相と、元素
ＭとＯとの化合物または元素ＭとＮとの化合物を主成分
とする非晶質相からなるものであることがより好まし
い。
もの、あるいはセラミック製のものなどからなる絶縁性
の非磁性材料から構成されている。次に、前記磁性薄膜
３は、以下に説明する比抵抗の高い特殊な軟磁性材料か
ら形成されている。磁性薄膜３を構成する特殊な軟磁性
材料とは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選択される１種
または２種以上を元素Ａとし、ランタノイド系の希土類
金属元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうち
の１種または２種以上）およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選択される１種または２種以上
の元素をＭとし、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｉｒの群から選択される１種または２種以上
の元素をＭ'とし、ＯとＮのうち、１種または２種以上
の元素をＬと表記した場合に以下の組成式で示される。
Ａa Ｍb Ｍ'c Ｌd前記の組成式において組成比を示す
a，b，c，dは、原子％で、２０≦a≦８５、５≦b≦３
０、０≦c≦１０、１５≦d≦５５の関係を満足すること
が好ましい。 また、磁性薄膜が、前記の組成であっ
て、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの内の１種または２種以上を主成
分とする平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微結晶相と、元素
ＭとＯとの化合物または元素ＭとＮとの化合物を主成分
とする非晶質相からなるものであることがより好まし
い。
【００１０】更に詳しくは、磁性薄膜３の構成材料の組
成をＦｅe Ｍf Ｏgなる組成系とした場合に、組成比e,
f,gは、原子％で５０≦e≦７０、５≦f≦３０、１０≦g
≦４０の関係を満足するものとすることがより好まし
い。また、磁性薄膜３の構成材料の組成をＦｅhＭ'iＯj
なる組成系とした場合に、組成比h,i,jは、原子％で４
５≦h≦７０、５≦i≦３０、１０≦j≦４０の関係を満
足するものとすることがより好ましい。次に、Ｆｅk Ｍ
l Ｎmなる組成系とした場合において、組成比k,l,mは、
原子％で、６０≦k≦８０、１０≦l≦１５、５≦m≦３
０なるなる関係を満足するものがより好ましい。更に、
前記の絶縁膜４は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔ
ａ2Ｏ5等の絶縁材料からなる。
成をＦｅe Ｍf Ｏgなる組成系とした場合に、組成比e,
f,gは、原子％で５０≦e≦７０、５≦f≦３０、１０≦g
≦４０の関係を満足するものとすることがより好まし
い。また、磁性薄膜３の構成材料の組成をＦｅhＭ'iＯj
なる組成系とした場合に、組成比h,i,jは、原子％で４
５≦h≦７０、５≦i≦３０、１０≦j≦４０の関係を満
足するものとすることがより好ましい。次に、Ｆｅk Ｍ
l Ｎmなる組成系とした場合において、組成比k,l,mは、
原子％で、６０≦k≦８０、１０≦l≦１５、５≦m≦３
０なるなる関係を満足するものがより好ましい。更に、
前記の絶縁膜４は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔ
ａ2Ｏ5等の絶縁材料からなる。
【００１１】前記磁性薄膜の構成材料において、Ｆｅは
主成分であり、磁性を担う元素である。高飽和磁束密度
を得るためにＦｅは多いほど好ましいが、Ｆｅ-Ｍ-Ｏ系
では７０原子％以上あると比抵抗が小さくなり易く、Ｆ
ｅ-Ｍ-Ｎ系では８０原子％を超えると比抵抗が小さくな
り易い。一方、Ｆｅが本発明の範囲未満であると比抵抗
を大きくすることはできるものの、飽和磁束密度が小さ
くなってしまう。希土類元素、あるいは、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗの群から選択される元素Ｍ
は、軟磁気特性を得るために必要なものである。これら
は酸素あるは窒素と結合し易く、結合することで酸化物
あるいは窒化物を形成する。なお、酸素、窒素と結びつ
きやすい元素としてこれらの他にもＡｌ，Ｓｉ，Ｂを挙
げることができる。この酸化物あるいは窒化物の含有量
を調整することによって比抵抗を高めることができる。
また、元素Ｍ'は、耐食性を向上させ、磁歪を調整する
ために添加される元素であり、これらの目的のために
は、前記の範囲で含有させることが好ましい。
主成分であり、磁性を担う元素である。高飽和磁束密度
を得るためにＦｅは多いほど好ましいが、Ｆｅ-Ｍ-Ｏ系
では７０原子％以上あると比抵抗が小さくなり易く、Ｆ
ｅ-Ｍ-Ｎ系では８０原子％を超えると比抵抗が小さくな
り易い。一方、Ｆｅが本発明の範囲未満であると比抵抗
を大きくすることはできるものの、飽和磁束密度が小さ
くなってしまう。希土類元素、あるいは、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗの群から選択される元素Ｍ
は、軟磁気特性を得るために必要なものである。これら
は酸素あるは窒素と結合し易く、結合することで酸化物
あるいは窒化物を形成する。なお、酸素、窒素と結びつ
きやすい元素としてこれらの他にもＡｌ，Ｓｉ，Ｂを挙
げることができる。この酸化物あるいは窒化物の含有量
を調整することによって比抵抗を高めることができる。
また、元素Ｍ'は、耐食性を向上させ、磁歪を調整する
ために添加される元素であり、これらの目的のために
は、前記の範囲で含有させることが好ましい。
【００１２】前記の組成範囲とするならば、磁性薄膜と
して、４００〜２.０×１０5μΩ・ｃｍの範囲の高い比
抵抗を得ることができ、比抵抗を高めることで渦電流損
失を低減することができ、高周波透磁率の低下が抑制さ
れ、高周波特性が改善される。 また、特に、Ｈｆには
磁歪を抑制する作用があるものと考えられる。
して、４００〜２.０×１０5μΩ・ｃｍの範囲の高い比
抵抗を得ることができ、比抵抗を高めることで渦電流損
失を低減することができ、高周波透磁率の低下が抑制さ
れ、高周波特性が改善される。 また、特に、Ｈｆには
磁歪を抑制する作用があるものと考えられる。
【００１３】次に前記の構成において、前記磁性薄膜３
が、０.５μｍ以上、８μｍ以下の厚さに形成されてな
ることが好ましい。この範囲であれば、性能係数Ｑとし
て１.５以上を得ることができ、更に、膜厚が１μｍ以
上、６μｍ以下であれば、性能係数Ｑとして２以上を得
ることができ、いずれも良好な性能係数Ｑが得られる。
次に、前記コイルパターンを構成するコイル導体６の
厚さをｔ、幅をａとした場合のコイル導体６のアスペク
ト比ｔ／ａが、０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満
足されてなることが好ましい。コイル導体のアスペクト
比が前記の範囲とされることでコイル導体における温度
上昇が抑制される。更に、前記コイルパターンを構成す
るコイル導体６の幅をａ、コイルパターンにおける隣接
するコイル導体６、６間の間隔をｂとした場合に、コイ
ル導体の割合を示すａ／（ａ＋ｂ）が、０.２≦ａ／
（ａ＋ｂ）の関係を満足することが好ましい。０.２≦
ａ／（ａ＋ｂ）の関係が満足されることにより安定した
インダクタンスと低い等価抵抗および良好な性能係数Ｑ
が得られる。
が、０.５μｍ以上、８μｍ以下の厚さに形成されてな
ることが好ましい。この範囲であれば、性能係数Ｑとし
て１.５以上を得ることができ、更に、膜厚が１μｍ以
上、６μｍ以下であれば、性能係数Ｑとして２以上を得
ることができ、いずれも良好な性能係数Ｑが得られる。
次に、前記コイルパターンを構成するコイル導体６の
厚さをｔ、幅をａとした場合のコイル導体６のアスペク
ト比ｔ／ａが、０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満
足されてなることが好ましい。コイル導体のアスペクト
比が前記の範囲とされることでコイル導体における温度
上昇が抑制される。更に、前記コイルパターンを構成す
るコイル導体６の幅をａ、コイルパターンにおける隣接
するコイル導体６、６間の間隔をｂとした場合に、コイ
ル導体の割合を示すａ／（ａ＋ｂ）が、０.２≦ａ／
（ａ＋ｂ）の関係を満足することが好ましい。０.２≦
ａ／（ａ＋ｂ）の関係が満足されることにより安定した
インダクタンスと低い等価抵抗および良好な性能係数Ｑ
が得られる。
【００１４】前記構成の薄型磁気素子Ａを製造するに
は、基板１、２の一面に高抵抗（high-ρ）のＡ-Ｍ-Ｍ'
-Ｌ系の軟磁性合金薄膜からなる磁性薄膜３を形成す
る。前記磁性薄膜３を形成する手段については、本発明
者らが先に、特願平５―２３３８３３号（特開平６―３
１６７４８号）、特願平６―５７８９０号等において開
示しているが、基本的にはスパッタ、蒸着等の薄膜形成
法を用いる。
は、基板１、２の一面に高抵抗（high-ρ）のＡ-Ｍ-Ｍ'
-Ｌ系の軟磁性合金薄膜からなる磁性薄膜３を形成す
る。前記磁性薄膜３を形成する手段については、本発明
者らが先に、特願平５―２３３８３３号（特開平６―３
１６７４８号）、特願平６―５７８９０号等において開
示しているが、基本的にはスパッタ、蒸着等の薄膜形成
法を用いる。
【００１５】ここで例えば、スパッタ装置としてはＲＦ
２極スパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、
３極スパッタ、イオンビームスパッタ、対向ターゲット
式スパッタ等の既存のものを使用することができる。次
に、ＯまたはＮを磁性薄膜中に添加する方法としては、
Ａｒ等の不活性ガス中に酸素ガスまたは窒素ガスを混合
したＡｒ＋Ｏ2 またはＡｒ＋Ｎ2 混合雰囲気ガスでスパ
ッタを行なう反応性スパッタが有効である。また、Ｆ
ｅ、ＦｅＭ、あるいはＦｅＭ系の合金ターゲットの上
に、Ｆｅ、元素Ｍ、あるいはそれらの酸化物または窒化
物を配置した複合ターゲットを用いてＡｒ等の不活性ガ
ス中で作製することもできる。更に、スパッタターゲッ
トとしてＦｅターゲット上に、希土類元素、あるいはＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗなどからなるペレ
ットを配置した複合ターゲット等を用いてＡｒ等の不活
性ガス中で製作することもできる。これらの成膜法で得
られる前記組成系の磁性薄膜は成膜のままでは基本的に
非晶質相を主体、あるいは、結晶相と非晶質相の混在す
る組織を有する。
２極スパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、
３極スパッタ、イオンビームスパッタ、対向ターゲット
式スパッタ等の既存のものを使用することができる。次
に、ＯまたはＮを磁性薄膜中に添加する方法としては、
Ａｒ等の不活性ガス中に酸素ガスまたは窒素ガスを混合
したＡｒ＋Ｏ2 またはＡｒ＋Ｎ2 混合雰囲気ガスでスパ
ッタを行なう反応性スパッタが有効である。また、Ｆ
ｅ、ＦｅＭ、あるいはＦｅＭ系の合金ターゲットの上
に、Ｆｅ、元素Ｍ、あるいはそれらの酸化物または窒化
物を配置した複合ターゲットを用いてＡｒ等の不活性ガ
ス中で作製することもできる。更に、スパッタターゲッ
トとしてＦｅターゲット上に、希土類元素、あるいはＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗなどからなるペレ
ットを配置した複合ターゲット等を用いてＡｒ等の不活
性ガス中で製作することもできる。これらの成膜法で得
られる前記組成系の磁性薄膜は成膜のままでは基本的に
非晶質相を主体、あるいは、結晶相と非晶質相の混在す
る組織を有する。
【００１６】そして、所望の組成の磁性薄膜を成膜後、
３００〜６００℃に加熱して徐冷するアニール処理を施
して磁性薄膜中に微結晶相を析出させることもできる。
前記軟磁性薄膜にアニール処理を施して一部結晶相を析
出させても良いが、この結晶相の割合は５０％よりも少
なくすることが好ましい。結晶相の割合が５０％を超え
る場合は、高周波域での透磁率が低下する。ここで組織
中に析出する結晶粒は、粒径が数ｎｍ〜３０ｎｍ程度の
微細なもので、その平均粒径は１０ｎｍ以下であること
が好ましい。このような微細な結晶粒を析出させること
で、飽和磁束密度を高くすることができる。また、非晶
質相は比抵抗の増大に寄与するものと思われ、この非晶
質相の存在により比抵抗が増大し、ひいては高周波域に
おける透磁率の低下を防止できる。
３００〜６００℃に加熱して徐冷するアニール処理を施
して磁性薄膜中に微結晶相を析出させることもできる。
前記軟磁性薄膜にアニール処理を施して一部結晶相を析
出させても良いが、この結晶相の割合は５０％よりも少
なくすることが好ましい。結晶相の割合が５０％を超え
る場合は、高周波域での透磁率が低下する。ここで組織
中に析出する結晶粒は、粒径が数ｎｍ〜３０ｎｍ程度の
微細なもので、その平均粒径は１０ｎｍ以下であること
が好ましい。このような微細な結晶粒を析出させること
で、飽和磁束密度を高くすることができる。また、非晶
質相は比抵抗の増大に寄与するものと思われ、この非晶
質相の存在により比抵抗が増大し、ひいては高周波域に
おける透磁率の低下を防止できる。
【００１７】次に、前記磁性薄膜３上に絶縁膜４を成膜
法、メッキ法、スクリーン印刷法などの常法により形成
し、次いで、絶縁膜４上に成膜法、メッキ法、スクリー
ン印刷法などの常法により例えばスパイラル型のコイル
７になるようにコイル導体６を形成する。続いて基板５
の上下両面にそれぞれ前記コイル導体６を形成した基板
１、２を基板５を挟むように配置することで薄型磁気素
子Ａを得ることができる。
法、メッキ法、スクリーン印刷法などの常法により形成
し、次いで、絶縁膜４上に成膜法、メッキ法、スクリー
ン印刷法などの常法により例えばスパイラル型のコイル
７になるようにコイル導体６を形成する。続いて基板５
の上下両面にそれぞれ前記コイル導体６を形成した基板
１、２を基板５を挟むように配置することで薄型磁気素
子Ａを得ることができる。
【００１８】図１と図２に示す構造の薄型磁気素子Ａで
あるならば、一方のコイル導体６を１次コイル、他方の
面のコイル導体６を２次コイルとすることができ、薄型
磁気素子Ａをトランスとして利用することができる。特
に、前記の如く高周波での磁性薄膜３の優れた特性を有
効に利用することで、１ＭＨｚ以上のスイッチング周波
数で駆動する小型、薄型で高効率のＤＣ-ＤＣコンバー
タ用のトランス、リアクトル等に応用することができ
る。
あるならば、一方のコイル導体６を１次コイル、他方の
面のコイル導体６を２次コイルとすることができ、薄型
磁気素子Ａをトランスとして利用することができる。特
に、前記の如く高周波での磁性薄膜３の優れた特性を有
効に利用することで、１ＭＨｚ以上のスイッチング周波
数で駆動する小型、薄型で高効率のＤＣ-ＤＣコンバー
タ用のトランス、リアクトル等に応用することができ
る。
【００１９】また、従来の薄型磁気素子においてはコイ
ル周辺において大きな渦電流を発生して損失を生じた
が、前記比抵抗の高い磁性薄膜３を用いるこの例の薄型
磁気素子Ａの構造であるならば、高周波領域での渦電流
の発生が少なく損失の少ないものを提供できる。また、
薄型磁気素子Ａを低損失にできるので、薄型磁気素子Ａ
並びにそれを備えるトランスを大電力に耐える構造とす
ることができ、薄型化、小型化、軽量化を実現できる。
ル周辺において大きな渦電流を発生して損失を生じた
が、前記比抵抗の高い磁性薄膜３を用いるこの例の薄型
磁気素子Ａの構造であるならば、高周波領域での渦電流
の発生が少なく損失の少ないものを提供できる。また、
薄型磁気素子Ａを低損失にできるので、薄型磁気素子Ａ
並びにそれを備えるトランスを大電力に耐える構造とす
ることができ、薄型化、小型化、軽量化を実現できる。
【００２０】なお、磁性薄膜３を構成する前記組成系の
軟磁性材料の比抵抗は十分に高いものとなる。前記組成
系の磁性薄膜３の構成材料において、例えば、特開平６
―３１６７４８号に添付の表１に開示した通り、Ｆｅ
46.2Ｈｆ18.2Ｏ35.6なる組成の磁性薄膜であれば、比抵
抗ρとして１３３７０９μΩ・ｃｍの比抵抗を得ること
ができる。しかも、この組成の磁性薄膜の比抵抗値は熱
処理後のものであり、熱処理前において、１９４０００
μΩ・ｃｍの比抵抗を得ることができる。また、これの
他にも、ＦｅＨｆＯ系、ＦｅＺｒＯ系、ＦｅＮｂＯ系、
ＦｅＴａＯ系、ＦｅＴｉＯ系、ＦｅＶＯ系、ＦｅＷＯ
系、ＦｅＹＯ系、ＦｅＣｅＯ系、ＦｅＳｍＯ系、ＦｅＨ
ｏＯ系、ＦｅＧｄＯ系、ＦｅＴｂＯ系、ＦｅＤｙＯ系、
ＦｅＥｒＯ系において、組成の調整により２１５〜１７
６７μΩ・ｃｍ程度の比抵抗を容易に得ることができ
る。また、特願平６―５７８９０号に添付の表１と表２
に示すように、ＦｅＨｆＮ系においても２００〜４００
前後の比抵抗を容易に得ることができる。また、これら
の系の磁性薄膜において、ＦｅＭＯ系にあっては、特開
平６―３１６７４８号に添付の表１に開示した通り、
１.０〜１.５Ｔ（１０〜１５ｋＧ）の飽和磁束密度を得
ることができ、ＦｅＭＮ系にあっては、特願平６―５７
８９０号の表１に開示した通り、１Ｔ（１０ｋＧ）を超
える飽和磁束密度を容易に得ることができ、いずれの系
においても、フェライト等の飽和磁束密度５ｋＧに比べ
て遥かに高い１０ｋＧ以上の飽和磁束密度のものが容易
に得られる。
軟磁性材料の比抵抗は十分に高いものとなる。前記組成
系の磁性薄膜３の構成材料において、例えば、特開平６
―３１６７４８号に添付の表１に開示した通り、Ｆｅ
46.2Ｈｆ18.2Ｏ35.6なる組成の磁性薄膜であれば、比抵
抗ρとして１３３７０９μΩ・ｃｍの比抵抗を得ること
ができる。しかも、この組成の磁性薄膜の比抵抗値は熱
処理後のものであり、熱処理前において、１９４０００
μΩ・ｃｍの比抵抗を得ることができる。また、これの
他にも、ＦｅＨｆＯ系、ＦｅＺｒＯ系、ＦｅＮｂＯ系、
ＦｅＴａＯ系、ＦｅＴｉＯ系、ＦｅＶＯ系、ＦｅＷＯ
系、ＦｅＹＯ系、ＦｅＣｅＯ系、ＦｅＳｍＯ系、ＦｅＨ
ｏＯ系、ＦｅＧｄＯ系、ＦｅＴｂＯ系、ＦｅＤｙＯ系、
ＦｅＥｒＯ系において、組成の調整により２１５〜１７
６７μΩ・ｃｍ程度の比抵抗を容易に得ることができ
る。また、特願平６―５７８９０号に添付の表１と表２
に示すように、ＦｅＨｆＮ系においても２００〜４００
前後の比抵抗を容易に得ることができる。また、これら
の系の磁性薄膜において、ＦｅＭＯ系にあっては、特開
平６―３１６７４８号に添付の表１に開示した通り、
１.０〜１.５Ｔ（１０〜１５ｋＧ）の飽和磁束密度を得
ることができ、ＦｅＭＮ系にあっては、特願平６―５７
８９０号の表１に開示した通り、１Ｔ（１０ｋＧ）を超
える飽和磁束密度を容易に得ることができ、いずれの系
においても、フェライト等の飽和磁束密度５ｋＧに比べ
て遥かに高い１０ｋＧ以上の飽和磁束密度のものが容易
に得られる。
【００２１】
【実施例】高分子フィルムあるいはセラミックス等から
なる一辺１２ｍｍの正方形状の２枚の基板のそれぞれ
に、Ｆｅ55Ｈｆ11Ｏ34の組成の厚さ３μｍ、磁性薄膜を
形成し、更に磁性薄膜の上に厚さ１７μｍのＳｉＯ
2（あるいは高分子）からなる絶縁膜を介して図２に示
す角形スパイラル状の銅からなるコイルを形成し、これ
らをＳｉＯ2あるいは高分子からなる絶縁層の両側に図
１に示すように配置して薄型磁気素子試料を得た。スパ
イラル型のコイルはコイル全体幅Ｄを１０ｍｍ、巻数９
ターンとした。前記の製造工程において、コイル導体の
幅を０.４ｍｍ、コイル導体間の間隔を０.５ｍｍ、コイ
ル導体の厚さをｔとした場合に、周波数１０ＭＨｚの場
合の、１次側性能係数Ｑに対するコイル導体厚さ依存性
を測定した結果を図３に示す。 図３に示す結果から明
らかなように、磁性層の厚さを０.５μｍ以上、８μｍ
以下の範囲とするならば、１.５以上の１次側性能係数
Ｑを得ることができるとともに、磁性層の厚さを１μｍ
以上、６μｍ以下の範囲とするならば、２以上の１次側
性能係数Ｑを得ることができる。
なる一辺１２ｍｍの正方形状の２枚の基板のそれぞれ
に、Ｆｅ55Ｈｆ11Ｏ34の組成の厚さ３μｍ、磁性薄膜を
形成し、更に磁性薄膜の上に厚さ１７μｍのＳｉＯ
2（あるいは高分子）からなる絶縁膜を介して図２に示
す角形スパイラル状の銅からなるコイルを形成し、これ
らをＳｉＯ2あるいは高分子からなる絶縁層の両側に図
１に示すように配置して薄型磁気素子試料を得た。スパ
イラル型のコイルはコイル全体幅Ｄを１０ｍｍ、巻数９
ターンとした。前記の製造工程において、コイル導体の
幅を０.４ｍｍ、コイル導体間の間隔を０.５ｍｍ、コイ
ル導体の厚さをｔとした場合に、周波数１０ＭＨｚの場
合の、１次側性能係数Ｑに対するコイル導体厚さ依存性
を測定した結果を図３に示す。 図３に示す結果から明
らかなように、磁性層の厚さを０.５μｍ以上、８μｍ
以下の範囲とするならば、１.５以上の１次側性能係数
Ｑを得ることができるとともに、磁性層の厚さを１μｍ
以上、６μｍ以下の範囲とするならば、２以上の１次側
性能係数Ｑを得ることができる。
【００２２】図４は、磁性層厚を３μｍに設定し、隣接
するコイル導体６、６間の間隔をｂとした場合の薄型磁
気素子における、ａ／（ａ＋ｂ）で示されるコイル導体
幅の割合によるインダクタンスの値を１０ＭＨzにおい
て測定した結果を示し、図５は同等の構成の薄型磁気素
子のａ／（ａ＋ｂ）で示されるコイル導体幅の割合によ
る等価抵抗の値を１０ＭＨzにおいて測定した結果を示
し、図６はコイル導体幅の割合による性能係数Ｑの値を
１０ＭＨzにおいて測定した結果を示す。
するコイル導体６、６間の間隔をｂとした場合の薄型磁
気素子における、ａ／（ａ＋ｂ）で示されるコイル導体
幅の割合によるインダクタンスの値を１０ＭＨzにおい
て測定した結果を示し、図５は同等の構成の薄型磁気素
子のａ／（ａ＋ｂ）で示されるコイル導体幅の割合によ
る等価抵抗の値を１０ＭＨzにおいて測定した結果を示
し、図６はコイル導体幅の割合による性能係数Ｑの値を
１０ＭＨzにおいて測定した結果を示す。
【００２３】図４と図５と図６に示す結果から、コイル
導体幅の割合が０.２以上の場合に良好な等価抵抗が得
られ、高い性能係数Ｑを得ることができることが明らか
である。図４においてインダクタンスは、コイル導体幅
が広くなるにつれて若干減少傾向を示すが、これはコイ
ル導体によって磁束の流れが妨害されたためと考えられ
る。図５に示す等価抵抗をみると、コイル導体幅が狭い
ときに抵抗が高くなっているが、これはコイル導体自身
の断面積が小さいためである。コイル導体幅が広いほど
Ｑは高くなるが、これは等価抵抗の特性によるものであ
る。性能係数の値からみると、コイル導体幅の割合が
０.２以上の場合に好ましい範囲であることが明らかで
ある。
導体幅の割合が０.２以上の場合に良好な等価抵抗が得
られ、高い性能係数Ｑを得ることができることが明らか
である。図４においてインダクタンスは、コイル導体幅
が広くなるにつれて若干減少傾向を示すが、これはコイ
ル導体によって磁束の流れが妨害されたためと考えられ
る。図５に示す等価抵抗をみると、コイル導体幅が狭い
ときに抵抗が高くなっているが、これはコイル導体自身
の断面積が小さいためである。コイル導体幅が広いほど
Ｑは高くなるが、これは等価抵抗の特性によるものであ
る。性能係数の値からみると、コイル導体幅の割合が
０.２以上の場合に好ましい範囲であることが明らかで
ある。
【００２４】図７は、厚さ２５μｍのポリイミドのフィ
ルム上に、図２に示すスパイラル形状であって、銅製の
コイル導体の厚さを３５μｍ、コイル導体の幅ａを０.
１５ｍｍ、０.２ｍｍ、０.３ｍｍ、０.４ｍｍ、０.５ｍ
ｍにそれぞれ設定した複数のコイル試料を作成し、それ
らについて通電試験を行ない、その際に生じた温度上昇
を熱電対で測定した結果を示し、図８は、銅製のコイル
導体の厚さを７０μｍに設定して同様の試験を行った結
果を示す。図７と図８に示す結果において、温度上昇が
５０℃以下であれば実用に供することができ、流す電流
も０.５〜１.０Ａ程度が実用的な範囲である。
ルム上に、図２に示すスパイラル形状であって、銅製の
コイル導体の厚さを３５μｍ、コイル導体の幅ａを０.
１５ｍｍ、０.２ｍｍ、０.３ｍｍ、０.４ｍｍ、０.５ｍ
ｍにそれぞれ設定した複数のコイル試料を作成し、それ
らについて通電試験を行ない、その際に生じた温度上昇
を熱電対で測定した結果を示し、図８は、銅製のコイル
導体の厚さを７０μｍに設定して同様の試験を行った結
果を示す。図７と図８に示す結果において、温度上昇が
５０℃以下であれば実用に供することができ、流す電流
も０.５〜１.０Ａ程度が実用的な範囲である。
【００２５】以上のことから鑑みると、厚さ３５μｍの
銅製の導体コイルであるならば、コイル導体幅ａを０.
３ｍｍ以上、１.０ｍｍ以下の範囲で選択することが可
能であり、厚さ７０μｍの銅製の導体コイルであるなら
ば、コイル導体幅ａを０.２ｍｍ以上、１.００ｍｍ以下
の範囲で選択することができる。よって、ｔ／ａで示さ
れるアスペクト比を厚さ３５μｍの銅製の導体コイルで
あるならば、０.０５以上、０.１２以下の範囲、厚さ７
０μｍの銅製の導体コイルであるならば０.０７以上、
０.３５以下の範囲であることが好ましいことがわか
る。よって、厚さ３５μｍと７０μｍのいずれの導体コ
イルにおいても、アスペクト比０.０３５以上、０.１２
以下の範囲内であれば、発熱を低く抑えることができる
ことが判明した。
銅製の導体コイルであるならば、コイル導体幅ａを０.
３ｍｍ以上、１.０ｍｍ以下の範囲で選択することが可
能であり、厚さ７０μｍの銅製の導体コイルであるなら
ば、コイル導体幅ａを０.２ｍｍ以上、１.００ｍｍ以下
の範囲で選択することができる。よって、ｔ／ａで示さ
れるアスペクト比を厚さ３５μｍの銅製の導体コイルで
あるならば、０.０５以上、０.１２以下の範囲、厚さ７
０μｍの銅製の導体コイルであるならば０.０７以上、
０.３５以下の範囲であることが好ましいことがわか
る。よって、厚さ３５μｍと７０μｍのいずれの導体コ
イルにおいても、アスペクト比０.０３５以上、０.１２
以下の範囲内であれば、発熱を低く抑えることができる
ことが判明した。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の薄型磁気素
子は、コイルパターン上の磁性薄膜を０.５〜８μｍの
厚さに形成したので、良好な性能係数Ｑを得ることがで
きる。また、コイルパターンを構成するコイル導体の厚
さをｔ、幅をａとした場合のコイル導体のアスペクト比
ｔ／ａを０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満足させ
ることでコイル導体における温度上昇を抑制することが
でき、発熱量の少ない通電電流を大きくできる薄型磁気
素子を提供することができる。また、０.２≦ａ／（ａ
＋ｂ）の関係を満足することにより安定した高いインダ
クタンスと低い等価抵抗および良好な性能係数Ｑを有す
る薄型磁気素子を得ることができる。
子は、コイルパターン上の磁性薄膜を０.５〜８μｍの
厚さに形成したので、良好な性能係数Ｑを得ることがで
きる。また、コイルパターンを構成するコイル導体の厚
さをｔ、幅をａとした場合のコイル導体のアスペクト比
ｔ／ａを０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満足させ
ることでコイル導体における温度上昇を抑制することが
でき、発熱量の少ない通電電流を大きくできる薄型磁気
素子を提供することができる。また、０.２≦ａ／（ａ
＋ｂ）の関係を満足することにより安定した高いインダ
クタンスと低い等価抵抗および良好な性能係数Ｑを有す
る薄型磁気素子を得ることができる。
【００２７】次に、前記構成において、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉの内の１種または２種以上を主成分とする平均結晶粒
径３０ｎｍ以下の微細結晶相と、ランタノイド系の希土
類元素と、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗよ
り選ばれる１種または２種以上の元素ＭとＯまたはＮの
化合物とを主成分とする非晶質相からなる磁性薄膜を用
いることができる。また更に、前記磁性薄膜を、Ａa Ｍ
b Ｍ'c Ｌdなる組成式で示されることを特徴とし、Ａ
は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選択される１種または
２種以上を示し、Ｍは、ランタノイド系の希土類金属元
素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群か
ら選択される１種または２種以上の元素を示し、Ｍ'
は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ
の群から選択される１種または２種以上の元素を示し、
Ｌは、ＯとＮのうち、１種または２種を示し、組成比
a，b，c，dは原子％で、２０≦a≦８５、５≦b≦３０、
０≦c≦１０、１５≦d≦５５の関係を満足するものとす
ることが好ましい。これらの組織あるいは組成比の磁性
薄膜を用いることで、磁性薄膜自体が高比抵抗になり、
高周波領域における損失が減少する。従って本発明の薄
型磁気素子を高いスイッチング周波数で駆動する小型、
薄型で高効率のＤＣ-ＤＣコンバータ用のトランス、リ
アクトル等に応用することができる。
ｉの内の１種または２種以上を主成分とする平均結晶粒
径３０ｎｍ以下の微細結晶相と、ランタノイド系の希土
類元素と、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗよ
り選ばれる１種または２種以上の元素ＭとＯまたはＮの
化合物とを主成分とする非晶質相からなる磁性薄膜を用
いることができる。また更に、前記磁性薄膜を、Ａa Ｍ
b Ｍ'c Ｌdなる組成式で示されることを特徴とし、Ａ
は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選択される１種または
２種以上を示し、Ｍは、ランタノイド系の希土類金属元
素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群か
ら選択される１種または２種以上の元素を示し、Ｍ'
は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ
の群から選択される１種または２種以上の元素を示し、
Ｌは、ＯとＮのうち、１種または２種を示し、組成比
a，b，c，dは原子％で、２０≦a≦８５、５≦b≦３０、
０≦c≦１０、１５≦d≦５５の関係を満足するものとす
ることが好ましい。これらの組織あるいは組成比の磁性
薄膜を用いることで、磁性薄膜自体が高比抵抗になり、
高周波領域における損失が減少する。従って本発明の薄
型磁気素子を高いスイッチング周波数で駆動する小型、
薄型で高効率のＤＣ-ＤＣコンバータ用のトランス、リ
アクトル等に応用することができる。
【図１】 本発明に係る薄型磁気素子の一例の構造を示
す断面図。
す断面図。
【図２】 図１に示す薄型磁気素子に設けられているコ
イル導体の平面図。
イル導体の平面図。
【図３】 薄型磁気素子試料の１次側性能係数の磁性層
厚依存性を示す図。
厚依存性を示す図。
【図４】 薄型磁気素子試料のインダクタンスと導線幅
の関係を示す図。
の関係を示す図。
【図５】 薄型磁気素子試料の等価抵抗と導電幅の関係
を示す図。
を示す図。
【図６】 薄型磁気素子試料の性能係数Ｑと導電幅の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図７】 コイル導体幅３５μｍの場合の薄型磁気素子
試料の通電電流と温度上昇との関係を示す図。
試料の通電電流と温度上昇との関係を示す図。
【図８】 コイル導体幅７０μｍの場合の薄型磁気素子
試料の通電電流と温度上昇との関係を示す図。
試料の通電電流と温度上昇との関係を示す図。
Ａ 薄型磁気素子 １、２、５ 基板（基体） ３ 磁性薄膜 ４ 絶縁膜 ６ コイル導体 ７ コイル ａ コイル導体の幅 ｂ コイル導体間の間隔 ｔ コイル導体の厚さ Ｄ コイル全体幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 長谷川 直也 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
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも基体の一方の面に形成された
コイルパターンと、このコイルパターン上に形成された
磁性薄膜とが具備されてなり、 前記磁性薄膜が０.５μｍ以上、８μｍ以下の厚さに形
成されてなることと、 前記コイルパターンを構成するコイル導体の厚さをｔ、
幅をａとした場合のコイル導体のアスペクト比ｔ／ａ
が、０.０３５≦ｔ／ａ≦０.３５の関係を満足されてな
ることと、 前記コイルパターンを構成するコイル導体の幅をａ、コ
イルパターンにおける隣接するコイル導体間の間隔をｂ
とした場合に、０.２≦ａ／（ａ＋ｂ）の関係が満足さ
れてなることのうち、少なくとも１つが満足されてなる
ことを特徴とする薄型磁気素子。 - 【請求項２】 Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの内の１種または２種
以上を主成分とする平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微細結
晶相と、ランタノイド系の希土類元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうちの１種または２種以上）
と、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗより選ば
れる１種または２種以上の元素ＭとＯまたはＮの化合物
とを主成分とする非晶質相からなる磁性薄膜が用いられ
てなることを特徴とする請求項１に記載の薄型磁気素
子。 - 【請求項３】 前記磁性薄膜が、Ａa Ｍb Ｍ'c Ｌdなる
組成式で示されることを特徴とする請求項１または２に
記載の薄型磁気素子。ただし、Ａは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ
のうちから選択される１種または２種以上を示し、Ｍ
は、ランタノイド系の希土類金属元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕのうちの１種または２種以上）お
よびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選
択される１種または２種以上の元素を示し、Ｍ'は、Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒの群か
ら選択される１種または２種以上の元素を示し、Ｌは、
ＯとＮのうち、１種または２種を示し、組成比a，b，
c，dは原子％で、２０≦a≦８５、５≦b≦３０、０≦c
≦１０、１５≦d≦５５の関係を満足するものとする。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の薄型磁
気素子が基体の両側に備えられてなることを特徴とする
トランス。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8210308A JPH1055916A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 薄型磁気素子およびトランス |
| US08/904,058 US6140902A (en) | 1996-08-08 | 1997-07-31 | Thin magnetic element and transformer |
| DE69710971T DE69710971T2 (de) | 1996-08-08 | 1997-08-05 | Dünnschicht magnetisches Element und Transformator |
| EP97305953A EP0823714B1 (en) | 1996-08-08 | 1997-08-05 | Thin magnetic element and transformer |
| KR1019970037662A KR100255485B1 (ko) | 1996-08-08 | 1997-08-07 | 박형 자기소자 및 트랜스 |
| US09/565,285 US6351204B1 (en) | 1996-08-08 | 2000-05-02 | Thin magnetic element and transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8210308A JPH1055916A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 薄型磁気素子およびトランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055916A true JPH1055916A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16587265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8210308A Pending JPH1055916A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 薄型磁気素子およびトランス |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6140902A (ja) |
| EP (1) | EP0823714B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1055916A (ja) |
| KR (1) | KR100255485B1 (ja) |
| DE (1) | DE69710971T2 (ja) |
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| US10347419B2 (en) | 2016-05-25 | 2019-07-09 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Coil electronic component and method for manufacturing the same |
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