JPH11273951A - 磁気部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 磁気部品２０は、絶縁体２１に取り囲ま
れた導電体巻線２２ａ、２２ｂを有する。更に、磁気部
品は、両側に磁気プレート２３ａ、２３ｂを有する。こ
の磁気プレートは、従来のプリント配線板加工技術を用
いて設けられる。磁気プレートは、該磁気プレートの形
状を設定することによって制御されるようにして、磁気
部品のインピーダンスを向上させる。例えば、磁気プレ
ートは、多数の区分に分割することができる。また、両
側の磁気プレートは、めっきスルーホールによって互い
に接続され、閉じたコアを構成することができる。 【効果】 優れたインダクタンス特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル（inducto
r）及び変成器等の磁気部品の構造、及びそれらを製造
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、これらの磁気部品は、種々の
形状にワイヤを巻き付けることにより製造されている。
しかしながら、このような方法は、多大の労力を要し、
かつ反覆性が困難であるため、公差が大きくなってい
る。

【０００３】また、平坦な材料を用いて磁気部品を製造
することが知られている。例えば、米国特許第３，８９
８，５９５号明細書（カニンガム・コーポレイション
（Cunningham Corporation））には、基板に鋼箔を積層
し、リードリレー、コイル、変成器のコア形状を形成す
るべくパターニングすることが開示されている。巻線
は、めっき導電体スルーホールによりコア層の上下の導
電体トラックを接続することによって形成されている。
また、欧州特許第ＥＰ７５６２９８号明細書（オートス
プライス・システムズ（Autosplice Systems））には、
絶縁層を切除して、その中に環状コアを付加する凹所を
設けるようにする磁気部品の製造方法が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、平坦な材料を
用いる手法は極めて複雑になると考えられる。例えば、
２つのめっきスルーホールが、各ターン毎に必要とされ
る。製造パラメータの選択により磁気部品の特性を設定
するという方法では、僅かな柔軟性しか無いと考えられ
る。

【０００５】本発明の目的は、良好な性能・特性を発揮
し、比較的平坦な形態を有する磁気部品の構造を提供す
ることにある。

【０００６】本発明の別の目的は、配線板に容易に一体
化することができる磁気部品を提供することにある。

【０００７】また、本発明の別の目的は、従来の多層プ
リント配線板製造技術を利用した磁気部品の製造方法を
提供することにある。

【０００８】更に本発明の別の目的は、設計及び製造パ
ラメータによって設定される動作特性の選択における柔
軟性を改善することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、部品の
巻線パターンに従った形状の平坦な導電体と、前記導電
体上の絶縁層と、前記絶縁層上の磁気プレートとを有す
ることを特徴とする磁気部品が提供される。

【００１０】この磁気部品は、優れたインダクタンス特
性を有する。

【００１１】或る実施例において、前記磁気部品は、前
記導電体の両側に絶縁層と磁気プレートとを備える。

【００１２】前記磁気プレートは、閉じたコアを構成す
るように磁性材料により互いに接続されていることが好
ましい。理想的には、前記磁気プレートは、めっきスル
ーホールによって互いに接続されていることが好まし
い。

【００１３】別の実施例においては、前記磁気プレート
は、複数の分離された区分から構成されている。

【００１４】また、或る実施例においては、前記両側の
対応する区分は、互いに接続されている。

【００１５】更に或る実施例においては、前記区分は、
ディスク状セクタの形状をなしている。

【００１６】また、或る実施例では、前記セクタは４分
円の形状をなす。更に別の実施例では、前記磁気プレー
トはＮｉＦｅ材料からなる。

【００１７】更に、本発明の別の実施例において、前記
磁気部品は、前記導電体の側部に絶縁体によって分離さ
れた複数の磁気プレートを有する。

【００１８】本発明の別の側面によれば、平坦な導電体
を部品の巻線パターンに設ける過程と、前記導電体上に
絶縁層を設ける過程と、磁気部品の特性を設定するべく
前記絶縁層上に磁気プレートを或るパターンに設ける過
程とからなることを特徴とする磁気部品の製造方法が提
供される。

【００１９】この方法により、優れたインダクタンス特
性を有する磁気部品が製造される。また、前記磁気プレ
ートをパターニングすることによって、前記磁気部品の
特性を、極めて容易にかつ予測し得るようにして設定す
ることができる。

【００２０】複数の導電体とそれに関連する絶縁層とを
形成し、パターニングした前記磁気プレートを外側の導
電体上に設けることが好ましい。

【００２１】或る実施例では、絶縁層及び磁気プレート
を前記導電体の両側に設ける。

【００２２】また、或る実施例では、前記磁気プレート
を、閉じたコアを構成するように磁性材料によって互い
に接続する。

【００２３】前記磁気プレートを、前記導電体から絶縁
されためっきスルーホールによって互いに接続すること
が好ましい。

【００２４】更に別の実施例では、前記磁気プレートは
複数の分離された区分を有する。

【００２５】前記区分は、ディスク状セクタの形状をな
すことが好ましい。

【００２６】前記磁気部品を一体化する多層配線板を製
造する過程において、前記導電体、前記絶縁層及び前記
磁気プレートを設けることが好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明は、以下に添付の図面を参
照しつつ例示的に後述する実施例の詳細な説明からより
明確に理解することができる。図１及び図２には、本発
明の磁気部品１が示されている。磁気部品１は、多層プ
リント配線板に一体化されている。磁気部品１は、それ
自体の構成のため、従来の多層プリント配線板製造技術
を用いて製造される。この製造技術は従来のものである
ので、本明細書における説明は省略するが、その代わり
に磁気部品１の構成について詳述するので、どのように
従来の多層回路製造技術は用いられるかは明らかにな
る。

【００２８】磁気部品１は、それぞれが図２に示すよう
な螺旋状の巻線形状をなす２つの平坦な導電体３
（ａ）、３（ｂ）を支持する所謂「プリプレグ」絶縁体
２を有する。絶縁体２により、導電体３（ａ）、３
（ｂ）の巻線は絶縁されている。また、磁気部品１は、
パターニングされた磁気プレート４（ａ）、４（ｂ）を
磁気部品１の上部及び底部に備えている。最後に、導電
体３（ａ）、３（ｂ）は、それぞれリード線５（ａ）、
５（ｂ）と、これらを互いに接続するスルーホール接続
部とを備える。導電体３（ａ）、３（ｂ）は、銅材料か
らなり、磁気部品１の巻線を構成する。

【００２９】磁気プレート４（ａ）、４（ｂ）は、Ｎｉ
Ｆｅ（所謂「パーマロイ」）材料からなる。

【００３０】磁気部品１は、導電体３（ａ）、３（ｂ）
と、絶縁層と、この後に磁性層４（ａ）、４（ｂ）とを
順に設けることによって製造される。これらの操作は、
図示されるような対称な構造が得られるように両方向に
行われる。しかしながら、前記構造は対称的でなくても
良く、磁気プレートを１つだけ有していても良い。従っ
て、最も簡単な構造では、前記磁気部品は、単一の導電
体と、この導電体上の単一の絶縁層と、この絶縁層上の
パターニングされた単一の磁気プレートを有するもので
あっても良い。また、前記磁気部品は、多数の導電体／
絶縁体層の対を有するものであっても良い。前記磁気部
品の構造全体は、該磁気部品の形状が得られるように、
単に各層を接合することにより、従来の多層プリント配
線板製造技術を用いて得られることが理解される。

【００３１】パターニングされた磁気プレート４
（ａ）、４（ｂ）が存在することにより、前記導電体巻
線の周りの磁束への低リラクタンス経路が設けられ、イ
ンダクタンスが向上する。前記磁気部品のインダクタン
ス特性は、各磁気プレートの形状を選択することによっ
て制御することができる。これは、簡単なめっき及びパ
ターニング工程によって行われるので、高度に能動的で
予測可能な制御レベルが簡単に得られる。

【００３２】図３において、磁気プレート１０は、多数
の分離された区分を備えるようにパターニングされてい
る。この方法によれば、導電体巻線を流れる電流と逆に
渦電流が流れるような閉回路は存在しない。このように
パターニングする目的は、渦電流が流れるのを防止し
て、周波数でのインダクタンス低減の防止をし易くする
ためである。

【００３３】図３に示す実施例では、磁気プレート１０
が、放射方向に延びるギャップ１２により分離された４
つの４分円セクタ１１から構成されている。分割する区
分の数を変更して、前記磁気部品のインダクタンス特性
を設定することができる。当然のことながら、区分の数
と設けた磁気プレートの面積と最適な形状間のトレード
オフは、各タイプの前記磁気部品について容易に見つけ
ることができる。

【００３４】本発明によれば、磁気プレートを絶縁体上
においてパターニングする構成により、前記磁気部品の
インダクタンス特性を設定できることが理解される。こ
のような形状は、多層プリント配線板製造技術の分野に
おいて周知である簡単なかつ従来のパターニング技術に
よって行うことができる。

【００３５】インダクタンス特性を設定するのに有用な
別の方法は、前記磁気部品の両側の磁気プレートを互い
に接続することによって閉じたコアを構成することであ
る。このような手法が、図４〜図７に示されている。図
４には、絶縁体２１と、図１に示した磁気部品１に関す
るものような螺旋形状の対となった銅導電体２２
（ａ）、２２（ｂ）とから構成された磁気部品２０が示
されている。また、磁気部品２０は、磁性材料でめっき
スルーホール２４によって互いに接続された磁気プレー
ト２３（ａ）、２３（ｂ）を備える。

【００３６】前記磁気プレートを互いに接続することに
より、閉じた磁気経路が設けられ、このため開いたコア
構造よりも単位面積当たりより大きなインダクタンス値
が得られる。磁気部品２０の高周波特性は、図７に示す
ように、磁気プレートをパターニングすることによって
改善できる。図７には、図３に示した磁気プレート１０
のように４つの４分円から構成される磁気プレート３０
（ａ）、３０（ｂ）が示されている。磁気プレート３０
（ａ）、３０（ｂ）は、導電体巻線３１（ａ）、３１
（ｂ）と共に用いられる。

【００３７】本発明によれば、従来のプリント配線板加
工技術を用いることができるので、磁気部品を製造する
ための非常に簡単な方法を得られることが理解される。
また、本発明によれば、前記磁気プレートの形状を適当
に構成することにより、広い周波数範囲において動作特
性を選択することができるので、製造段階における良好
な制御が得られる。これは、従来のパターニング技術を
用いて実施することができる。特に、低周波数において
良好な結果が得られる。より高い周波数では、前記磁気
プレートの導電性のためにインダクタンスは低下する
が、磁気プレートのパターニングにより、磁性材料を有
しない磁気部品よりも良好な結果が認められる。また、
本発明によれば、比較的平坦な形態の磁気部品が得られ
る。

【００３８】次に、本発明の利点を、下記の表を参照し
つつ説明する。この表は、次の５つの試作部品のインダ
クタンスを測定した結果を示している。

【００３９】（ａ）磁性材料を有しない磁気部品、
（ｂ）図１に示す構成を有する磁気部品、（ｃ）図３に
示す区分を有する磁気部品、（ｄ）閉じたコアを有する
磁気部品、（ｅ）パターニングされた閉じたコアを構成
するように図７に示すような磁気プレートを有する磁気
部品である。

【００４０】上記全ての場合において、導電体巻線は、
１層当たり１３ターンの２層円形螺旋からなる。この螺
旋は、１００μｍのトラック幅及び間隙と、８．５mmの
外径とを有する。前記磁性層は、外径が１０mmの円形の
外径とされている。パターニングされた磁気部品は、そ
の上部磁性層と底部磁性層とが、４つの４分円に分割さ
れている。

【００４１】

【表１】

【００４２】１ｋＨｚでの結果は、前記磁性層をパター
ニングし、磁性体でめっきしたスルーホールを用いるこ
とがどの位有効であるかを示している。パターニングし
た閉じたコアについて、インダクタンスは、４．４μＨ
から９３μＨまで増加している。右側の列から明らかな
ように、インダクタンスは、周波数が高くなると低下す
るが、パターニングすることにより、磁性材料を有しな
い磁気部品に匹敵する程度の特性が達成される。従っ
て、この製造方法は、磁気部品の広い周波数領域に適用
可能である。

【００４３】本発明は、上述した実施例に制限されるも
のではない。前記磁気プレートは、従来の加工技術を用
いて、動作周波数について要求されるインダクタンスを
達成するために必要なあらゆる形状又は構成にすること
ができる。例えば、前記磁性層は、接合の代わりにラミ
ネーションのような適当な方法により設けることができ
る。また、互いに絶縁された多層の磁気プレートを、両
側に設けることもできる。これによって、広い周波数領
域に亘って高いインダクタンス値を得ることができる。
設計でのパターニングに加え、例えばレーザを用いるこ
とによって、インダクタンス値を調節するために更にパ
ターニングすることが可能である。この種のパターニン
グは、インダクタンスの許容度を改善するため、又は前
記磁気部品の回路内同調を行うために実施することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気部品の概略断面図。

【図２】図１の磁気部品の各部分をより詳細に示す平面
図。

【図３】本発明の磁気部品の別の磁気プレートを示す平
面図。

【図４】本発明の別の磁気部品の概略断面図。

【図５】図４の磁気部品の各部分をより詳細に示す平面
図。

【図６】図４の磁気部品の概略斜視図。

【図７】本発明の磁気部品の更に別の構造の各部分を示
す平面図。

【符号の説明】

１…磁気部品 ２…絶縁層 ３（ａ）、３（ｂ）…導電体 ４（ａ）、４（ｂ）…磁気プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テランス・オドネル アイルランド国コーク，バリンテンプル, エイボンデイル・パーク，ジ・エルムズ （番地なし) (72)発明者 シーン・シアン・オマサナ アイルランド国カウンティ・コーク，カ ブ，ラッシュブルック，ウッドランド・ビ ラズ・２

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品の巻線パターンに従った形状の平坦
   な導電体と、 前記導電体上の絶縁層と、 前記絶縁層上の磁気プレートとを有することを特徴とす
   る磁気部品。
2. 【請求項２】 前記導電体の両側に絶縁層と磁気プレー
   トとを備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気部
   品。
3. 【請求項３】 前記磁気プレートは、閉じたコアを構成
   するように磁性材料により互いに接続されていることを
   特徴とする請求項２に記載の磁気部品。
4. 【請求項４】 前記磁気プレートは、めっきスルーホー
   ルによって互いに接続されていることを特徴とする請求
   項３に記載の磁気部品。
5. 【請求項５】 前記磁気プレートは、複数の分離された
   区分から構成されていることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の磁気部品。
6. 【請求項６】 前記両側の対応する区分は、互いに接続
   されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに
   記載の磁気部品。
7. 【請求項７】 前記区分は、ディスク状セクタの形状を
   なすことを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気部
   品。
8. 【請求項８】 前記セクタは、４分円の形状をなすこと
   を特徴とする請求項７に記載の磁気部品。
9. 【請求項９】 前記磁気プレートは、ＮｉＦｅ材料から
   なることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の
   磁気部品
10. 【請求項１０】 前記導電体の側部に絶縁体によって分
    離された複数の磁気プレートを有することを特徴とする
    請求項１〜９のいずれかに記載の磁気部品。
11. 【請求項１１】 平坦な導電体を部品の巻線パターンに
    設ける過程と、 前記導電体上に絶縁層を設ける過程と、 磁気部品の特性を設定するべく前記絶縁層上に磁気プレ
    ートを或るパターンに設ける過程とからなることを特徴
    とする磁気部品の製造方法。
12. 【請求項１２】 複数の導電体とそれに関連する絶縁層
    とを形成し、パターニングした前記磁気プレートを外側
    の導電体上に設けることを特徴とする請求項１１に記載
    の磁気部品の製造方法。
13. 【請求項１３】 絶縁層及び磁気プレートを前記導電体
    の両側に設けることを特徴とする請求項１１又は１２に
    記載の磁気部品の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記磁気プレートを、閉じたコアを構
    成するように磁性材料によって互いに接続することを特
    徴とする請求項１３に記載の磁気部品の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記磁気プレートを、前記導電体から
    絶縁されためっきスルーホールによって互いに接続する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の磁気部品の製造方
    法。
16. 【請求項１６】 前記磁気プレートは、複数の分離され
    た区分を有することを特徴とする請求項１１〜１５のい
    ずれかに記載の磁気部品の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記区分は、ディスク状セクタの形状
    をなすことを特徴とする請求項１６に記載の磁気部品の
    製造方法。
18. 【請求項１８】 前記磁気部品を一体化する多層配線板
    を製造する過程において、前記導電体、前記絶縁層及び
    前記磁気プレートを設けることを特徴とする請求項１１
    〜１７のいずれかに記載の磁気部品の製造方法。
19. 【請求項１９】 複数の絶縁層により分離された複数の
    磁気プレートを設ける過程を更に有することを特徴とす
    る請求項１１〜１８のいずれかに記載の磁気部品の製造
    方法。