CN1169169C - 电感元件及使用该电感元件的缓冲电路 - Google Patents

Abstract

一种电感元件及其制造方法。在中空部的筒状骨架外周部上绕有每长10mm的圈数(N)为20以上500以下的绕组而构成线圈。中空部内***配置有厚4μm以上50μm以下且宽2mm以上40mm以下的单层或多层磁性薄带。线圈的每长10mm的圈数与磁性薄带的层数比在20以上500以下。磁性薄带配置在线圈的中空部内而具有开磁路结构或闭磁路回路。电感元件用作可饱电感器等，具有良好电感特性，绕线作业效率高而制造成本低。

Description

电感元件及 使用该电感元件的缓冲电路

技术领域

本发明涉及用于开关电源的缓冲电路和延迟元件等的电感元件及使用该电感元件的缓冲电路。

背景技术

电感元件被用于各种电路中。例如，在RCC方式等的开关电源中，使作为开关元件的MOS-FET的栅极信号延迟的电流延迟元件，可使用电感元件(可饱和电感器)。该电流延迟元件是使缓冲电容器作为谐振电容器功能、使MOS-FET作为零压开关的元件。

作为以往的电感元件，主要使用例如将软磁性合金薄带卷绕或层叠而形成的环形铁心的元件。在将这样的电感元件应用于上述的电流延迟元件的场合，通过将覆盖的导线多次卷绕在闭磁路结构的环形铁心上以获得规定的特性。

具有环形铁心的电感元件，基于其闭磁路结构在获得电感方面是有利的。但是，在由软磁性合金薄带构成的环形铁心上，不能容易地应用象由铁氧体烧结体构成的烧结铁心那样预先将导线卷绕在绝缘骨架上而将其分割的烧结铁心对接而形成闭磁路的结构。

为了将环形铁心应用于上述那样的线圈骨架结构，与U字形分割式铁心同样，需要在将铁心浸渍树脂后进行切断、再将其放入线圈骨架的工序。这样的加工工序，不仅降低元件的制造效率并使制造成本上升，还由于将环形铁心切断而导致磁特性的恶化。

由此，在使用由以往的软磁性合金薄带构成的环形铁心的场合，一般通过在环形铁心上直接绕线来构成电感元件。但是，在这样的结构中，对环形铁心绕线的作业效率低，还对绕线工序的自动化存在难度。因此，导致电感元件的制造成本增大。

在以往的电感元件中，为了减少向环形铁心的绕线圈数，对软磁性合金薄带采用高导磁率的材料，并使用使铁心有效截面积增大的铁心。即使在采用了这样的结构的情况下，也不能消除绕线效率低的问题，基本上遗留着生产率低的问题。

还有，在以往直接对环形铁心进行绕线的结构中，需要有能耐绕线的强度的铁心，因此对环形铁心进行树脂涂覆或将环形铁心放入树脂外壳中使用。这些工序也成为电感元件制造成本增大的主要原因。

如上所述，以往的电感元件，一般是在由磁性薄带的卷绕体或层叠体构成的环形铁心上进行绕线的结构。由于环形铁心上绕线的作业效率低。且绕线自动化存在难度，故使电感元件的制造成本增大。另外，为了赋于能耐绕线的强度而使用树脂涂覆或树脂外壳，这些就成为电感元件制造成本增大的主要原因。

发明内容

本发明的目的在于，提供在保持良好的电感特性的同时，通过提高绕线的作业效率、可大幅度地降低制造成本的电感元件与其制造方法。另外，本发明的另一目的在于，通过使用那样的电感元件，提供可提高特性和生产率的缓冲电路。

本发明技术方案1所述的电感元件，其特点是包括：线圈，具有线圈的长度每10mm的圈数N为20以上500以下的绕组，所述绕组具有两端开放的中空部；以及

铁心，具有厚度4μm以上50μm以下且宽度2mm以上40mm以下的磁性薄带，所述磁性薄带配置在所述中空部内且具有闭磁路结构，所述磁性薄带的两端磁性连接，

所述线圈的圈数N与所述磁性薄带的层数n之比N/n为20以上50以下。

本发明技术方案2所述的电感元件，其特点是，所述线圈的圈数(N)与所述磁性薄带的厚度(t(单位：μm))之比(N/t)为1以上100以下。本发明的电感元件，是根据通过将线圈的绕组作成两端部开放的筒形、并将其圈数取足够多，这样即使构成铁心的磁性薄带的截面积非常小、也可获得足够的电感特性的新见解所构成的。根据这样的见解，在本发明中，将线圈的圈数(N)与厚度4μm以上50μm以下的磁性薄带的层数(n)之比(N/n)取为20以上500以下。采用这样的感元件，尤其可获得作为可饱和电感的良好的特性。

在本发明的电感元件中，与以往的环形形状不同，采用两端部开放的绕组。因此，与以往的环形形状的电感元件相比，可大幅度提高绕线的作业效率。具体地说，可使线圈的绕线工序容易自动化。由此，可大幅度降低电感元件的制造成本。而且，基于所述的N/n比，可获得良好的电感特性。

作为本发明电感元件的具体形态，例举了使用具有中空部的筒状线圈骨架、在其外周部进行绕线、并将磁性薄带***筒状线圈骨架的中空部内的结构。在使用这样的线圈骨架的元件中，在将中空部的一端作成封闭结构的场合，磁性薄带具有开磁路结构。另外，在将中空部的两端作成开放结构的场合，通过将磁性薄带配置成贯通中空部、并将其两端部进行磁性连接，磁性薄带就具有闭磁路结构(闭磁路回路)。这样，本发明的电感元件可采用各种形态。

上述本发明的电感元件，作为例如开关电源的缓冲电路的电流延迟元件具有良好的特性。本发明的缓冲电路，特点是具有本发明的电感元件。在缓冲电路中，本发明的电感元件被用于与开关元件的驱动电路连接。

附图说明。

图1是表示本发明第1实施形态的电感元件结构的模式图，图1(a)是立体图，图1(b)是其仰视图。

图2是图1所示电感元件的剖视图。

图3是图1所示电感元件的等价电路图。

图4是表示本发明第2实施形态的电感元件结构的模式立体图。

图5是图4所示电感元件的剖视图。

图6是图4所示电感元件的等价电路图。

图7是表示本发明第2实施形态的电感元件的第1变形例的剖视图。

图8是表示将图7所示电路元件的主要部分放大的剖视图。

图9是表示本发明第2实施形态的电感元件的第2变形例的立体图。

图10是图9所示电感元件的剖视图。

图11是表示将本发明第2实施形态的电感元件容纳于外壳内状态的立体图。

图12是表示采用本发明的缓冲电路的开关电源的一结构例的电路图。

图13是表示本发明实施例1～4和比较例1～4的使用各电感元件的开关电源中的FET的栅极源极间的电压与漏极电流的波形图。

图14是表示本发明实施例5～9和比较例5～6的使用各电感元件的开关电源中的FET的栅极源极间的电压与漏极电流的波形图。

具体实施方式

以下，说明用于实施本发明的形态。

图1是表示本发明第1实施形态的电感元件的结构图。图1(a)表示电感元件的组装结构，图1(b)是其仰视图。图2是图1所示电感元件的剖视图，图3是图1所示电感元件的等价电路图。

在这些图中，1是具有中空部2的筒状线圈骨架，该线圈骨架1由绝缘体构成。线圈骨架1的构成材料，只要能确保绝缘性和耐热强度就可使用各种绝缘材料，例如可使用苯酚树脂。除了苯酚树脂以外，最好使用液晶树脂等作为线圈骨架的构成材料。

图1所示的线圈骨架1，具有长方形的截面形状，具有与该线圈骨架1的形状相应的中空部2。另外，线圈骨架1的形状也可以是椭圆形或圆形。设在线圈骨架1中的中空部2，其一端部开放而另一端部封闭。

中空部2的开放侧端部(开口部)2a，只要有用于***后述的磁性薄带的空间即可，其形状和大小不特别地加以限定。作为开口部2a的形状，最好采用容易将例如磁性薄带容纳于中空部2内的长方形槽。考虑到制造时的作业性和防止磁性薄带落下等，最好将开口部2a设在线圈骨架1的下面以外。另外，在线圈骨架1中为了固定磁性薄带或线圈绕组，既可安装在槽等中，也可含浸树脂等加以固定。

在线圈骨架1的外周面上绕有绕组3，由此构成线圈4。绕组3采用例如绝缘涂覆导线。这样的绕组3在线圈骨架1的外周面上被卷绕成线圈4的每长度10mm的圈数(N)为20以上500以下。

在这样的线圈4上，若每长度10mm的圈数(N)小于20时，将构成铁心的截面积非常小的磁性薄带作为铁心使用的场合，不能获得足够的电感特性。另一方面，若每长度10mm的圈数(N)超过500时，绕组3的密度变得过大，绕组3间的杂散电容增大而使电感特性下降。

绕组3通过被卷绕在具有中空部2的筒状线圈骨架1的外周面上，实质上具有两端开放的中空结构。即，构成了螺旋电磁线圈4。绕组3两端部间的长度设为Lw。这样的绕组3与以往的环形形状不同，例如通过使线圈骨架1旋转并进行卷绕，可容易地实行自动化。这可使绕线作业的效率大幅度地提高。

在绕有上述绕组3的线圈骨架1的中空部2内***配置有构成线圈4的铁心的磁性薄带5。配置在该中空部2内的磁性薄带5具有开磁路结构。具有开磁路结构的磁性薄带5的长度设为L。

磁性薄带5具有厚度为4μm以上50μm以下而宽度为2mm以上40mm以下的形状。若磁性薄带5的厚度超过50μm时涡电流损失等增大，尤其在高频区域的损失增大。若磁性薄带5的厚度小于4μm时，则制造性降低、表面的平滑性恶化，并有气孔(pin hole)等增加之虞。磁性薄带5的厚度最好取为10μm以上30μm以下。磁性薄带5的厚度最好取为10μm以上30μm以下。磁性薄带5的宽度因作成上述范围内，故可获得例如可减小***骨架时折弯等不良情况、操作性优越并提高制造效率、高频损失小的电感元件。

采用本发明，磁性薄带5即使单层也能充分发挥效果，但也可将多层磁性薄带5层叠使用。在使用多层的磁性薄带5时，各个磁性薄带5的形状作成上述数值的范围内。另外，配置在中空部2内的磁性薄带5，如图1所示，既可保持成平板状，也可作成与中空部2的形状配合等的变形形状。

而且，在本发明的电感元件中，将线圈4的每长度10mm的圈数(N)与磁性薄带5的层叠数(n)的比(N/n)设定在20以上500以下。通过将线圈4的圈数(N)与磁性薄带5的层叠数(n)的关系设定在上述的N/n比的范围内，即使在例如单层地使用厚度4μm以上50μm以下的磁性薄带5的场合，也可获得足够的电感特性。

也就是说，若N/n比小于20时，将截面积小的磁性薄带5作成铁心的本发明的电感元件不能确保足够的电感性特。另一方面，若N/n比超过500时，绕组3的密度变大而需迭绕，绕组3间的杂散电容增大，元件的电感量下降。N/n比最好是作成20以上250以下。

磁性薄带5的的层叠数(n)，只要满足上述的N/n比的范围而不特别加以限定，在谋求电感元件的小型化方面最好作成3层以下。另外，在磁性薄带5为单层的场合，层叠数(n)当然为1。

在本发明的电感元件中，除了上述的N/n比之外，最好将线圈4的每长度10mm的圈数(N)与磁性薄带5的厚度(t：μm)之比(N/t)作成1以上100[/μm]以下。通过满足这样的关系，可获得更好的电感特性。另外，在将多层的磁性薄带5层叠地使用时，厚度(t)设成多层的合计板厚。

也就是说，若N/t小于1时，在将截面积小的磁性薄带5作成铁心的本发明的电感元件中，难以确保足够的电感特性。另一方面，若N/t比超过100时，绕组3的密度变大而需迭绕，由于绕组3间的杂散电容增加，元件的电感就降低。N/t之比最好是设定为3以上20[/μm]以下。

另外，在磁性薄带5具有开磁路结构的场合，最好将磁性薄带的长度(L)与线圈4的绕组3的长度(Lw)之比(L/Lw)作成0.7以上1.6以下。若L/Lw之比小于0.7时，有不能确保足够的电感特性之虞。另外，当L/Lw之比超过1.6作成较大时，不仅不能获得其以上的效果，还有因漏磁等而产生副作用之虞。L/Lw之比更好的是作成0.8以上1.2以下。

对于磁性薄带5的构成材料，可采用结晶质软磁性合金、非晶质软磁性合金、具有微结晶结构的软磁性合金(以下，记作微结晶软磁性合金)等的各种软磁性材料。其中，对于本发明，尤其采用非晶质软磁性合金及微结晶软磁性合金为好。

作为结晶质软磁性合金，可例举坡莫合金。具体地说，最好使用Ni质量为55～85％、含Mo质量为7％以下、含Cu质量为2～27％、剩余部分实际上为Fe所构成的坡莫合金。由坡莫合金所构成的磁性薄带5，用例如溶解法形成合金薄板，对其进行热轧和冷轧，由此可获得作成规定厚度(4～50μm)的薄带。所获得的薄带利用在磁场中的热处理可调整磁特性。

在用非晶质软磁性合金构成磁性薄带5的场合，最好使用Co基非晶质合金、Fe基非晶质合金、Fe-Ni基非晶质合金等。作为Co基和Fe基的非晶质合金，

一般式：(M_1-aM’_a)_100-xX_x

(式中，M表示从Fe和Co选择的至少1种元素，M’表示从Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta、W等中选择的至少1种元素，X表示从B、Si、C、P等中选择的至少1种元素，a和x分别为原子百分率满足0≤a≤0.5、10≤x≤35的数目。

用上式可例示表示实际组成的合金。

作为M元素的Fe和Co是根据对于磁束密度、铁损、微小电流的灵敏度等所要求的磁特性对组成比率进行调整的。M′元素是用于热稳定性、耐腐蚀性、控制结晶化温度等所添加的元素，尤其是使用Cr、Mn、Zr、Nb、Mo等为好。X元素是为了获得非晶质合金所必须的元素。B是对合金的非晶质化有效的元素，Si不仅有利于非晶质相的形成、而且是对结晶化温度上升的有效元素。

又，作为Fe-Ni基非晶质合金，

一般式(Ni_1-bFe_b)_100-Y-Z-WM″_ySi_ZB_W

(式中，M″表示从V、Cr、Mn、Co、Nb、Mo、Ta、W、Zr等中选择的至少1种元素，b、y、z和w分别为原子百分率满足0.2≤b≤0.5、0.05≤y≤10、4≤z≤12、5≤w≤20、15≤z+w≤30的数目。)

用上式可例示表示实际组成的合金。

Fe-Ni基非晶质合金，通过将含Ni浓度高的Fe-Ni作为基，在获得良好的磁特性方面，可以制成比所述Co基非晶质合金要便宜的合金。M″元素是用于热稳定性、耐腐蚀性、控制结晶化温度所添加的元素，尤其是使用Cr、Mn、Co、Nb等为好。

由非晶质软磁性合金所构成的磁性薄带5，用例如液体急冷法制作。具体地说，将调整成规定组成比的合金素材通过从熔融状态以10⁵℃/秒以上的冷却速度进行急冷而可制得。利用这样的液体急冷法可获得厚度在4～50μm范围的非晶质合金薄带。非晶质合金薄带的厚度作成25μm以下的较好，更好的是在8～20μm的范围。通过控制薄带的厚度，可获得低损失的铁心。

作为适用于磁性薄带5的微结晶软磁性合金。

一般式：Fe_100-c-d-e-fCu_cA_dSi_eB_f

(式中，A表示从Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Ni、Co和Al中选择的至少1种元素，c、d、e和f分别为原子百分率满足0.01≤c≤4、0.01≤d≤10、10≤e≤25、3≤f≤12、17≤e+f≤30的数目。)

用上式可例举由实际组成的Fe基合金构成的、且具有平均粒径例如在50nm以下的微细结晶粒的合金。

这里，Cu是提高耐腐蚀性、防止晶粒粗大化的同时，对改善铁损及导磁率等的软磁特性是有效的元素。A元素对于结晶粒径的均匀化、减少磁致伸缩及磁异方性、温度变化的磁特性的改善等是有效的元素。微结晶结构，尤其最好是作成使粒径5～30nm的结晶粒以体积比在50～90％范围存在于合金中的形态。

由Fe基微结晶软磁合金构成的磁性薄带5，可用例如液体急冷法制作成非晶质合金薄带后，对于其结晶化温度在-50～+120℃范围的温度中进行1分钟～5小时的热处理，使微细结晶析出的方法，或用控制液体急冷法的急冷速度而使微细结晶直接析出的方法等来制得。通过对这样的微结晶软磁性合金薄带的宽度方向施加磁场并进行热处理，可获得规定的直流矩形比。

磁性薄带5的构成材料，可根据电感元件的使用用途适当选择使用。例如，为了获得导磁率高的可饱和电感器，最好使用Co基非晶质软磁合金。并且，若是小型的平滑扼流圈，最好使用Fe基微结晶软磁性合金或Fe基非晶质软磁性合金等。另外，对于磁性薄带5不进行热处理来使用，也可防止磁性薄带5的脆化。通过防止磁性薄带5的脆化，可减少采用例如图4所示的闭磁路回路结构时的磁性薄带5的损坏。

上述的磁性薄带5，被配置在线圈骨架1的中空部2内。由于中空部2的一端被封闭，故可将磁性薄带5保持在中空部2内。中空部2的开口2a，例如可用盖6封固。盖6可用热熔接、粘接等方法固定在线圈骨架1上。盖6也可用搭扣(snap)的方式固定。另外，也可用树脂等封闭来代替盖6的使用。通过封闭配置磁性薄带5后的中空部2的开口部2a，可对磁性薄带5进行固定并加以保护。因此，可使电感元件的特性稳定。

在与线圈骨架1的开口部2a相反的端面上，设有引线端子7。引线端子7使用2根例如涂了焊料的导体。引线端子7的间距，如可***于通常的电路板上那样，作成例如7.62mm。考虑到引线端子7在安装板上的固定，也可设有第3根引脚。引线端子7的形成位置，不限定于与中空部2的开口部2a相反侧的面，根据需要也可设在其它部位。

上述2根引线端子7，分别与绕组3的端部进行电气连接。在绕组3的端部剥去涂覆层后，用例如钎焊接合与引线端子7连接。从而，利用上述的各构成要素，构成本发明的电感元件8。

本实施形态的电感元件8，由于将绕组3卷绕在筒状线圈骨架1的外周部而构成线圈4，故与以往的环形形状的电感元件相比，可大幅度地提高对绕组3所需要的作业效率。另外，可使线圈4的绕线工序容易做到自动化。利用这些，可使电感元件8的制造成本大幅度降低。

而且，基于上述的N/n比及N/t比等，尽管使用截面积非常小的磁性薄带5作为铁心，电感元件8也具有足够的电感特性。尤其，采用电感元件8作为可饱和电感器可获得良好的特性。这样的电感元件8，可很好地适用于例如开关电源的缓冲电路的电流延迟元件等。另外，由于将与基板的连接端子相配合的引线端子7设在线圈骨架1上，故可提高电感元件8向基板进行安装工序的生产率。

还有，在上述实施形态中，说明了在线圈骨架1上具有绕有绕组3的线圈4的结构，但本发明的电感元件8不限于此。例如，即使通过卷绕自熔接性(日文：自己融着性)的绝缘涂覆导线，以单体制成筒形电磁线圈后，将磁性薄带作为铁心配置在该线圈的中空部内，也可构成本发明的电感元件。

上述的电感元件8，可用例如下述方法来制造。

首先，在具有中空部2的线圈骨架1的外周部，将绕组3卷绕成每长度10mm的圈数(N)为20以上500以下。绕线工序可自动化。绕组3的具体圈数(N)，根据所使用的磁性薄带5的厚度(t)进行设定，使圈(N)与磁性薄带5的层叠数(n)之比(N/n)在20以上500以下。

接着，在线圈骨架1的中空部2内配置磁性薄带5。并在线圈骨架1上设置引线端子7。将绕组3的端部与该引线端子7进行电连接。此后，将配置有磁性薄带5的中空部2的开口部2a用例如盖6封闭。由此，获得电感元件8。

采用这样的电感元件8的制造工序，由于在进行例如自动化的绕线工序后，可将磁性薄带5***线圈骨架1的中空部2内作为铁心，故可大幅度提高制造工序的效率。也就是说，可降低电感元件8的制造成本。在使用以往的环形铁心的电感元件中，在制造环形铁心后，必须对那样的环形铁心进行绕线，而在本发明中，可排除这样的效率低下的绕线工序。

下面，说明采用本发明第2实施形态的电感元件。

图4是表示第2实施形态的电感元件结构的立体图。图5是图4所示电感元件的剖视图，图6是图4所示电感元件的等效电路图。

在这些图示的电感元件9中，线圈骨架10具有两端开放的中空部11。在内架10的外周部，与前述的第1实施形态同样，卷绕着绕组3。磁性薄带12贯通配置在线圈骨架10的中空部11中，并且磁性薄带12的两端部在线圈骨架10的外侧被磁性连接。也就是说，磁性薄带12通过中空部11形成将绕组3的一部分内包的闭磁路回路。

另外，磁性薄带12的形状和构成材料、线圈4的每长度10mm的圈数(N)、线圈4的圈数(N)与磁性薄带5的层数(n)之比(N/n)、线圈4的圈数(N)与磁性薄带5的厚度(t)之比(N/t)等的详细条件，与前述的第1实施形态的相同。还有，在线圈骨架10上与第一实施形态同样地设有引线端子7，绕组3的各端部与引线端子7电气连接着。

用于形成闭磁路回路的磁性薄带12的端部相互间的连接，可通过例如使磁性薄带12的一端部的表面与另一端部的背面一部分重合地进行层叠，再将该层叠部分用例如胶带13固定来实施。对于磁性薄带12的端部相互间的连接，只要能构成闭磁路回路，可采用各种固定方法。例如，可采用由粘接剂或粘接带的固定、焊接固定、熔接等方法。在使用2层以上的磁性薄带12的场合，将层叠的磁性薄带12***中空部11中，将其端部相互间进行连接。

在磁性薄带12形成闭磁路回路的场合，磁性薄带12的长度最好设定为，将端部相互连接的环状磁性薄带12的一周长度设定为平均磁路长度(Lc)时，其平均磁路长度(Lc)与线圈4的绕组3的长度(Lw)之比(Lc/Lw)在6以下。当Lc/Lw之比大于6时看不到电感特性的提高，磁性薄带12就产生浪费。磁性薄带12与绕组3之间的间隔尽量做得小为好。

用于形成闭磁路回路的磁性薄带12的连接部14，如图4和图5所示，可以配置在线圈骨架10的外侧，也可以如图7所示，连接部14最好配置在线圈骨架10的中空部11内。如图8所示，由于将磁性薄带12的一端部的表面12a与另一端部的背面12b层叠地构成连接部14，故在连接部14中，磁性薄带12的截面积就变为2倍。通过将这样的部分配置在中空部11内，可进一步提高电感特性。

也就是说，在筒形(螺旋管形)电磁型的线圈4中流过电流时，所产生的磁场强烈地影响着线圈4的内部。因此，在线圈4内部的中空部11内，通过配置磁性薄带12的截面积变成2倍的连接部14，可更进一步提高电感特性。

连接部14中的磁性薄带12的层叠长度，换言之连接部14的长度(Lg)最好作成磁性薄带12的平均磁路长度(Lc)的60％以下。若将连接部14的长度(Lg)设定得过长时，就会降低线圈4的装配性。另外，在获得上述电感特性提高的效果方面，最好将连接部14的长度(Lg)作成磁性薄带12的平均磁路长度(Lc)的10％以上。

用于形成闭磁路回路的磁性薄带12的连接结构，不限于图4所示的将端部的表背面层叠的结构。也可如图9和图10表示磁性薄带12的其它连接结构。这些图示的线圈骨架10，具有在一端部的侧面与中空部11连通的狭槽15。磁性薄带12的一端部经过狭槽15返回至中空部11内，磁性薄带12的两端部的表面相互间磁性连接着。由此，也可形成闭磁路回路。这种情况，由于利用磁性薄带12具有的应力可保持接触，故可省去利用粘接剂等的固定。

在具有闭磁路结构的磁性薄带12的电感元件9中，为了保持与外部的绝缘性，最好采用容纳于例如图11所示的箱型的绝缘性外壳16内、或利用环氧树脂进行树脂封固的结构。

上述的电感元件12，可采用如下的方法制造。

首先，在具有中空部11的线圈骨架10的外周部上，进行每长度10mm的圈数(N)为20以上500以下的绕组3的卷绕。绕线工序可自动化。绕组3的具体圈数(N)，根据所使用的磁性薄带12的厚度(t)设定，使圈数(N)与磁性薄带12的层叠数(n)之比(N/n)为20以上500以下。

接着，将磁性薄带12贯通于线圈骨架10的中空部11，并在线圈骨架10的外侧使磁性薄带12的端部相互间连接形成闭磁路回路。磁性薄带12的连接部14，最好使其移动至位于线圈骨架10的中空部11内。由此，获得电感元件9。另外，在线圈骨架10上设有引线端子7。使绕组3的端部与该引线端子7电气连接。此后，采用绝缘性外壳16或用树脂封固，以确保电感元件9的绝缘性。由此，获得电感元件9。另外，可预先将引线端子7设在线圈骨架10上后，适当变更进行绕线处理等的各工序的顺序。

在上述第2实施形态的电感元件9中，也由于将绕组3卷绕在筒状的线圈骨架10的外周部以构成线圈4，故可大幅度提高对于绕组3所需作业的效率。另外，还容易使线圈4的绕线工序自动化。因此，可大幅度降低电感元件9的制造成本。

而且，基于前述的N/n之比和N/t之比等，尽管使用截面积非常小的磁性薄带5作为铁心，也可获得足够的电感特性。尤其，采用电感元件9作为可饱和电感器可获得良好的特性。还有，在第2实施形态的电感元件9中，由于磁性薄带12连接成闭磁路回路状，故具有可将与其它元件的干扰防患于未然的优点。

并且，采用上述的电感元件9的制造工序，由于在实施例如自动化的绕线工序之后，可将磁性薄带12***线圈骨架10的中空部11中作为铁心，故可使制造工序的效率大幅度提高。即，可降低电感元件9的制造成本。

下面，说明本发明的缓冲电路的实施形态。

本发明的缓冲电路，是具有前述的本发明的电感元件(8、9)的结构，该电感元件(8、9)与开关元件的驱动电路连接使用。图12是表示使用本发明的缓冲电路的自激反馈式的开关电源的一构成例的电路图。

图12中，在输入端子21、22之间，串联连接变压器23的初级绕组24和作为开关元件的FET25。在变压器23中设有作成FET25的驱动电路的、FET25的栅极电路驱动用的绕组26。也就是说，绕组26是用于使FET25自激振荡而卷绕的变压器23的正反馈绕组。在FET25的栅极电路与FET驱动用绕组26之间，串联连接着可饱和电感器27、电阻器28、电容器29，由这些构成了缓冲电路30。

电阻器28是向FET25给予适当的驱动电流的元件，并且电容器29是用于谋求提高FET25的驱动特性而可任意连接的元件。最好是将它们分别与可饱和电感器27串联连接使用。而且，作为缓冲电路30中的可饱和电感器27，可使用本发明的电感元件(8、9).

在变压器23的初级绕组24与输入端子22之间串联连接着吸收在变压器23的初级绕组24中产生的浪涌电压的缓冲电容器31。并且，与缓冲电容器31串联连接着缓冲电阻器32，使充电电流i的变化速度di/dt下降。另外，在变压器23的次级绕组33一侧，与以往的开关电源相同，连接着整流元件34和电容器35作为输出平滑电路。

在上述的开关电源中，采用了本发明的电感元件(8、9)的可饱和电感器27有效地发挥着作为使FET25的栅极信号延迟的电流延迟元件的功能。因此，可使FET25成为良好的零压开关。由此，可简便而有效地实现作为开关元件的FET25的浪涌电流的降低和作为电源的效率的提高。

下面，叙述本发明的具体实施例及其评价结果。

实施例1～4、比较例1～4

首先，作为图1所示的线圈骨架1，备好具有高度15mm、宽度6mm、进深1.5mm的矩形形状，并由液晶树脂(液晶聚合物)构成的构件。该线圈骨架1的开口部2a的形状为5×0.3mm，并具有深度14mm的中空部2。另外，在与开口部2a相反侧的线圈骨架1的端面上，压入2根涂了焊料的0.6mm方截面的导体作为引线端子7。引线端子7的间距，如可***通常的电路板那样作成7.62mm。

在上述线圈骨架1上将直径0.1mm的聚氨脂导线分别以50圈(实施例1)、100圈(实施例2)、200圈(实施例3)、100圈(实施例4)卷绕成绕组3。线圈4的绕组长度Lw作成12mm的一定值。200圈的绕组3作成在中途折返。这些绕组3通过使线圈骨架1旋转来进行卷绕，故可容易地实行自动化。绕组3的两端剥去涂覆层并分别与2根引线端子7钎焊接合。具体地说，将绕组端部绕扎在引线端子7上后，通过浸在焊锡缸中使涂覆层熔融并进行钎焊接合。

接着，准备厚度18μm、宽度4.5mm的Co基非晶质合金薄带作为磁性薄带5，将其单层使用。磁性薄带5的长度L，在实施例1中与绕组长度Lw相同作成12mm，将其从线圈骨架1的开口部2a***中空部2内。在实施例2中，将磁性薄带5的长度L作成绕组长度Lw的0.3倍，在实施例3中，将磁性薄带5的长度L作成绕组长度Lw的0.6倍，在实施例4中，将磁性薄带5的长度L作成绕组长度Lw的2倍，并分别从线圈骨架1的开口部2a***中空部2内。对于实施例1～3，用由绝缘体构成的盖6将开口部2a关闭，并加以热熔接。对于实施例4，由于磁性薄带的长度较长，故在开口部上不使用盖。

将上述实施例1～4的各电感元件用作图12所示的开关电源的可饱和电感器27，测定评价作为延迟元件的特性。具体地说，将输入设为140VDC、将负载条件设为24V、1.5A，观测各自的延迟效果和电源效率。

另外，作为与本发明比较的比较例1，对未***电感元件的开关电源的特性与实施例同样地进行测定评价。还有，将使用在环状的铁氧体磁环(4×1.5×6mm)上绕有8圈绕组的电感器的情况作为比较例2，将使用在圆棒状的铁氧体上绕有50圈绕组的直线状电感器的情况作为比较例3，将使用可饱和电感器的情况作为比较例4，而所述可饱和电感器是将Co基非晶质合金薄带卷绕成外形4mm、内径2mm、高度6mm，并将其作为环形铁心容纳在绝缘树脂的外壳内，然后在其上绕上6圈绕组而制成。对于这些比较例，也与实施例同样地对特性进行了测定评价。

将测定结果示于图13和表1。浪涌电流的抑制情况，通过观测FET的栅极源极间的电压和漏电流的波形，分别示于图13。在图13中，上段是栅极源极间电压(100V/div)、下段是漏电源(1A/div)。电源效率与浪涌电流的测定值一起示于表1。

                                         表1

	每10mm配设的圈数(N)	磁路	N/n比	N/t比	L/Lw比	元件体积(mm3)	浪涌电流Ip-p(A)	效率(％)
									实施例1	42	开	42	2.3	1.0	161	0.28	87.5
实施例2	83	开	83	4.6	0.3	161	0.68	85.7
									实施例3	167	开	167	9.3	0.6	161	0.44	86.8
实施例4	83	开	83	4.6	2.0	162	0.26	87.2
									比较例1	(无对策)	-	-	-	-	-	1.38	85.5

比较例2	(铁氧体磁环)	闭	-	-	-	86	0.82	84.8
									比较例3	(铁氧体圆棒)	开	-	-	-	166	0.70	84.4
比较例4	(环形铁心)	闭	-	-	-	160	0.36	87.9

从图13和表1清楚地看到，在使用本发明实施例的电感元件的场合，可以确认浪涌电流与无对策时的比较例1相比显著地减小，并且电源效率提高。另外，实施例的电感元件，与以往的闭磁路铁心的比较例4相比尽管是可使生产率大幅度提高的结构，但与比较例4相比可以看出元件体积大致是相等的，并且具有同等的噪音抑制效果。其中还可确认，实施例1在浪涌抑制效果和效率方面超过比较例4。

另外，在将磁性薄带的长度L设定为绕组长度Lw的2倍长度的实施例4中，表示出与实施例1同样的浪涌抑制效果，在效率方面是大致相同而稍有下降。由此，磁性薄带的长度L即使长至所需的以上，浪涌抑制效果也停留在大致同等的水平，效率也是同等或稍有下降。因此，除了增加磁性薄带的使用量外，若考虑增大泄漏磁束影响的可能性等的副作用时，磁性薄带的长度L最好作成绕组长度的0.7～1.5倍。

本发明的电感元件，不是以往那样的环形结构，故即使是开磁路，作为电流延迟元件也具有足够的功能。采用本发明，由于可使绕线自动化，故可大幅度提高电感元件的生产率。另外，由于具有引线端子，利用带载装填(tapecarrier packaging)可实现向基板装配的自动化。

这里，测定出表示同等特性(效率)的实施例1和比较例4的电感元件的重量。实施例1的元件重为0.343g，比较例4的元件重为0.550g，减轻了约38％。这样，可知本发明的电感元件与以往的元件相比显示大致同等的特性，并且达到充分的轻量化。就本发明的轻量化这一点也具有出色的效果。

实施例5～9、比较例5～6

首先，作为图4所示的线圈骨架10，备好具有高度13mm、宽度6mm、进深1.5mm的矩形形状、并由液晶树脂(液晶聚合物)构成的构件。该线圈骨架10具有两端开放的5×0.3mm矩形截面的中空部11。并且，在线圈骨架10的下面，压入2根涂有焊料的0.6mm方形截面的导体作为引线端子7。引线端子7的间距作成可***于通常的电路板那样的7.62mm。

在上述的线圈骨架10上将直径0.1mm的聚氨脂导线分别以50圈(实施例5)、100圈(实施例6)、200圈(实施例7)、100圈(实施例8)、100圈(实施例9)卷绕成绕组3。实施例5的线圈4的绕组长度Lw作成8mm。实施例6～9的线圈4的绕组长度Lw分别作成12mm。200圈的绕组3是采用中途折返的结构。这些绕组3，通过使线圈骨架10旋转地进行卷绕，可容易地实行自动化。绕组3的两端剥去涂覆层并分别与2根引线端子7钎焊接合。

接着，作为磁性薄带12准备厚度18μm、宽度4.5mm的Co基非晶质合金薄带、并将其单层地使用。将该Co基非晶质合金薄带贯通***中空部、作成环状并将合金薄带的两端部层叠、并用胶带13将该层叠部固定。实施例5、实施例6和实施例7的磁性薄带12的平均磁路长度Lc分别作成27mm、实施例8作成64mm、实施例9作成101mm。磁性薄带的层叠部分的长度分别作成9mm。

将上述实施例5～9的各电感元件用作图12所示的开关电源的可饱和电感器27，并测定评价其作为延迟元件的特性。测定条件设成与实施例1相同。

另外，作为与本发明比较的比较例5，与实施例同样地测定评价了未***电感元件的开关电源的特性。还有，将使用可饱和电感器的情况作为比较例6，所述可饱和电感器是将Co基非晶质合金薄带卷绕成外形4mm、内径2mm、高度6mm、并将其容纳在绝缘树脂外壳内作成环形铁心、在其上卷绕8圈绕组后制成。对于这些比较例，也与实施例同样地测定评价了特性。

测定结果示于图14和表2。浪涌电流的控制情况，通过观测FET的栅极源极间的电压和漏电流的波形，分别示于图14。在图14中，上段是栅极源极间电压(100V/div)、下段是漏电流(1A/div)。电源效率与浪涌电流的测定值一起示于表2。

                                         表2

	每10mm配设的圈数(N)	磁路	N/n比	N/t比	Lc/Lw比	元件体积(mm3)	浪涌电流Ip-p(A)	效率(％)
									实施例5	42	闭	42	2.3	3.38	143	0.66	88.2
实施例6	83	闭	83	4.6	2.25	149	0.40	89.5
									实施例7	167	闭	167	9.3	2.25	161	0.28	89.8
实施例8	83	闭	83	4.6	5.33	152	0.42	89.5
									实施例9	83	闭	83	4.6	8.42	155	0.44	89.4

比较例5	(无对策)	-	-	-	-	-	1.38	87.2
									比较例6	(环形铁心)	闭	-	-	-	160	0.36	89.6

从图14和表2清楚地看到，实施例5～9的浪涌电流，与无对策时的比较例5相比要减小，并且电源效率也提高了。相对采用以往电感元件的比较例6，尽管元件体积较小，也具有大致同等的噪音抑制效果。在实施例7中，在浪涌抑制效果和效率方面提高了。

平均磁路长度Lc长于线圈的绕组长度Lw的实施例8、9，与实施例6相比噪音抑制致果及效率稍低。若考虑特性方面及装配作业方面等，平均磁路长度较短为好。即，最好将Lc/Lw之比作成6以下。

实施例5～9的电感元件不必象如比较例7所示的电感元件那样制作环形绕组，可自动化绕线，并且铁心的配置也变得容易。因此，在大量生产过程中可提供廉价的电感元件。并且，由于具有引线端子，通过带载装填，可使向基板的安装容易实现自动化。

另外，测定了显示同等特性(效率)的实施例6和比较例6的电感元件的重量。可知，实施例6的元件重为0.404g、比较例6的元件重为0.572g，重量减轻了约29％。这样，本发明的电感元件与以往的元件相比显示了大致同等的特性，并且达到充分的轻量化。

实施例10

在与实施例5相同的线圈骨架10上，将直径0.1mm的聚氨脂导线以150圈卷绕成绕组。线圈4的绕组长度Lw作成12mm。绕组的两端剥去涂覆层并分别与2根引线端子钎焊接合。接着，作为磁性薄带准备厚度18μm、宽度4.5mm、长度26mm的Co基非晶质合金薄带，将其单层使用。将该Co基非晶质合金薄带贯通***中空部、作成环状并将合金薄带的两端部层叠，用粘接带将该层叠部固定。然后，将连接部移动至线圈骨架的中空部内。

试样1，将连接部的长度(重合部分的长度)Lg作成4mm，将平均磁路长度Lc作成27mm。该连接部的长度Lg为平均磁路长度Lc的15％。并且，作为试样2，将连接部的比率作成50％，作为试样3，将连接部的比率作成80％。它们都将连接部配置在线圈骨架的中空部内。试样4是使用将2层磁性薄带重叠的结构。还有，将连接部的比率与试样1作成相同，作成将连接部配置在线圈骨架外侧的元件(试样5)。

测定了这些各电感元件在50kHz、0.01V时的电感。其结果示于表3。

                                      表3

	试样号	磁性薄带的层数	连接部的位置	Lg/Lc(％)	电感L(μH)	装配性
							实施例10	1	1层	线圈内	13	278	○
	2	1层	线圈内	50	287	○
								3	1层	线圈内	80	291	△
	4	2层	线圈内	15	440	○
								5	1层	线圈外	13	249	◎

从表3清楚地可知，通过将磁性薄带的连接部配置在线圈骨架的中空部内，可谋求电感的提高。若将试样2与试样5比较，试样2的电感提高15％。这意味着，在将圈数减少了约7％的状态下可获得同等的电感。因此，可实现电感元件的小型化、低成本化。但是，由于将连接部的比率作成80％的试样4的装配性变差，可见连接部相对于平均磁路长度的比率最好作成60％以下。

实施例11、12

制作实施例11的电感元件，是在实施例1的开磁路型电感元件中，除了将Co基非晶质合金薄带2片层叠地使用以外，其它结构都与其相同。同样，制作实施例12的电感元件，是在实施例6的闭磁路型电感元件中，除了将Co基非晶质合金薄带2片层叠地使用以外，其它结构都与其相同。与实施例6同样地测定、评价了这些电感元件的特性。其结果示于表4。

                                        表4

	每10mm配设的圈数(N)	磁路	N/n比	N/t比	L/Lw比	元件体积(mm3)	浪涌电流Ip-p(A)	效率(％)
									实施例11	42	开	21	2.3	1.0	162	0.26	87.6
实施例12	83	闭	41.5	2.3	2.25	150	0.28	89.8

从表4清楚地可知，实施例11和实施例12的电感元件与单层使用磁性薄带的实施例1和实施例6相比，由于增加了磁性体的截面积，故浪涌电流的减少效果和电源效率提高了。但是，在将2片的磁性薄带层叠***线圈骨架内时，磁性薄带损坏的可能性变高，并且该部分的装配加工性稍稍变差。

如上所述，本发明的电感元件，绕线作业的效率高、可容易实现绕线自动化，并且铁心的配置也可容易地进行。而且，本发明的电感元件具有足够的电感特性。因此，采用本发明，可提供特性优良且价廉的电感元件。

Claims (10)

1.一种电感元件，其特征在于，包括：

线圈，具有线圈的长度每10mm的圈数N为20以上500以下的绕组，所述绕组具有两端开放的中空部；以及

铁心，具有厚度4μm以上50μm以下且宽度2mm以上40mm以下的磁性薄带，所述磁性薄带配置在所述中空部内且具有闭磁路结构，所述磁性薄带的两端磁性连接，

所述线圈的圈数N与所述磁性薄带的层数n之比N/n为20以上50以下。

2.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述的线圈的圈数N与所述磁性薄带的厚度t之比N/t为1以上100以下，其中厚度t单位为μm。

3.如权利要求1或2所述的电感元件，其特征在于，所述线圈还具有有中空部的筒状骨架，所述绕组卷绕在所述筒状骨架的外周部，并将所述磁性薄带***所述筒状骨架的所述中空部内。

4.如权利要求3所述的电感元件，其特征在于，所述筒状骨架具有引线端子，所述绕组与所述引线端子电气连接。

5.如权利要求3所述的电感元件，其特征在于，所述筒状骨架的所述中空部的两端部被开放着，且在所述筒状骨架的所述中空部中贯通配置的所述磁性薄带，其两端部磁性连接成具有闭磁路结构的状态。

6.如权利要求5所述的电感元件，其特征在于，具有所述闭磁路结构的磁性薄带的平均磁路长度Lc与所述线圈的绕组长度Lw之比Lc/Lw为6以下。

7.如权利要求5所述的电感元件，其特征在于，具有所述闭磁路结构的磁性薄带，具有将一方端部的表面与另一方端部的背面相层叠的连接部，并将所述连接部配置在所述筒状骨架的所述中空部内。

8.如权利要求7所述的电感元件，其特征在于，所述连接部的长度为具有所述闭磁路结构的磁性薄带的平均磁路长度Lc的60％以下。

9.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述的磁性薄带由结晶质软磁性合金、非晶质软磁性合金、或具有微结晶结构的软磁性合金构成。

10.一种缓冲电路，其特征在于，该缓冲电路具有与开关元件的驱动电路连接的电感元件，所述电感元件包括：

线圈，具有线圈的长度每10mm的圈数N为20以上500以下的绕组，所述绕组具有两端开放的中空部；以及

铁心，具有厚度4μm以上50μm以下且宽度2mm以上40mm以下的磁性薄带，所述磁性薄带配置在所述中空部内且具有闭磁路结构，所述磁性薄带的两端磁性连接，

所述线圈的圈数N与所述磁性薄带的层数n之比N/n为20以上50以下。

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