JP2807225B2 - ノイズ低減素子 - Google Patents

ノイズ低減素子

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JP2807225B2 JP62220342A JP22034287A JP2807225B2 JP 2807225 B2 JP2807225 B2 JP 2807225B2 JP 62220342 A JP62220342 A JP 62220342A JP 22034287 A JP22034287 A JP 22034287A JP 2807225 B2 JP2807225 B2 JP 2807225B2
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孝雄 沢
正己 岡村
大樹 山田
隆夫 日下
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はノイズ低減素子に関し、更に詳しくは、スイ
ッチング電源回路のような半導体回路のラインまたは整
流素子やコンデンサ素子のような各種素子のリード部に
外嵌せしめることにより、回路からのノイズ発生を低減
せしめるに有効で、しかも放熱特性が優れている素子に
関する。 (従来の技術) 従来から、高周波領域で大電流の制御を行なう例えば
スイッチング電源回路のような半導体回路においては、
用いる半導体自身の性質や他の回路的な要因により電流
スパイクやリンギングが発生し易いという問題がある。
これら上記の現象は正常な回路動作を妨げ、最後には半
導体それ自身を破壊してしまうという虞れがある。 更には、上記した回路におけるスイッチング動作等に
基づく急激な電流変化は伝導ノイズおよび放射ノイズを
発生せしめ、回路を組込んだ機器のノイズ障害を招く。 近年、このようなノイズ障害への国際的な対策強化の
要請に基づき、半導体回路を組込んだ各種機器の発生ノ
イズを防止する努力が強力に進められている。 このような対策の1つとして、例えば半導体回路に組
込まれるべき整流素子のリード部にフェライトビーズと
呼ばれる小型のインダクターを外嵌せしめることが行な
われている。ここで用いられるフェライトビーズとは、
フェライト粉をトロイダル形状に成形したのちこれを焼
結し、更に巻線を施したものである。 しかしながら、このノイズ低減素子は、フェライトそ
れ自体の特性に規定されて角形比(Br/B1)および飽和
磁束密度が小さくノイズ制御効果が小さい。それゆえ、
有効使用のためにはその形状を大たらしめることが必要
になる。また、この素子の場合、作動時におけるフェラ
イトの自己損失によって、例えば整流素子のリード部が
貫挿されている空心部の内径側は急に発熱して昇温し外
形側との間に大きな温度差が生ずる。そしてフェライト
は放熱特性が劣るため、この温度差に起因してフェライ
トビーズに熱応力が発生し、この応力により脆弱な焼結
体であるフェライトビーズが割損するという事態が多発
する。すなわち、長期使用に耐え得ないのである。 更に、このフェライトビーズを整流素子のインダクタ
ーまたはコンデンサとインダクターとを組合わせて用い
た場合、フェライトは電気抵抗が高く、磁気シールド効
果が小さいため、伝導ノイズおよび放射ノイズを抑制す
るという点で充分な性能を有するとはいえず、実用上、
信頼性の点で必ずしも満足し得るものではない。 このようなことから、最近では、非晶質磁性合金の薄
帯を用いたノイズ低減素子が開発されている。 この素子は、所定の帯幅を有する非晶質磁性合金薄帯
を巻回して所定内径の空心部を備えたトロイダルコアと
し、その薄帯巻回部に所定ターンの巻線を施し、全体を
エポキシ樹脂のような樹脂でコーティングしたものであ
り、例えば「スパイクキラー」の商品名((株)東芝
製)で市販されているものをあげることができる。 (発明が解決しようとする問題点) 上記した非晶質磁性合金薄帯を用いたノイズ低減素子
は、使用時における割損事故も少なく長期使用が可能で
ノイズ低減能も優れているが、しかし、実際の使用時に
おいては次のような問題があり、その解決が求められて
いる。 まず、半導体回路そのものに直列に組込んで配設する
ことができず、また、一旦回路形成して作成したプリン
ト回路基板に対しては、その回路に直接組込むことがで
きず、用途によっては問題を生ずるということである。
更には、形状寸法は比較的大型であるため省スペースの
点で難点があり、またその製造時には薄帯を巻回してト
ロイダル形状に成形したコアの薄帯巻回部に所定ターン
の巻線を施すという点で工程がやや煩雑になる。 本発明は、上記した問題点を解消し、薄帯巻回部に巻
線を施さないトロイダル形状の素子であって、しかもそ
のようなトロイダル形状に特定されていることにより放
熱特定は一層向上し割損事故の発生が大幅に減少し、ノ
イズ抑制効果も優れているノイズ低減素子の提供を目的
とする。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明のノイズ低減素子は、非晶質磁性合金薄帯を巻
回若しくは積層して成り、その中心部には、半導体回路
のライン若しくは各種素子のリード部を挿通するための
空心部が形成されているトロイダル形状であって、薄帯
巻回部の厚みをD,高さをHとしたとき、D,Hがそれぞれ
次式:0.05≦D/H<0.25を満足する関係にあることを特徴
とする。 まず、本発明素子の製造時に用いる薄帯を構成する非
晶質磁性合金としては、次式:(M1-aM′100-bYb
(I)(ただし、式中、MはFe,Coの群から選ばれる少
なくとも1種を表わし;M′はTi,V,Cr,Mn,Ni,Cu,Zr,Nb,M
o,Ta,Wの群から選ばれる少なくとも1種を表わし;YはB,
Si,C,Pの群から選ばれる少なくとも1種を表わし;a,bは
それぞれ0≦a≦0.15,10≦b≦35を満足する数を表わ
す)で示される組成のものをあげることができる。 これら合金のうち、Coを基とし磁歪が絶対値で3×10
-6以下、より望ましくは1×10-6以下であるCo基非晶質
磁性合金が好ましく、次式:(Co1-x-yFexM′100-z
Yz…(II)(ただし、式中、M′,Yはいずれも式(I)
の場合と同じ意味を示し、x,y,zはそれぞれ0.01≦x≦
0.1,0≦y≦0.1,10≦z≦32の関係を満足する数を表わ
す)で示される合金が良好である。 更に好ましい合金としては、次式: (Co1-c-dFecM″100-f(Si1-eBe…(III)(た
だし、式中、M″はV,Cr,Mn,Ni,Cu,Nb,Moの群から選ば
れる少なくとも1種を表わし;c,d,e,fはそれぞれ、0.01
≦c≦0.08,0≦d≦0.10,0.2≦e0.5,20≦f≦30の関係
を満足する数を表わす)で示される合金をあげることが
できる。 これらの合金において、M,M′M″はいずれも磁気特
性の改善および合金の熱安定性の改善に有効な元素であ
り、M′が15原子%を超えて含有されている場合は合金
のキューリ温度および飽和磁束密度が低下する。また、
Yは合金の非晶質化に必須な元素であるが、その含有量
が10原子%未満の場合または35原子%を超えている場合
は合金を非晶質化することが困難になる。Yのうち、式
(III)のようなSiとBとの組合わせが熱安定性の点で
好ましく、その場合、SiがBよりも多く含有されている
ことが合金の熱安定性と保磁力の点から一層好ましい。 これら合金の薄帯は、溶湯急冷法とて常用されている
方法により任意の組成と薄帯形状のものを容易に調製す
ることができる。またこれらは、通常、結晶化温度以下
の温度で適宜な熱処理を施すことにより、各種の特性を
改善することができる。 本発明の素子は、上記した薄帯を巻回若しくは積層し
て製造される。すなわち、例えば巻回して製造する場
合、所定の直径を有するボビンを芯体とし、この芯体に
薄帯を所定の回数巻回するのである。薄帯巻回部の厚み
(D)が薄帯の幅(これは巻回後の素子にあっては、素
子の高さ(H)となる)と後述の関係を満足する厚みに
なった時点で薄帯の巻回操作を停止し、巻き戻りが起ら
ないような処置を施したのちボビンを除去する。かくし
て、中心にはボビンの直径と同径の空心部を有し、薄帯
の幅をそれ自体の高さとするトロイダル形状のコア体が
得られる。そしてこのコア体を例えば静電塗装によりコ
アの外周部をコーティングして本発明の素子が得られ
る。 ここで、D/Hについてはそれぞれ0.05≦D/H<0.25の関
係を満足せしめることが必要である。D/Hが0.05より小
さい値になるような場合は、得られた素子のノイズ低減
能が急激に小さくなり、またD/Hが0.25を超えるような
場合は、素子の放熱特性が急激に低下して作動時におけ
る素子の温度上昇が無視し得なくなる。 本発明の素子は、その空心部に半導体回路のラインや
整流素子,コンデンサ素子のような各種素子のリード部
を挿通して使用する。換言すれば、上記ラインやリード
部に外嵌せしめて使用するのである。 またその使用態様において、例えば整流素子,コンデ
ンサ素子のリード部に適用する場合、このリード部に素
子空心部を単に外嵌せしめるだけではなく、電気絶縁性
の合成樹脂を用いて両者をモールドして一体化してもよ
い。すなわち、リード部に本発明の素子が外嵌された各
種素子を、例えば所定の金型やケースの中に置き、ここ
にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂のような樹脂を注型し
て素子の外嵌した個所をモールドするのである。 このように本発明の素子と各種素子とのリード部を一
体化しておくと、これら各種素子の取扱い時に本発明の
素子がリード部から抜脱することを防止でき、また半導
体回路基板への各種素子の組込み時にあっても、その組
込み操作を機械化することができるようになる。 (発明の実施例) 厚み15μm,幅4mmで、組成が (Co0.94Fe0.05Nb0.0172Si15B13であるCo基非晶質磁
性合金薄帯を巻回し、その巻回数を変化させてD値の異
なるトロイダル形状のコア体を製造した。これらコア体
の外表面にエポキシ樹脂をコーティングした。 これらの素子を第2図に示した伝導ノイズ評価回路に
おいて素子SA1の位置にあるラインあるいは、またダイ
オードD1のリード部に外嵌し、それぞれの場合につい
て、入力電圧E in:AC100V,出力電圧E:DC5V,出力電流I:
8A,動作周波数f:200KHz,L:CYチョーク40μF−10Aの
試験条件下で回路からの出力ノイズと素子の温度上昇と
を測定した。その結果を、D/Hとの関係として第1図に
示した。図中、 を表わし、各値は各D/Hにおける平均値である。 第1図から明らかなように、D/Hが0.05以上のときに
回路の出力ノイズは0.1V以下という実用上問題のない程
度にまで低減し、また0.25未満のときに素子の温度上昇
は10℃以下と実用上問題のない程度になる。 [発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の素子は、放熱
特性に優れ半導体回路の伝導ノイズ、放射ノイズを制御
するに有効であり、簡便なノイズ低減素子としてその工
業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】 第1図はD/Hの異なる各素子の作動時の温度上昇と回路
からの出力ノイズのD/Hとの関係図である。第2図は伝
導ノイズ評価回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 正己 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 山田 大樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 日下 隆夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝横浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−76607(JP,A) 実開 昭56−61043(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 37/00 H03H 7/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.非晶質磁性合金薄帯を巻回若しくは積層して成り、
    その中心部には、半導体回路のライン若しくは各種素子
    のリード部を挿通するための空心部が形成されているト
    ロイダル形状であって、薄帯巻回部の厚みをD,高さをH
    としたとき、D,Hがそれぞれ、次式:0.05≦D/H<0.25を
    満足する関係にあることを特徴とするノイズ低減素子。 2.該非晶質磁性合金薄帯が、Co基非晶質磁性合金の薄
    帯である特許請求の範囲第1項記載のノイズ低減素子。 3.該非晶質磁性合金薄帯が、次式: (Co1-c-dFecMd100-f(Si1-eBe (式中、Mは、V,Cr,Mn,Ni,Cu,Nb,Moの群から選ばれる
    少なくとも1種を表わし、c,d,e,fはそれぞれ、0.01≦
    c≦0.08,0≦d≦0.10,0.2≦e≦0.5,20≦f≦30の関係
    を満足する数を表わす) で示される非晶質磁性合金の薄帯である特許請求の範囲
    第1項または第2項記載のノイズ低減素子。 4.該各種素子が、整流素子またはコンデンサ素子であ
    る特許請求の範囲第1項記載のノイズ低減素子。 5.該空心部には該各種素子のリード部が一体的にモー
    ルドされている特許請求の範囲第1項または第4項記載
    のノイズ低減素子。
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DE3853111T DE3853111T2 (de) 1987-09-04 1988-09-02 Störschutzanordnung.
EP88114353A EP0306041B1 (en) 1987-09-04 1988-09-02 Noise suppression assembly
KR1019880011541A KR910009449B1 (ko) 1987-09-04 1988-09-05 노이즈 저감소자

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JPS6276607A (ja) * 1985-09-30 1987-04-08 Toshiba Corp 磁心

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