JP4728472B2 - 磁性部品およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスナバー回路、スイッチング電源に使用されるインダクタンス素子、遅延素子等の磁性部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インダクタンス素子は各種の電気回路に用いられている。例えば、ＲＣＣ方式などのスイッチング電源においては、スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号を遅らせる電流遅延素子として、インダクタンス素子（可飽和インダクタ）が用いられている。この電流遅延素子は、スナバーコンデンサを共振コンデンサとして機能させ、ＭＯＳ−ＦＥＴをゼロボルトスイッチングさせるものである。
【０００３】
従来のインダクタンス素子としては、例えば軟磁性合金薄帯を巻回または積層して形成したトロイダルコアを有するものが主として用いられている。このようなインダクタンス素子を上記したような電流遅延素子に適用する場合には、閉磁路構造のトロイダルコアに、被覆されたワイヤーを複数回巻くことによって、所定の特性を得ている。
【０００４】
トロイダルコアを有するインダクタンス素子は、その閉磁路構造に基づいてインダクタンスを得る上では有利である。しかしながら、軟磁性合金薄帯により構成されたトロイダルコアでは、フェライト焼結体からなる焼結コアのように、予め絶縁ボビンにワイヤーを巻いておき、これに分割した焼結コアをつき合せて閉磁路を形成するという構成を、容易に適用することができない。
【０００５】
このようなことから、従来の軟磁性合金薄帯により構成されたトロイダルコアを用いる場合には、トロイダルコアに直接巻線を施してインダクタンス素子を構成することが一般的である。しかしながら、このような構造ではトロイダルコアへの巻線の作業効率が低く、さらに巻線工程を自動化することに難がある。これらによって、インダクタンクス素子の製造コストの増大を招いている。
【０００６】
このような課題に対して、近年では、巻線の作業効率の向上、巻線の自動化を図るため、ボビンに巻線を施した後、このボビン内に軟磁性薄帯等を配置する構造のインダクタンス素子が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボビンに巻線をした後、ボビン内に軟磁性薄帯等を配置する構造の場合、巻線と磁性体との密着性が損なわれるため残留インダクタの増大や大型化する傾向があった。
【０００８】
このような課題を解決する方法として、特開平１１−２３３３４６には、繊維状の磁心にボビンを用いずに直接電線を巻き付ける方法が示されている。しかしながら、金属繊維に直接巻線を施した場合、巻線レアショートや絶縁不良を起こす可能性がある。特に、磁気特性向上のために熱処理等を施した磁性体は脆性破壊しやすい等の問題があり、取り扱いが難しく実用的ではなかった。
【０００９】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであって、巻線作業の効率に優れ、かつ特性に優れた磁性部品およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性部品は、厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単層の磁性薄帯と、前記磁性薄帯の主面及び裏面を覆う厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体とを有し、前記絶縁体が熱圧着により前記磁性薄帯と一体化された磁心と、前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻いてなるコイル部とを具備するものであって、前記コイル部は長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の磁性部品は、磁性薄帯を絶縁体で覆うことで磁性薄帯の損傷を抑制することができる。また、磁性薄帯が絶縁体で覆われているので、ボビン等を用いずなくても済むと共に、磁性薄帯と巻線との間隔を極めて短くすることができ特性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の磁性部品は、中空部を有する環状とされた厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単層の磁性薄帯と、前記磁性薄帯の主面及び裏面を覆う厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体とを有し、前記絶縁体が熱圧着により前記磁性薄帯と一体化された磁心と、前記磁心の中空部を通過するように被覆導線を少なくとも１回以上巻いてなるコイル部とを具備するものであって、前記コイル部は長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の磁性部品では、磁性薄帯を閉磁路構造とすることで、上記した効果に加えて、さらに磁気特性を向上させ可飽和性を得ることができる。
【００１４】
前記磁心において、前記絶縁体の短辺側の長さに対する前記磁性薄帯の短辺側の長さの比が０．７以上１．３以下とすることが好ましい。
【００１５】
前記磁性薄帯は、例えば磁気特性に優れるアモルファス磁性体であることが好ましい。
【００１６】
本発明の磁性部品は、絶縁性確保や損傷防止のため、少なくともコイル部が絶縁性材料により覆われていることが好ましい。
【００１８】
さらに、前記コイルの巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の厚さ（ｔ（単位：μｍ））との比（Ｎ／ｔ）が１以上１００以下であればより好ましい。
【００１９】
本発明の磁性部品の製造方法は、単層の磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻くことによりコイル部を作製する工程とを具備するものである。
【００２０】
本発明の磁性部品の製造方法では、磁性薄帯の主面及び裏面を絶縁体で覆うことで、直接巻線を施すことが可能になる。従って、巻線と磁性薄帯との間隔を極めて少なくすることができ、特性を向上させることが可能になる。
【００２１】
上記した製造方法のより好ましいものとしては、単層の磁性薄帯の両端部が主面または裏面のいずれかで露出するように前記磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻くことによりコイル部を作製する工程と、前記磁心を前記コイル部の一部を内包するように環状に形成し、前記磁性薄帯の両端部を磁気的に接合する工程とを具備するものである。
【００２２】
このように、巻線を施した後に閉磁路構造とすることで、巻線作業を容易にするばかりでなく、特性を向上させることが可能になる。
【００２３】
また、本発明の磁性部品の他の製造方法は、被覆導線を少なくとも１回以上巻回して中空部を有する一体化されたコイル部を作製する工程と、単層の磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記コイル部の中空部に前記磁心を挿入し、固定する工程とを具備するものである。
【００２４】
本発明は、磁性薄帯の主面及び裏面を絶縁体で覆うことにより、上記したようにコイル部と磁心とを別々に作製することが可能となる。従って、磁性部品の作製をより簡単に行うことが可能となる。
【００２５】
上記した製造方法のより好ましいものとしては、被覆導線を少なくとも１回以上巻回して中空部を有する一体化されたコイル部を作製する工程と、単層の磁性薄帯の両端部が主面または裏面のいずれかで露出するように前記磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記磁心の一部を前記コイル部の中空部に挿入した後、前記コイル部の一部を内包するように前記磁心を環状に形成し、前記磁性薄帯の両端部を磁気的に接合する工程とを具備するものである。このようにすることで、上記した効果に加えて、さらに特性の向上が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の磁性部品の一例を示した平面図である。
【００２８】
本発明の磁性部品１における磁心２は磁性薄帯３の主面と裏面とを絶縁体で覆うことにより形成されている。この磁心２の下部の絶縁体部分にはリード４が固定されている。磁心２の磁性薄帯３が存在する部分には、絶縁体の上から巻線５が少なくとも１回以上巻回されてコイル部が形成されている。巻線５の両端部分は、磁心２の下部に設けられたリード４にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２９】
本発明の磁性部品１では、磁性薄帯３の主面と裏面とを絶縁体で覆うことにより、損傷しやすい磁性薄帯３の保護が可能となる。また、磁性薄帯３が絶縁体で覆われているため、磁心２の上に直接巻線を施すことができる。
【００３０】
従って、従来のような巻線を行うためのボビン等が必要なくなり、磁性部品の軽量化、小型化を図ることができる。また、ボビン等を用いずに磁心２の上に直接巻線を施すことができるため、巻線５と磁性薄帯３との距離を近づけることにより磁気特性を向上させることや、巻線５の巻数１回当たりの長さを短くすることによりコイル部の直流抵抗の低減も可能となる。
【００３１】
図２は本発明における磁心２の一部を示した平面図である。ここで、ＷAは磁性薄帯３の短辺側の幅を示し、ＷBは絶縁体６の短辺側の幅を示す。
【００３２】
本発明においては、磁性薄帯３の短辺側の幅（ＷA）と絶縁体６の短辺側の幅（ＷB）とが大きく異ならないことが好ましい。磁性薄帯３の幅が絶縁体６の幅よりも極端に長い場合には、磁性薄帯３が絶縁体６から大きくはみ出してしまい、巻線等により磁性薄帯３が傷ついてしまうおそれがある。磁性薄帯３の幅は絶縁体６の幅と同じ程度であれば特に制限されるものではないが、磁性薄帯３を覆わない絶縁体部分が多すぎる場合には強度等の改善が見られないばかりでなく、巻線の長さが増加することによりコイル部の直流抵抗が増すおそれがあるため、絶縁体６の短辺側の幅に対する磁性薄帯３の短辺側の幅の比が０．７以上１．３以下（つまり、０．７≦ＷA／ＷB≦１．３）、さらには０．８以上１．０以下（つまり、０．８≦ＷA／ＷB≦１．０）であることが好ましい。
【００３３】
図３は本発明における磁心２の一部を示した断面図である。ここで、ＨAは磁性薄帯３の厚さを示し、ＨBは絶縁体６の厚さを示す。
【００３４】
磁性薄帯３の厚さ（ＨA）は４〜５０μｍとすることが好ましい。磁性薄帯３の厚さが４μｍの場合、損傷しやすくなると共に、所定の磁気特性を得にくくなる。また、５０μｍを越える場合には、例えば環状に変形させて用いる際に亀裂等が生じるおそれがある。
【００３５】
絶縁体６の厚さ（ＨB）は耐久性や加工性の点から、２０μｍ〜０．２ｍｍとすることが好ましい。２０μｍ未満の場合には、所定の強度を得ることができず巻線等により損傷してしまうおそれがある。０．２ｍｍを越える場合には、例えば折り曲げるような加工が困難となるおそれがある。また、巻線とコイル部の距離が大きくなり密着性が悪くなることから、残留インダクタの増大を招くおそれもある。
【００３６】
以上、本発明の磁性部品を開磁路構造とした場合について説明したが、本発明の磁性部品は閉磁路構造とすることも可能である。
【００３７】
次に、本発明の磁性部品を閉磁路構造とする場合について説明する。
【００３８】
図４は閉磁路構造を有する磁性部品に用いられる磁心２を示した平面図である。また、図５（ａ）は閉磁路構造の磁性部品を示した平面図、図５（ｂ）は同磁性部品の側面図である。
【００３９】
磁心２は磁性薄帯３の主面および裏面が絶縁体６により覆われている。なお、閉磁路構造を形成するため、磁性薄帯３の主面側に貼り合わせる絶縁体６について、磁性薄帯３の両端部に位置する部分を開口部とし、磁性薄帯３が露出するようにした（以下、この部分を露出部７とする）。また、閉磁路構造を形成するため磁性薄帯３およびそれを覆う絶縁体６の長さは、開磁路構造に比べて長いものとした。
【００４０】
磁心２には、例えば磁性薄帯３の長さ方向の中央部８より下側（リード４側）に巻線５がなされる。この巻線５を内包するように、磁性薄帯３の長さ方向の中央部８で磁心２は折り曲げられる。折り曲げられた磁心２は、磁性薄帯３の露出部７同士が対向配置するため、この部分を磁気的に接合する。得られた磁性部品１の形状は図５に示すようなものとなる。
【００４１】
図４に示される磁心および図５に示される磁性部品は、磁性薄帯の同一面側で接続する場合の一例を示したものであるが、例えば磁性薄帯の主面の一方の端部と、裏面の他方の端部で磁気的に接続する構造としてもよい。
【００４２】
磁性部品を閉磁路構造とした場合においても、磁性薄帯の短辺側の幅（ＷA）と絶縁体の短辺側の幅（ＷB）との関係や、磁性薄帯の厚さ（ＨA）や絶縁体の厚さ（ＨB）は、開磁路構造の場合と何ら異なるものではない。
【００４３】
本発明の磁性部品を閉磁路構造とすることで、前記開磁路構造の磁性部品と同様の効果が得られる他に、閉磁路構造による磁気特性の向上が可能になる。また、本発明の閉磁路構造を有する磁性部品は、巻線を行った後に閉磁路構造とするため巻線作業を自動化することができ、製造効率に優れるものである。
【００４４】
次に、本発明の磁性部品の製造方法として、閉磁路構造の磁性部品を例に挙げてを説明する。
【００４５】
磁性薄帯として、液体急冷法等により作製されるＣｏ系非晶質合金からなる長方形状の磁性薄帯を用意する。磁性薄帯は、所定の磁気特性を得るために、磁場をかけながら熱処理を施されたものであってもよい。また、磁性薄帯の長さは閉磁路構造を形成するのに十分な長さとする。
【００４６】
次に、２枚のＰＥＴ系樹脂フィルム等を所定形状、厚さに加工する。なお、一方のＰＥＴ系樹脂フィルムには、磁性薄帯同士を接続して閉磁路構造を形成するために、磁性薄帯を露出させる開口部を２つ形成しておく。
【００４７】
前記磁性薄帯に上記ＰＥＴ系樹脂フィルムを両面から貼り合わせ、さらに熱処理により磁性薄帯およびＰＥＴ系樹脂フィルムを密着一体化させて磁心を作製する。この磁心の下部には、例えば半田メッキがなされたリードを２本接合する。得られた磁心は、例えば図４のような構造となる。
【００４８】
さらに、磁性薄帯の中央部からリード側の部分にかけて被覆導線を所定回数巻いた後、この被覆導線の両端部をリードに電気的に接続する。この後、磁心を磁性薄帯の中央部で、前記ＰＥＴ系樹脂フィルムの２つの開口部が対向するように折り曲げて、開口部に露出していた磁性薄帯同士を磁気的に接続して磁性部品を得る。得られた磁性部品は図５のような構造となる。
【００４９】
上記製造方法では、磁心に直接被覆導線を巻回する製造方法について述べたが、本発明の製造方法ではコイル部と磁心部を別々に作製し、その後一体化することも可能である。以下、その方法について図６を参照して説明する。
【００５０】
磁性薄帯として、液体急冷法等により作製されるＣｏ系非晶質合金からなる長方形状の磁性薄帯を用意する。この磁性薄帯の両面に、所定形状、厚さに加工されたＰＥＴ系樹脂フィルム貼り合わせ、熱処理により磁性薄帯およびＰＥＴ系樹脂フィルムを密着一体化させて図６に示されるような磁心２を作製する。
【００５１】
一方、コイル部を形成する被覆導線として、自己粘着性被覆導線を用意する。自己粘着性被覆導線としては、例えばポリエステル系樹脂からなり、１００〜１３０℃程度で融着するものを用いることができる。この被覆導線を角形形状の長方形巻芯等に巻回した後、巻芯を取り外しソレノイド状のコイル部９を作製する。
【００５２】
このコイル部９の中空部に前記磁心２を挿入配置する。その後、これら磁心とコイル部とを熱処理し、これらを密着一体化させて図７に示されるような磁性部品１を得ることができる。
【００５３】
磁心に直接巻線を行う場合には磁心が変形するおそれがあるが、このような方法によれば、磁心の変形を抑制でき、巻線作業が容易となる。
【００５４】
上記製造方法では、自己粘着性被覆導線として熱により融着するものを挙げたが、その他にアルコール等の溶剤により融着するもの等も用いることが可能である。
【００５５】
また、同様の方法を用いて閉磁路構造の磁性部品を作製することもできる。以下、閉磁路構造の場合の作製例について説明する。
【００５６】
閉磁路構造とする場合には、例えば図８に示されるような磁心２を用いることが好ましい。ここで、図８（ａ）は磁心２の平面図、図８（ｂ）は磁心２の断面図である。磁心２は磁性薄帯３の主面および裏面を絶縁体６で覆ったものであるが、磁性薄帯３の主面の一方の端部（露出部１０）と裏面の他方の端部（露出部１１）には絶縁体が形成されないようにする。
【００５７】
この磁心２を、開磁路構造の場合と同様に作製されたコイル部９の中空部に挿入する。挿入後、磁心２の両端部を同一方向に折り曲げて、前記磁性薄帯の露出部１０と露出部１１が重なり合うようにして磁気的に接続する。その後、これら磁心２とコイル部９とを熱処理して密着一体化する。
【００５８】
このような方法を採ることで、閉磁路構造の磁性部品を容易に作製することができる。また、閉磁路型構造とすることで、さらに磁気特性に優れた磁性部品とすることができる。本作製例では磁性薄帯の主面の一端部と裏面の他端部を磁気的に接続する構造としたが、例えば磁性薄帯の主面の両端部を磁気的に接続することも可能である。また、必要に応じて絶縁ケースに収納して使用してもよい。
【００５９】
本発明における磁性薄帯には、例えば結晶質軟磁性合金、非晶質軟磁性合金、微結晶構造を有する軟磁性合金（以下、微結晶軟磁性合金と記す）などの種々の軟磁性材料を適用することができる。これらのうち、本発明においては特に非晶質軟磁性合金や微結晶軟磁性合金を用いることが好ましい。
【００６０】
結晶質軟磁性合金としては、例えばパーマロイ合金が挙げられる。具体的には、Ｎｉを５５〜８５質量％、Ｍｏを７質量％以下、Ｃｕを２〜２７質量％含み、残部が実質的にＦｅからなるものが挙げられる。非晶質軟磁性合金としては、例えばＣｏ基非晶質合金、Ｆｅ基非晶質合金、Ｆｅ−Ｎｉ基非晶質合金等が挙げられる。
【００６１】
磁性薄帯は、上記した磁性合金を熱間圧延、冷間圧延、液体急冷法等、各材料に特性に適した方法で加工することにより作製される。また、磁気特性の向上のために磁場をかけながら熱処理することにより作製されたものであって構わない。
【００６２】
また、本発明において磁性薄帯を被覆する絶縁体としては、各種の絶縁材料を用いることができる。絶縁体として特に好ましいものとしては、例えばＰＥＴ系樹脂等が挙げられる。また、被覆方法としては、液体状態の樹脂を磁性薄帯に塗布する方法や、樹脂フィルムを磁性薄帯に貼り合わせ熱処理により密着する方法等が挙げられる。
【００６３】
本発明のインダクタンス素子においては、コイルの構成は特に限定されるものではないが、好ましくは前記コイルは長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であり、前記磁性薄帯は厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単数または複数層からなるものであり、前記コイルの巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の総数（ｎ）との比（Ｎ／ｎ）が２０以上５００以下とするのがよい。
【００６４】
長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０未満であると、コアを構成する断面積が非常に小さい磁性薄帯をコアとして用いた場合に、十分なインダクタンス特性を得ることができないおそれがある。一方、長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が５００を超えると、巻線の密度が大きくなりすぎて、巻線間の浮遊容量が増大してインダクタンス特性が低下してしまうおそれがある。
【００６５】
また、磁性薄帯は厚さが５０μｍを超えると渦電流損などが増大して、特に高周波域での損失が増大するおそれがある。一方、磁性薄帯の厚さを４μｍ未満とすると製造性が低下し、表面の平滑性が劣化したり、またピンホールなどが増えるおそれがある。磁性薄帯のより好ましい厚さは、１０μｍ以上３０μｍ以下である。
【００６６】
磁性薄帯は単層でも十分に効果を得られるが、複数層の磁性薄帯を積層して用いることも可能である。複数層の磁性薄帯を用いる場合、個々の磁性薄帯の形状は上記した数値の範囲内とする。
【００６７】
そして、本発明のインダクタンス素子において、コイルの長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）と磁性薄帯の積層数（ｎ）との比（Ｎ／ｎ）を２０以上５００以下とすることで、厚さ４μｍ以上５０μｍ以下というような磁性薄帯を例えば単層で用いた場合においても、十分なインダクタンス特性を得ることが可能となる。
【００６８】
また、上記したＮ／ｎ比に加えて、コイルの長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）と磁性薄帯の厚さ（ｔ：μm）との比（Ｎ／ｔ）を１以上１００[／μｍ]以下とすることが好ましい。
【００６９】
このような関係を満足させることによって、より良好なインダクタンス特性を得ることが可能となる。なお、複数層の磁性薄帯を積層して用いる場合、厚さ（ｔ）は複数層の合計板厚とする。
【００７０】
Ｎ／ｔ比が１[／μｍ]未満であると、断面積が小さい磁性薄帯をコアとする本発明のインダクタンス素子では、十分なインダクタンス特性を確保することが難しい。一方、Ｎ／ｔ比が１００[／μｍ]を超えると、巻線の密度が大きくなって重ね巻きが必要となり、巻線間の浮遊容量が増すために、素子のインダクタンスが低下してしまう。Ｎ／ｔ比のより好ましい範囲は、３以上２０[／μｍ]以下である。
【００７１】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態について実施例を参照して説明する。
【００７２】
実施例１、比較例１、２
実施例１
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ２５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ１６μｍの合金薄帯を用いた。この合金薄帯の主面および裏面に、長さ２６ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍのポリエステル系の絶縁フィルムを貼り付け、熱圧着により一体化し磁心を作製した。
【００７３】
一方、直径０．１ｍｍの自己融着性エナメル線を７ｍｍ×０．４ｍｍ内口の長方形巻芯に１５０ターン（コイルの長さ１０ｍｍ）巻回し、ソレノイドコイルを得た。
【００７４】
このソレノイドコイル内に前記磁心を配置し、巻芯を抜き取り磁心と巻線とを密着させて、１２０℃で熱処理することにより磁性部品を作製した。
【００７５】
比較例１
直径０．１ｍｍの自己融着性エナメル線を７ｍｍ×０．４ｍｍ内口の長方形巻芯に１５０ターン（コイルの長さ１０ｍｍ）巻回し、ソレノイドコイルを得た。
【００７６】
次に、実施例１と同組成、同形状の磁性薄帯を用意し、これを絶縁体を設けないで前記ソレノイドコイル内に配置した後、巻芯を抜き取り磁心と巻線とを密着させて、１２０℃で熱処理することにより磁性部品を作製した。
【００７７】
比較例２
直径０．１ｍｍの自己融着性エナメル線を７ｍｍ×０．４ｍｍ内口の液晶樹脂からなる長方形巻芯に１５０ターン（コイルの長さ１０ｍｍ）巻回し、ソレノイドコイルを得た。
【００７８】
さらに、実施例１と同組成、同形状の磁性薄帯を用意し、これを絶縁体を設けないで前記ソレノイドコイル内に配置した後、長方形巻芯の挿入口を閉じて磁性部品を作製した。
【００７９】
次に、これら実施例１、比較例１、２の磁性部品について、それぞれ１００個ずつ、初期インダクタンス、残留インダクタンス、直流抵抗値および絶縁性を測定し、その平均値を表１に示した。なお、インダクタンスの評価は、５０ｋＨｚ、０．０１Ｖの条件で行い、残留インダクタは直流電流５０ｍＡを流したときのインダクタンスを測定することにより対応した。直流抵抗は直流抵抗計にて測定した。また、絶縁性は特に絶縁性が優れているものを◎で表し、実用上十分な絶縁性を持つものを○で表し、実用上問題のあるものを×で表した。
【００８０】
【表１】
比較例１では、磁性薄帯に絶縁体等を形成していないため、巻線を行う際に磁性薄帯が損傷してしまい、事実上磁性部品を構成することはできなかった。
【００８１】
磁性薄帯に絶縁フィルムを形成した実施例１は、巻芯を使用した比較例２に比べて初期インダクタンスが向上し、かつ残留インダクタンスやコイルの直流抵抗も大幅に低減させることができた。実施例１において直流抵抗を大幅に低減させることが可能となったのは、絶縁フィルムを用いて磁性薄帯を保護しているため、磁性薄帯にじかに巻線を施すことができ、１ターン当たりの巻線の長さを短くすることができたためである。また、実施例１では巻線と磁性薄帯の間に薄い絶縁体フィルムのみしか存在せず、比較例２のように巻線と磁性薄帯との距離がひらくのを抑制できるためインダクタンスが向上し残留インダクタンスが減少したものである。
【００８２】
実施例２〜６、比較例３、４
実施例２〜６
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ２３ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ１６μｍの合金薄帯を用いた。この合金薄帯の主面および裏面に長さ２４ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ７０μｍのポリエステル系の絶縁フィルムを貼り付け、熱圧着により一体化し磁心を作製した。なお、磁性薄帯の主面の両端部には、絶縁フィルムが形成されないようにし、磁性薄帯が露出する構造とした。また、下部にスズメッキした０．６ｍｍ角のリードを２本取り付けた。
【００８３】
この磁心に直径０．１ｍｍのウレタン線を５０ターン（実施例２）、１００ターン（実施例３）、２００ターン（実施例４）施し、ウレタン線の両端部を前記リードに接続しコイル部を形成した。
【００８４】
さらに、磁心を折り曲げ、磁性薄帯両端部の露出した部分同士を磁気的に接合し、図５に示されるような閉磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００８５】
実施例５
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ６９ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ１６μｍの合金薄帯を用いた。この合金薄帯の主面および裏面にポリエステル系の絶縁フィルムを貼り付け、熱圧着により一体化し磁心を作製した。また、下部にはスズメッキした０．６ｍｍ角のリードを２本取り付けた。
【００８６】
この磁心に直径０．１ｍｍのウレタン線を１００ターン施し、ウレタン線の両端部を前記リードに接続しコイル部を形成し、平均磁路長６４ｍｍの開磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００８７】
実施例６
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ１０６ｍｍの合金薄帯を用いた以外は実施例５と同様とし、平均磁路長１０１ｍｍの開磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００８８】
比較例３
Ｃｏ系アモルファス合金からなる磁性薄帯を４７回巻回して、外径４ｍｍ、内径２ｍｍ、高さ６ｍｍのトロイダルコアを作製した。
【００８９】
このトロイダルコアを絶縁樹脂ケースに収納し、さらに直径０．１ｍｍのウレタン線を６ターン施し、閉磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００９０】
次に、これらの磁性部品をスイッチング電源の遅延素子として用い、評価を行った。電源は自励フライバック方式電源を使用し、スイッチング素子のゲート部に直列に挿入して、そのノイズ低減を確認した。入力は１４０ＶＤＣ、負荷条件は２４Ｖ、１Ａとした。また、初期インダクタンスの測定は実施例１と同様の方法を用いた。結果を表２に示す。なお、磁性部品を用いなかった場合を比較例４として併せて表２に示す。
【００９１】
【表２】
本発明の実施例では、いずれも従来品である比較例３と同程度の初期インダクタンス、効率を有していることが分かった。特に、巻線のターン数を多くした実施例４では、初期インダクタンス、効率において、従来品である比較例３よりも優れたものであることが分かった。
【００９２】
また、サージ電流についても、磁性部品を用いなかった比較例４と比較して大幅なサージ電流抑制効果が見られることが分かった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の磁性部品は、磁性薄帯の主面及び裏面を絶縁体で覆うことにより、損傷しやすい磁性薄帯の保護が可能となり、さらに直に巻線を行うことができるため巻線作業が容易になるとともに、磁気特性の向上も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】開磁路構造を有する本発明の磁性部品を示した平面図。
【図２】本発明の磁性部品に用いられる磁心の一部を示した平面図。
【図３】本発明の磁性部品に用いられる磁心の一部を示した断面図。
【図４】閉磁路構造を有する本発明の磁性部品に用いられる磁心を示した平面図。
【図５】閉磁路構造を有する本発明の磁性部品を示した平面図およぼ側面図。
【図６】本発明の磁性部品の作製例を示した概略図。
【図７】開磁路構造を有する本発明の磁性部品の他の例を示した平面図。
【図８】閉磁路構造を作製するための磁心を示した平面図および断面図。
【図９】閉磁路構造を有する本発明の磁性部品の他の例を示した平面図。
【符号の説明】
１……磁性部品
２……磁心
３……磁性薄帯
５……巻線
６……絶縁体
【発明の属する技術分野】
本発明はスナバー回路、スイッチング電源に使用されるインダクタンス素子、遅延素子等の磁性部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インダクタンス素子は各種の電気回路に用いられている。例えば、ＲＣＣ方式などのスイッチング電源においては、スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号を遅らせる電流遅延素子として、インダクタンス素子（可飽和インダクタ）が用いられている。この電流遅延素子は、スナバーコンデンサを共振コンデンサとして機能させ、ＭＯＳ−ＦＥＴをゼロボルトスイッチングさせるものである。
【０００３】
従来のインダクタンス素子としては、例えば軟磁性合金薄帯を巻回または積層して形成したトロイダルコアを有するものが主として用いられている。このようなインダクタンス素子を上記したような電流遅延素子に適用する場合には、閉磁路構造のトロイダルコアに、被覆されたワイヤーを複数回巻くことによって、所定の特性を得ている。
【０００４】
トロイダルコアを有するインダクタンス素子は、その閉磁路構造に基づいてインダクタンスを得る上では有利である。しかしながら、軟磁性合金薄帯により構成されたトロイダルコアでは、フェライト焼結体からなる焼結コアのように、予め絶縁ボビンにワイヤーを巻いておき、これに分割した焼結コアをつき合せて閉磁路を形成するという構成を、容易に適用することができない。
【０００５】
このようなことから、従来の軟磁性合金薄帯により構成されたトロイダルコアを用いる場合には、トロイダルコアに直接巻線を施してインダクタンス素子を構成することが一般的である。しかしながら、このような構造ではトロイダルコアへの巻線の作業効率が低く、さらに巻線工程を自動化することに難がある。これらによって、インダクタンクス素子の製造コストの増大を招いている。
【０００６】
このような課題に対して、近年では、巻線の作業効率の向上、巻線の自動化を図るため、ボビンに巻線を施した後、このボビン内に軟磁性薄帯等を配置する構造のインダクタンス素子が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボビンに巻線をした後、ボビン内に軟磁性薄帯等を配置する構造の場合、巻線と磁性体との密着性が損なわれるため残留インダクタの増大や大型化する傾向があった。
【０００８】
このような課題を解決する方法として、特開平１１−２３３３４６には、繊維状の磁心にボビンを用いずに直接電線を巻き付ける方法が示されている。しかしながら、金属繊維に直接巻線を施した場合、巻線レアショートや絶縁不良を起こす可能性がある。特に、磁気特性向上のために熱処理等を施した磁性体は脆性破壊しやすい等の問題があり、取り扱いが難しく実用的ではなかった。
【０００９】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであって、巻線作業の効率に優れ、かつ特性に優れた磁性部品およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性部品は、厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単層の磁性薄帯と、前記磁性薄帯の主面及び裏面を覆う厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体とを有し、前記絶縁体が熱圧着により前記磁性薄帯と一体化された磁心と、前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻いてなるコイル部とを具備するものであって、前記コイル部は長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の磁性部品は、磁性薄帯を絶縁体で覆うことで磁性薄帯の損傷を抑制することができる。また、磁性薄帯が絶縁体で覆われているので、ボビン等を用いずなくても済むと共に、磁性薄帯と巻線との間隔を極めて短くすることができ特性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の磁性部品は、中空部を有する環状とされた厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単層の磁性薄帯と、前記磁性薄帯の主面及び裏面を覆う厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体とを有し、前記絶縁体が熱圧着により前記磁性薄帯と一体化された磁心と、前記磁心の中空部を通過するように被覆導線を少なくとも１回以上巻いてなるコイル部とを具備するものであって、前記コイル部は長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の磁性部品では、磁性薄帯を閉磁路構造とすることで、上記した効果に加えて、さらに磁気特性を向上させ可飽和性を得ることができる。
【００１４】
前記磁心において、前記絶縁体の短辺側の長さに対する前記磁性薄帯の短辺側の長さの比が０．７以上１．３以下とすることが好ましい。
【００１５】
前記磁性薄帯は、例えば磁気特性に優れるアモルファス磁性体であることが好ましい。
【００１６】
本発明の磁性部品は、絶縁性確保や損傷防止のため、少なくともコイル部が絶縁性材料により覆われていることが好ましい。
【００１８】
さらに、前記コイルの巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の厚さ（ｔ（単位：μｍ））との比（Ｎ／ｔ）が１以上１００以下であればより好ましい。
【００１９】
本発明の磁性部品の製造方法は、単層の磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻くことによりコイル部を作製する工程とを具備するものである。
【００２０】
本発明の磁性部品の製造方法では、磁性薄帯の主面及び裏面を絶縁体で覆うことで、直接巻線を施すことが可能になる。従って、巻線と磁性薄帯との間隔を極めて少なくすることができ、特性を向上させることが可能になる。
【００２１】
上記した製造方法のより好ましいものとしては、単層の磁性薄帯の両端部が主面または裏面のいずれかで露出するように前記磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻くことによりコイル部を作製する工程と、前記磁心を前記コイル部の一部を内包するように環状に形成し、前記磁性薄帯の両端部を磁気的に接合する工程とを具備するものである。
【００２２】
このように、巻線を施した後に閉磁路構造とすることで、巻線作業を容易にするばかりでなく、特性を向上させることが可能になる。
【００２３】
また、本発明の磁性部品の他の製造方法は、被覆導線を少なくとも１回以上巻回して中空部を有する一体化されたコイル部を作製する工程と、単層の磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記コイル部の中空部に前記磁心を挿入し、固定する工程とを具備するものである。
【００２４】
本発明は、磁性薄帯の主面及び裏面を絶縁体で覆うことにより、上記したようにコイル部と磁心とを別々に作製することが可能となる。従って、磁性部品の作製をより簡単に行うことが可能となる。
【００２５】
上記した製造方法のより好ましいものとしては、被覆導線を少なくとも１回以上巻回して中空部を有する一体化されたコイル部を作製する工程と、単層の磁性薄帯の両端部が主面または裏面のいずれかで露出するように前記磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、前記磁心の一部を前記コイル部の中空部に挿入した後、前記コイル部の一部を内包するように前記磁心を環状に形成し、前記磁性薄帯の両端部を磁気的に接合する工程とを具備するものである。このようにすることで、上記した効果に加えて、さらに特性の向上が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の磁性部品の一例を示した平面図である。
【００２８】
本発明の磁性部品１における磁心２は磁性薄帯３の主面と裏面とを絶縁体で覆うことにより形成されている。この磁心２の下部の絶縁体部分にはリード４が固定されている。磁心２の磁性薄帯３が存在する部分には、絶縁体の上から巻線５が少なくとも１回以上巻回されてコイル部が形成されている。巻線５の両端部分は、磁心２の下部に設けられたリード４にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２９】
本発明の磁性部品１では、磁性薄帯３の主面と裏面とを絶縁体で覆うことにより、損傷しやすい磁性薄帯３の保護が可能となる。また、磁性薄帯３が絶縁体で覆われているため、磁心２の上に直接巻線を施すことができる。
【００３０】
従って、従来のような巻線を行うためのボビン等が必要なくなり、磁性部品の軽量化、小型化を図ることができる。また、ボビン等を用いずに磁心２の上に直接巻線を施すことができるため、巻線５と磁性薄帯３との距離を近づけることにより磁気特性を向上させることや、巻線５の巻数１回当たりの長さを短くすることによりコイル部の直流抵抗の低減も可能となる。
【００３１】
図２は本発明における磁心２の一部を示した平面図である。ここで、ＷAは磁性薄帯３の短辺側の幅を示し、ＷBは絶縁体６の短辺側の幅を示す。
【００３２】
本発明においては、磁性薄帯３の短辺側の幅（ＷA）と絶縁体６の短辺側の幅（ＷB）とが大きく異ならないことが好ましい。磁性薄帯３の幅が絶縁体６の幅よりも極端に長い場合には、磁性薄帯３が絶縁体６から大きくはみ出してしまい、巻線等により磁性薄帯３が傷ついてしまうおそれがある。磁性薄帯３の幅は絶縁体６の幅と同じ程度であれば特に制限されるものではないが、磁性薄帯３を覆わない絶縁体部分が多すぎる場合には強度等の改善が見られないばかりでなく、巻線の長さが増加することによりコイル部の直流抵抗が増すおそれがあるため、絶縁体６の短辺側の幅に対する磁性薄帯３の短辺側の幅の比が０．７以上１．３以下（つまり、０．７≦ＷA／ＷB≦１．３）、さらには０．８以上１．０以下（つまり、０．８≦ＷA／ＷB≦１．０）であることが好ましい。
【００３３】
図３は本発明における磁心２の一部を示した断面図である。ここで、ＨAは磁性薄帯３の厚さを示し、ＨBは絶縁体６の厚さを示す。
【００３４】
磁性薄帯３の厚さ（ＨA）は４〜５０μｍとすることが好ましい。磁性薄帯３の厚さが４μｍの場合、損傷しやすくなると共に、所定の磁気特性を得にくくなる。また、５０μｍを越える場合には、例えば環状に変形させて用いる際に亀裂等が生じるおそれがある。
【００３５】
絶縁体６の厚さ（ＨB）は耐久性や加工性の点から、２０μｍ〜０．２ｍｍとすることが好ましい。２０μｍ未満の場合には、所定の強度を得ることができず巻線等により損傷してしまうおそれがある。０．２ｍｍを越える場合には、例えば折り曲げるような加工が困難となるおそれがある。また、巻線とコイル部の距離が大きくなり密着性が悪くなることから、残留インダクタの増大を招くおそれもある。
【００３６】
以上、本発明の磁性部品を開磁路構造とした場合について説明したが、本発明の磁性部品は閉磁路構造とすることも可能である。
【００３７】
次に、本発明の磁性部品を閉磁路構造とする場合について説明する。
【００３８】
図４は閉磁路構造を有する磁性部品に用いられる磁心２を示した平面図である。また、図５（ａ）は閉磁路構造の磁性部品を示した平面図、図５（ｂ）は同磁性部品の側面図である。
【００３９】
磁心２は磁性薄帯３の主面および裏面が絶縁体６により覆われている。なお、閉磁路構造を形成するため、磁性薄帯３の主面側に貼り合わせる絶縁体６について、磁性薄帯３の両端部に位置する部分を開口部とし、磁性薄帯３が露出するようにした（以下、この部分を露出部７とする）。また、閉磁路構造を形成するため磁性薄帯３およびそれを覆う絶縁体６の長さは、開磁路構造に比べて長いものとした。
【００４０】
磁心２には、例えば磁性薄帯３の長さ方向の中央部８より下側（リード４側）に巻線５がなされる。この巻線５を内包するように、磁性薄帯３の長さ方向の中央部８で磁心２は折り曲げられる。折り曲げられた磁心２は、磁性薄帯３の露出部７同士が対向配置するため、この部分を磁気的に接合する。得られた磁性部品１の形状は図５に示すようなものとなる。
【００４１】
図４に示される磁心および図５に示される磁性部品は、磁性薄帯の同一面側で接続する場合の一例を示したものであるが、例えば磁性薄帯の主面の一方の端部と、裏面の他方の端部で磁気的に接続する構造としてもよい。
【００４２】
磁性部品を閉磁路構造とした場合においても、磁性薄帯の短辺側の幅（ＷA）と絶縁体の短辺側の幅（ＷB）との関係や、磁性薄帯の厚さ（ＨA）や絶縁体の厚さ（ＨB）は、開磁路構造の場合と何ら異なるものではない。
【００４３】
本発明の磁性部品を閉磁路構造とすることで、前記開磁路構造の磁性部品と同様の効果が得られる他に、閉磁路構造による磁気特性の向上が可能になる。また、本発明の閉磁路構造を有する磁性部品は、巻線を行った後に閉磁路構造とするため巻線作業を自動化することができ、製造効率に優れるものである。
【００４４】
次に、本発明の磁性部品の製造方法として、閉磁路構造の磁性部品を例に挙げてを説明する。
【００４５】
磁性薄帯として、液体急冷法等により作製されるＣｏ系非晶質合金からなる長方形状の磁性薄帯を用意する。磁性薄帯は、所定の磁気特性を得るために、磁場をかけながら熱処理を施されたものであってもよい。また、磁性薄帯の長さは閉磁路構造を形成するのに十分な長さとする。
【００４６】
次に、２枚のＰＥＴ系樹脂フィルム等を所定形状、厚さに加工する。なお、一方のＰＥＴ系樹脂フィルムには、磁性薄帯同士を接続して閉磁路構造を形成するために、磁性薄帯を露出させる開口部を２つ形成しておく。
【００４７】
前記磁性薄帯に上記ＰＥＴ系樹脂フィルムを両面から貼り合わせ、さらに熱処理により磁性薄帯およびＰＥＴ系樹脂フィルムを密着一体化させて磁心を作製する。この磁心の下部には、例えば半田メッキがなされたリードを２本接合する。得られた磁心は、例えば図４のような構造となる。
【００４８】
さらに、磁性薄帯の中央部からリード側の部分にかけて被覆導線を所定回数巻いた後、この被覆導線の両端部をリードに電気的に接続する。この後、磁心を磁性薄帯の中央部で、前記ＰＥＴ系樹脂フィルムの２つの開口部が対向するように折り曲げて、開口部に露出していた磁性薄帯同士を磁気的に接続して磁性部品を得る。得られた磁性部品は図５のような構造となる。
【００４９】
上記製造方法では、磁心に直接被覆導線を巻回する製造方法について述べたが、本発明の製造方法ではコイル部と磁心部を別々に作製し、その後一体化することも可能である。以下、その方法について図６を参照して説明する。
【００５０】
磁性薄帯として、液体急冷法等により作製されるＣｏ系非晶質合金からなる長方形状の磁性薄帯を用意する。この磁性薄帯の両面に、所定形状、厚さに加工されたＰＥＴ系樹脂フィルム貼り合わせ、熱処理により磁性薄帯およびＰＥＴ系樹脂フィルムを密着一体化させて図６に示されるような磁心２を作製する。
【００５１】
一方、コイル部を形成する被覆導線として、自己粘着性被覆導線を用意する。自己粘着性被覆導線としては、例えばポリエステル系樹脂からなり、１００〜１３０℃程度で融着するものを用いることができる。この被覆導線を角形形状の長方形巻芯等に巻回した後、巻芯を取り外しソレノイド状のコイル部９を作製する。
【００５２】
このコイル部９の中空部に前記磁心２を挿入配置する。その後、これら磁心とコイル部とを熱処理し、これらを密着一体化させて図７に示されるような磁性部品１を得ることができる。
【００５３】
磁心に直接巻線を行う場合には磁心が変形するおそれがあるが、このような方法によれば、磁心の変形を抑制でき、巻線作業が容易となる。
【００５４】
上記製造方法では、自己粘着性被覆導線として熱により融着するものを挙げたが、その他にアルコール等の溶剤により融着するもの等も用いることが可能である。
【００５５】
また、同様の方法を用いて閉磁路構造の磁性部品を作製することもできる。以下、閉磁路構造の場合の作製例について説明する。
【００５６】
閉磁路構造とする場合には、例えば図８に示されるような磁心２を用いることが好ましい。ここで、図８（ａ）は磁心２の平面図、図８（ｂ）は磁心２の断面図である。磁心２は磁性薄帯３の主面および裏面を絶縁体６で覆ったものであるが、磁性薄帯３の主面の一方の端部（露出部１０）と裏面の他方の端部（露出部１１）には絶縁体が形成されないようにする。
【００５７】
この磁心２を、開磁路構造の場合と同様に作製されたコイル部９の中空部に挿入する。挿入後、磁心２の両端部を同一方向に折り曲げて、前記磁性薄帯の露出部１０と露出部１１が重なり合うようにして磁気的に接続する。その後、これら磁心２とコイル部９とを熱処理して密着一体化する。
【００５８】
このような方法を採ることで、閉磁路構造の磁性部品を容易に作製することができる。また、閉磁路型構造とすることで、さらに磁気特性に優れた磁性部品とすることができる。本作製例では磁性薄帯の主面の一端部と裏面の他端部を磁気的に接続する構造としたが、例えば磁性薄帯の主面の両端部を磁気的に接続することも可能である。また、必要に応じて絶縁ケースに収納して使用してもよい。
【００５９】
本発明における磁性薄帯には、例えば結晶質軟磁性合金、非晶質軟磁性合金、微結晶構造を有する軟磁性合金（以下、微結晶軟磁性合金と記す）などの種々の軟磁性材料を適用することができる。これらのうち、本発明においては特に非晶質軟磁性合金や微結晶軟磁性合金を用いることが好ましい。
【００６０】
結晶質軟磁性合金としては、例えばパーマロイ合金が挙げられる。具体的には、Ｎｉを５５〜８５質量％、Ｍｏを７質量％以下、Ｃｕを２〜２７質量％含み、残部が実質的にＦｅからなるものが挙げられる。非晶質軟磁性合金としては、例えばＣｏ基非晶質合金、Ｆｅ基非晶質合金、Ｆｅ−Ｎｉ基非晶質合金等が挙げられる。
【００６１】
磁性薄帯は、上記した磁性合金を熱間圧延、冷間圧延、液体急冷法等、各材料に特性に適した方法で加工することにより作製される。また、磁気特性の向上のために磁場をかけながら熱処理することにより作製されたものであって構わない。
【００６２】
また、本発明において磁性薄帯を被覆する絶縁体としては、各種の絶縁材料を用いることができる。絶縁体として特に好ましいものとしては、例えばＰＥＴ系樹脂等が挙げられる。また、被覆方法としては、液体状態の樹脂を磁性薄帯に塗布する方法や、樹脂フィルムを磁性薄帯に貼り合わせ熱処理により密着する方法等が挙げられる。
【００６３】
本発明のインダクタンス素子においては、コイルの構成は特に限定されるものではないが、好ましくは前記コイルは長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であり、前記磁性薄帯は厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単数または複数層からなるものであり、前記コイルの巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の総数（ｎ）との比（Ｎ／ｎ）が２０以上５００以下とするのがよい。
【００６４】
長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０未満であると、コアを構成する断面積が非常に小さい磁性薄帯をコアとして用いた場合に、十分なインダクタンス特性を得ることができないおそれがある。一方、長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が５００を超えると、巻線の密度が大きくなりすぎて、巻線間の浮遊容量が増大してインダクタンス特性が低下してしまうおそれがある。
【００６５】
また、磁性薄帯は厚さが５０μｍを超えると渦電流損などが増大して、特に高周波域での損失が増大するおそれがある。一方、磁性薄帯の厚さを４μｍ未満とすると製造性が低下し、表面の平滑性が劣化したり、またピンホールなどが増えるおそれがある。磁性薄帯のより好ましい厚さは、１０μｍ以上３０μｍ以下である。
【００６６】
磁性薄帯は単層でも十分に効果を得られるが、複数層の磁性薄帯を積層して用いることも可能である。複数層の磁性薄帯を用いる場合、個々の磁性薄帯の形状は上記した数値の範囲内とする。
【００６７】
そして、本発明のインダクタンス素子において、コイルの長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）と磁性薄帯の積層数（ｎ）との比（Ｎ／ｎ）を２０以上５００以下とすることで、厚さ４μｍ以上５０μｍ以下というような磁性薄帯を例えば単層で用いた場合においても、十分なインダクタンス特性を得ることが可能となる。
【００６８】
また、上記したＮ／ｎ比に加えて、コイルの長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）と磁性薄帯の厚さ（ｔ：μm）との比（Ｎ／ｔ）を１以上１００[／μｍ]以下とすることが好ましい。
【００６９】
このような関係を満足させることによって、より良好なインダクタンス特性を得ることが可能となる。なお、複数層の磁性薄帯を積層して用いる場合、厚さ（ｔ）は複数層の合計板厚とする。
【００７０】
Ｎ／ｔ比が１[／μｍ]未満であると、断面積が小さい磁性薄帯をコアとする本発明のインダクタンス素子では、十分なインダクタンス特性を確保することが難しい。一方、Ｎ／ｔ比が１００[／μｍ]を超えると、巻線の密度が大きくなって重ね巻きが必要となり、巻線間の浮遊容量が増すために、素子のインダクタンスが低下してしまう。Ｎ／ｔ比のより好ましい範囲は、３以上２０[／μｍ]以下である。
【００７１】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態について実施例を参照して説明する。
【００７２】
実施例１、比較例１、２
実施例１
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ２５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ１６μｍの合金薄帯を用いた。この合金薄帯の主面および裏面に、長さ２６ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍのポリエステル系の絶縁フィルムを貼り付け、熱圧着により一体化し磁心を作製した。
【００７３】
一方、直径０．１ｍｍの自己融着性エナメル線を７ｍｍ×０．４ｍｍ内口の長方形巻芯に１５０ターン（コイルの長さ１０ｍｍ）巻回し、ソレノイドコイルを得た。
【００７４】
このソレノイドコイル内に前記磁心を配置し、巻芯を抜き取り磁心と巻線とを密着させて、１２０℃で熱処理することにより磁性部品を作製した。
【００７５】
比較例１
直径０．１ｍｍの自己融着性エナメル線を７ｍｍ×０．４ｍｍ内口の長方形巻芯に１５０ターン（コイルの長さ１０ｍｍ）巻回し、ソレノイドコイルを得た。
【００７６】
次に、実施例１と同組成、同形状の磁性薄帯を用意し、これを絶縁体を設けないで前記ソレノイドコイル内に配置した後、巻芯を抜き取り磁心と巻線とを密着させて、１２０℃で熱処理することにより磁性部品を作製した。
【００７７】
比較例２
直径０．１ｍｍの自己融着性エナメル線を７ｍｍ×０．４ｍｍ内口の液晶樹脂からなる長方形巻芯に１５０ターン（コイルの長さ１０ｍｍ）巻回し、ソレノイドコイルを得た。
【００７８】
さらに、実施例１と同組成、同形状の磁性薄帯を用意し、これを絶縁体を設けないで前記ソレノイドコイル内に配置した後、長方形巻芯の挿入口を閉じて磁性部品を作製した。
【００７９】
次に、これら実施例１、比較例１、２の磁性部品について、それぞれ１００個ずつ、初期インダクタンス、残留インダクタンス、直流抵抗値および絶縁性を測定し、その平均値を表１に示した。なお、インダクタンスの評価は、５０ｋＨｚ、０．０１Ｖの条件で行い、残留インダクタは直流電流５０ｍＡを流したときのインダクタンスを測定することにより対応した。直流抵抗は直流抵抗計にて測定した。また、絶縁性は特に絶縁性が優れているものを◎で表し、実用上十分な絶縁性を持つものを○で表し、実用上問題のあるものを×で表した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
磁性薄帯に絶縁フィルムを形成した実施例１は、巻芯を使用した比較例２に比べて初期インダクタンスが向上し、かつ残留インダクタンスやコイルの直流抵抗も大幅に低減させることができた。実施例１において直流抵抗を大幅に低減させることが可能となったのは、絶縁フィルムを用いて磁性薄帯を保護しているため、磁性薄帯にじかに巻線を施すことができ、１ターン当たりの巻線の長さを短くすることができたためである。また、実施例１では巻線と磁性薄帯の間に薄い絶縁体フィルムのみしか存在せず、比較例２のように巻線と磁性薄帯との距離がひらくのを抑制できるためインダクタンスが向上し残留インダクタンスが減少したものである。
【００８２】
実施例２〜６、比較例３、４
実施例２〜６
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ２３ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ１６μｍの合金薄帯を用いた。この合金薄帯の主面および裏面に長さ２４ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ７０μｍのポリエステル系の絶縁フィルムを貼り付け、熱圧着により一体化し磁心を作製した。なお、磁性薄帯の主面の両端部には、絶縁フィルムが形成されないようにし、磁性薄帯が露出する構造とした。また、下部にスズメッキした０．６ｍｍ角のリードを２本取り付けた。
【００８３】
この磁心に直径０．１ｍｍのウレタン線を５０ターン（実施例２）、１００ターン（実施例３）、２００ターン（実施例４）施し、ウレタン線の両端部を前記リードに接続しコイル部を形成した。
【００８４】
さらに、磁心を折り曲げ、磁性薄帯両端部の露出した部分同士を磁気的に接合し、図５に示されるような閉磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００８５】
実施例５
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ６９ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ１６μｍの合金薄帯を用いた。この合金薄帯の主面および裏面にポリエステル系の絶縁フィルムを貼り付け、熱圧着により一体化し磁心を作製した。また、下部にはスズメッキした０．６ｍｍ角のリードを２本取り付けた。
【００８６】
この磁心に直径０．１ｍｍのウレタン線を１００ターン施し、ウレタン線の両端部を前記リードに接続しコイル部を形成し、平均磁路長６４ｍｍの開磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００８７】
実施例６
磁性薄帯としてＣｏ系アモルファス合金からなる長さ１０６ｍｍの合金薄帯を用いた以外は実施例５と同様とし、平均磁路長１０１ｍｍの開磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００８８】
比較例３
Ｃｏ系アモルファス合金からなる磁性薄帯を４７回巻回して、外径４ｍｍ、内径２ｍｍ、高さ６ｍｍのトロイダルコアを作製した。
【００８９】
このトロイダルコアを絶縁樹脂ケースに収納し、さらに直径０．１ｍｍのウレタン線を６ターン施し、閉磁路構造を有する磁性部品を作製した。
【００９０】
次に、これらの磁性部品をスイッチング電源の遅延素子として用い、評価を行った。電源は自励フライバック方式電源を使用し、スイッチング素子のゲート部に直列に挿入して、そのノイズ低減を確認した。入力は１４０ＶＤＣ、負荷条件は２４Ｖ、１Ａとした。また、初期インダクタンスの測定は実施例１と同様の方法を用いた。結果を表２に示す。なお、磁性部品を用いなかった場合を比較例４として併せて表２に示す。
【００９１】
【表２】
【００９２】
また、サージ電流についても、磁性部品を用いなかった比較例４と比較して大幅なサージ電流抑制効果が見られることが分かった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の磁性部品は、磁性薄帯の主面及び裏面を絶縁体で覆うことにより、損傷しやすい磁性薄帯の保護が可能となり、さらに直に巻線を行うことができるため巻線作業が容易になるとともに、磁気特性の向上も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】開磁路構造を有する本発明の磁性部品を示した平面図。
【図２】本発明の磁性部品に用いられる磁心の一部を示した平面図。
【図３】本発明の磁性部品に用いられる磁心の一部を示した断面図。
【図４】閉磁路構造を有する本発明の磁性部品に用いられる磁心を示した平面図。
【図５】閉磁路構造を有する本発明の磁性部品を示した平面図およぼ側面図。
【図６】本発明の磁性部品の作製例を示した概略図。
【図７】開磁路構造を有する本発明の磁性部品の他の例を示した平面図。
【図８】閉磁路構造を作製するための磁心を示した平面図および断面図。
【図９】閉磁路構造を有する本発明の磁性部品の他の例を示した平面図。
【符号の説明】
１……磁性部品
２……磁心
３……磁性薄帯
５……巻線
６……絶縁体
Claims (10)
- 厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単層の磁性薄帯と、前記磁性薄帯の主面及び裏面を覆う厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体とを有し、前記絶縁体が熱圧着により前記磁性薄帯と一体化された磁心と、
前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻いてなるコイル部と
を具備する磁性部品であって、
前記コイル部は長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であることを特徴とする磁性部品。 - 中空部を有する環状とされた厚さが４μｍ以上５０μｍ以下の単層の磁性薄帯と、前記磁性薄帯の主面及び裏面を覆う厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体とを有し、前記絶縁体が熱圧着により前記磁性薄帯と一体化された磁心と、
前記磁心の中空部を通過するように被覆導線を少なくとも１回以上巻いてなるコイル部と
を具備する磁性部品であって、
前記コイル部は長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下であることを特徴とする磁性部品。 - 前記磁心は、前記絶縁体の短辺側の長さに対する前記磁性薄帯の短辺側の長さの比が０．７以上１．３以下であることを特徴とする請求項１または２記載の磁性部品。
- 前記磁性薄帯はアモルファス磁性体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の磁性部品。
- 前記磁性部品の少なくともコイル部が絶縁性材料により覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の磁性部品。
- 前記コイルの巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の厚さ（ｔ（単位：μｍ））との比（Ｎ／ｔ）が１以上１００以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の磁性部品。
- 単層の磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、
前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻くことによりコイル部を作製する工程と
を具備することを特徴とする磁性部品の製造方法。 - 単層の磁性薄帯の両端部が主面または裏面のいずれかで露出するように前記磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、
前記磁心に被覆導線を少なくとも１回以上巻くことによりコイル部を作製する工程と、
前記磁心を前記コイル部の一部を内包するように環状に形成し、前記磁性薄帯の両端部を磁気的に接合する工程と
を具備することを特徴とする磁性部品の製造方法。 - 被覆導線を少なくとも１回以上巻回して中空部を有する一体化されたコイル部を作製する工程と、
単層の磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、
前記コイル部の中空部に前記磁心を挿入し、固定する工程と
を具備することを特徴とする磁性部品の製造方法。 - 被覆導線を少なくとも１回以上巻回して中空部を有する一体化されたコイル部を作製する工程と、
単層の磁性薄帯の両端部が主面または裏面のいずれかで露出するように前記磁性薄帯の主面及び裏面を厚さ２０μｍ以上０．２ｍｍ以下の樹脂フィルムからなる絶縁体で覆い、熱圧着により一体化して磁心を作製する工程と、
前記磁心の一部を前記コイル部の中空部に挿入した後、前記コイル部の一部を内包するように前記磁心を環状に形成し、前記磁性薄帯の両端部を磁気的に接合する工程と
を具備することを特徴とする磁性部品の製造方法。
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