(57)【要約】【課題】  放熱性及び耐振性の優れたノイズ低減素子を提供する。【解決手段】  磁性材料からなる筒状磁心と該磁心を収納する絶縁ケースを有するノイズ低減素子において、該ノイズ低減素子には半導体回路のライン又は各種素子のリードを挿通するための空心部が設けられており、ケースの空心部入口が前記ライン又はリードと同じ形状であること、又は絶縁ケースに液晶ポリマーを用いる。また、磁性薄帯は厚さ３０μｍ以下がよい。また、空心部入口を４角形状であることが好ましい。【選択図】  図１
2010147481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ３０μｍ以下の磁性材料からなる薄帯を巻回した筒状磁心と該磁心を収納する液晶ポ
リマーからなる絶縁有機樹脂ケースを有するノイズ低減素子において、該ノイズ低減素子
を構成する絶縁ケースには各種素子のリードを挿通するための空心部が設けられており、
該ケースの空心部入口が前記リードと同じ４角型形状であり、該ケースの空心部入口の大
きさを該リードの形状の±５％以内とすることにより、該ノイズ低減素子を該リードに挿
通するだけで固定可能にしたことを特徴とするノイズ低減素子。
【請求項２】
該磁心の平均外径をＤ、磁心の高さをＨで表したとき、Ｈ／Ｄ≧１であることを特徴とし
た請求項１記載のノイズ低減素子。
【請求項３】
磁性材料が非晶質合金であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノイズ低
減素子。
【請求項４】
磁性材料が微細結晶を有する磁性合金であることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載のノイズ低減素子。
【請求項５】
空心部の内面を円形状に凸部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
か１項に記載のノイズ低減素子。
【請求項６】
絶縁有機樹脂ケースが直方体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
に記載のノイズ低減素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のノイズ低減素子を用いたことを特徴とする半
導体回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ低減素子に関するもので、特にスイッチング電源の整流回路における
ダイオードのリードに直接挿通するノイズ低減素子等に用いるもので、詳しくは、ケース
形状を改良することや液晶ポリマー製絶縁ケースを用いることにより、装着性、耐振動性
等を向上させたノイズ低減素子およびそれを用いた半導体回路素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源などの電子回路におけるノイズ発生源として、ダイオードやトランジ
スタ等の半導体素子が挙げられるが、これらの半導体素子に対するノイズ対策方法として
磁気ノイズ低減素子（以下、ノイズ低減素子と称す）を用いる方法がある。ノイズ低減素
子は非晶質合金などの各種磁性材料からなる筒状体（磁心）およびこの筒状体の例えば周
囲に配した絶縁部材により形成したもので、半導体素子のリードを挿通して使用される。
【０００３】
この方法は通常のノイズフィルタなどによりノイズを低減する方法に比べ組み上がって
しまった電源ユニットに対してもノイズ対策ができるため近年良く用いられている。また
、磁性材料として、従来のフェライトから非晶質合金などの損失の小さい磁性材料に変え
ているためノイズ低減素子の発熱の問題や割損といった問題をも改良されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−７１１６４号公報
【特許文献２】特開平５−２３４７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このノイズ低減素子は半導体素子のリードを挿通し易いように、リードが挿通
する内孔部がリードの断面形状より大きい直径で形成されている。このため、ノイズ低減
素子に半導体素子のリードを挿通すると、ノイズ低減素子が自由に動いてしまう。ノイズ
低減素子にリードを挿通した状態で半導体素子を回路基板に取付ける際には、ノイズ低減
素子をリードから落ちないように手で抑えておく必要があり、取付け作業が面倒であった
。また、この取付け作業中に手での押さえが緩んでノイズ低減素子が抜け落ちることもあ
った。
【０００６】
さらに、半導体素子を回路基板に取付けたときに、ノイズ低減素子が外部の振動でリー
ドを挿通した状態で自由に動いて破損したり、他の回路基板おける他の導電部に接触して
ショートを起こす原因となっている。
【０００７】
このため、ノイズ低減素子を使用する場合に、例えば特開平１−７１１６４号のように
ノイズ低減素子を樹脂モールドや接着剤により固定することが検討されているが、この場
合には作業性が悪いことやノイズ低減素子を一度取付けたら外すことが困難であるという
問題があった。
【０００８】
また、特開平５−２３４７６０号のようにノイズ低減素子の空心部中に押さえ部材を用
いリードと固定することも検討されている。この場合、ノイズ低減素子の固定については
良好な結果が得られるものの、自動車等の振動が大きいものに搭載される半導体素子に用
いた場合に固定強度が十分でなかったり、元々小型であるノイズ低減素子の空心部中に入
るような小型の押さえ部材を製造することは製造工程を繁雑にするといった問題があった
。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、半導体素子のリード等への固定を容易かつ十分な固
定強度を持ち、振動に強い構造を持ち、放熱性が優れたノイズ低減素子及びそれを用いた
半導体回路素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のノイズ低減素子は、厚さ３０μｍ以下の磁性材料からなる薄帯を巻回した筒状
磁心と該磁心を収納する液晶ポリマーからなる絶縁有機樹脂ケースを有するノイズ低減素
子において、該ノイズ低減素子を構成する絶縁ケースには各種素子のリードを挿通するた
めの空心部が設けられており、該ケースの空心部入口が前記リードと同じ４角型形状であ
り、該ケースの空心部入口の大きさを該リードの形状の±５％以内とすることにより、該
ノイズ低減素子を該リードに挿通するだけで固定可能にしたことを特徴とするものである
。
また、該磁心の平均外径をＤ、磁心の高さをＨで表したとき、Ｈ／Ｄ≧１であることが
好ましい。また、磁性材料が非晶質合金であることが好ましい。また、磁性材料が微細結
晶を有する磁性合金であることが好ましい。また、空心部の内面を円形状に凸部を設けた
ことが好ましい。また、絶縁有機樹脂ケースが直方体であることが好ましい。また、本発
明のノイズ低減素子を用いたことを特徴とする半導体回路素子。
本発明においては、ノイズ低減素子を構成する絶縁ケースの空心部入口を半導体回路の
ライン又は各種素子のリード形状に合わせること、具体的には角形形状とすること、特に
４角形状にすること、絶縁ケースの材質として液晶ポリマーを用いること、及び磁性材料
として非晶質合金又は微細結晶を有する磁性合金を用いることにより、耐振性に強く磁気
特性や放熱性の優れたノイズ低減素子を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明のノイズ低減素子は、ケースの空心部入口の形状を半導体回
路のラインや各種素子のリードと同じ形状等のような絶縁ケース形状、及び／又は、液晶
ポリマーからなる絶縁ケースというようにケースの形状や材質を特定することにより、放
熱性や耐振性に優れ、磁性材料として非晶質合金や微細結晶をもつ磁性合金を用いること
により磁気特性をも良好な結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のノイズ低減素子の断面図である。
【図２】本発明のケース空心部の一例を示す図である。
【図３】本発明のケースの蓋部と本体部を示す図である。
【図４】本発明のマーカーを付けたケースを示す図である。
【図５】従来のケース形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態について説明する。
本発明では、磁性材料からなる筒状磁心と、その磁心を収納する絶縁ケースを用いてい
る。
【００１４】
磁性材料からなる筒状磁心に用いる磁性材料としては、磁性材料であれば特に問題はな
いが、非晶質合金又は微細結晶を有する磁性合金であることが好ましい。
【００１５】
まず、非晶質合金としては、Ｃｏ系、Ｆｅ系、Ｎｉ−Ｆｅ系と特に限定するものではな
いが、Ｃｏ系又はＦｅ系としては次の一般式１を満たすものが好ましい。
【００１６】
一般式１：（Ｍ１−ａＭ’ａ）１００−ｂＸｂ
式中、ＭはＦｅ、Ｃｏから選ばれる少なくとも１種の元素を、Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗから選ばれる少なくとも１種の元素を、Ｘ
はＢ、Ｓｉ、Ｃ、Ｐから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０≦ａ≦０．５、１０≦
ｂ≦３５  （各数字はａｔ％）となる。ここでＭ元素はＣｏ又は／及びＦｅとなり磁束密
度や鉄損等の磁気特性に応じて組成比率を調整していく、Ｍ’元素は熱安定性、耐食性、
結晶化温度の制御のために必要な元素であり、好ましくはＣｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ
を用いるのがよく、Ｘ元素は非晶質合金を得るのに必要な元素であり、特にＢは非晶質化
するのに有効な元素であり、Ｓｉは非晶質形成を助成すること及び結晶化温度の上昇に有
効な元素である。
【００１７】
次に、Ｎｉ−Ｆｅ系非晶質合金については次の一般式２を満たすものが好ましい。
一般式２：（Ｎｉ１−ａＦｅａ）１００−ｘ−ｙ−ｚＭｘＳｉｙＢｚ
式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒから選ばれる少なくとも
１種の元素を示し、０．２≦ａ≦０．５、０．０５≦ｘ≦１０、４≦ｙ≦１８、５≦ｚ≦
２０、１５≦ｙ＋ｚ≦３０  （各数字はａｔ％）となる。
【００１８】
このＮｉ−Ｆｅ系非晶質合金はＮｉリッチなＮｉ−Ｆｅ系をベースとする非晶質合金で
ある。ここでＭ元素は、熱安定性、耐食性、結晶化温度の制御のために必要な元素であり
、特に好ましくはＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂである。
【００１９】
非晶質合金の製造方法としては、液体急冷法が好ましく、具体的には、所定の組成比に
調整した合金素材を溶融状態から１０５℃／秒以上の冷却速度で急冷することによって得
られる。このような液体急冷法により製造された非晶質合金は、薄帯という形状で得られ
る。これら非晶質合金薄帯の厚みは３０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは８〜２０
μｍであり、薄帯の厚さを制御することにより低損失の磁心を得ることが可能となる。
【００２０】
微細結晶を有する磁性合金については、次の一般式３を満たすものが好ましい。
一般式３：ＦｅａＣｕｂＭｃＳｉｄＢｅ
式中、Ｍは周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素又はＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌから選ばれる少
なくとも１種の元素を示し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ａｔ％、０．０１≦ｂ≦４、０
．０１≦ｃ≦１０、１０≦ｄ≦２５、３≦ｅ≦１２、１７≦ｄ＋ｅ≦３０となる。
【００２１】
ここでＣｕは耐食性を高め、結晶粒の粗大化を防ぐと共に、鉄損や透磁率等の軟磁気特
性を改善するのに有効な元素であり、Ｍ元素は結晶径の均一化に有効であると共に、磁歪
及び磁気異方性の低減、温度変化に対する磁気特性の改善に有効な元素である。微細結晶
としては、５０〜３００オングストロームの結晶粒を合金中に面積比で５０％以上、好ま
しくは９０％以上存在することがよい。
【００２２】
微細結晶を有する磁性合金の製造方法としては、液体急冷法により一般式３の合金組成
を有する非晶質合金薄帯を得た後、前記非晶質合金の結晶化温度に対し−５０〜＋１２０
℃、１分〜５時間の熱処理を行い、微細結晶を析出させる方法、又は液体急冷法の急冷温
度を制御して微細結晶を直接析出させる方法等により得ることが可能となる。このような
方法で微細結晶を有する磁性材料の薄帯を得ることができる。薄帯の板厚については、非
晶質合金薄帯と同様に、３０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは８〜２０μｍである
。
【００２３】
以上のような磁性材料からなる薄帯を巻回または積層することにより筒状磁心を得る。
これらの磁心は磁性合金薄帯の絶縁性を得るために、磁性合金薄帯及び／又は磁心自体に
絶縁処理を施す。絶縁処理については、薄帯の層間絶縁を得るためにマグネシア、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニアといった金属酸化物の被膜を薄帯表面に設けることが好ましく、
磁心形成後は絶縁性ケースに収納することとなる。
【００２４】
本発明では、絶縁ケースに空心部を設け、空心部入口の形状を半導体回路のラインや各
種素子のリードと同じ形状にしている。絶縁ケースに収納する磁心は円筒状であるためも
ともと空心部は存在している、この空心部に半導体回路のライン又は各種素子、例えばダ
イオードやトランジスタのリードを挿通することになる。前述したように従来の樹脂モー
ルドや接着剤による固定では作業性が悪いことやノイズ低減素子を一度取付けたら外すこ
とが困難であるといった問題があるため、絶縁ケースを用いることが好ましい。
【００２５】
そこで本発明は、ケースの空心部入口を半導体回路のライン又は各種素子のリード形状
と同じ形状、具体的には角形、特に４角形とすることにより、ノイズ低減素子の装着後の
樹脂モールドや接着剤の使用を不要にし、十分な固定強度を得ることを可能にした（図１
）。
【００２６】
最近の半導体回路や各種素子、特に１Ａ以上のパワー系素子のラインやリードの形状は
角形、特に４角形状になってきており絶縁ケースの空心部入口形状をこれらの形状に合わ
せることにより十分な固定強度を得ることができ、接着剤や樹脂モールドといった繁雑な
作業が不必要になる。
【００２７】
絶縁ケースの空心部入口の形状は、半導体回路のラインや各種素子のリード形状に合わ
せておけばとくに問題はないが、好ましくは、該ラインやリードの形状より±５％以内と
なる。空心部入口を小さくしておけばより固定強度が強くなるが、該リードより５％以上
小さいと空心部の形状が小さくなりすぎ装着性が悪くなることや磁心に応力が掛かり磁気
特性に悪影響が及ぼされたり破損の原因となり、逆に５％より大きいと空心部入口が大き
くなりすぎ十分な固定強度が得られなくなる。
【００２８】
また、装着性の観点からみると、空心部入口を該リードと同じ大きさにし、空心部の内
面を円形状に凸部を設けることにより、装着を容易にし、さらに十分な固定強度を得るこ
とが可能となる（図２）。
【００２９】
絶縁ケースの外径形状は円筒、角形と特に限定されるものではないが、放熱性を考慮し
た場合、角形、特に放熱板と接触する面が平面であることが好ましい。
本発明のノイズ低減素子は、非晶質合金や微細結晶を有する磁性合金といった低損失の
磁性材料を使用することにより、素子自体の磁気特性を向上させるのみではなく発熱量を
低減させることが可能である。さらに、絶縁ケースの半導体回路における放熱板と接する
面を平面とすることにより放熱性を向上させることが可能である。ノイズ低減素子の発熱
については、発熱量が大きいと半導体素子そのものに悪影響を与え、その半導体素子を破
壊してしまい、その結果半導体回路全体を機能しないものにしてしまうためノイズ低減素
子の発熱量は少なくし、放熱性を良くしていくことが望まれている。
【００３０】
放熱板と接する面を平面にする形状とする場合、ケース形状を直方体とするとより好ま
しくなる。通常、各種素子、例えばダイオードやトランジスタ等はリードが複数本備わっ
ているものであり、本発明のノイズ低減素子は一般的にリード１本につき１個装備するも
のである。ここで、各種素子のリード断面形状は正方形、長方形といった４角形状が多く
なっていることから、絶縁ケースの形状を直方体とすることにより、どの面が放熱基板側
になっても問題のないように直方体とすることが好ましい。また、直方体とすることによ
り、機械作業時にノイズ低減素子を吸着による搬送、取付が行い易くなるといった製造性
の向上も見られる。
【００３１】
装着性を向上させるために、絶縁ケースの蓋形状において、空心部を蓋部よりも長くな
った形状をとることが好ましい。本発明のノイズ低減素子の絶縁ケースは、本体部と蓋部
に分かれており、蓋部と本体部は熱溶着等の方法により固定している。そのため、蓋部の
空心部を蓋と同じ長さのままにしておくと蓋部の空心部におけるリードとの固定強度がや
や弱くなるため、蓋部の空心部を蓋の厚みより長い形状（ラッパ型）にすることにより固
定強度を強くすることが可能となる。例えば、図３にあるように蓋部の空心部入口部の厚
みをＷ１、蓋部のケース本体部に装着する空心部の厚みをＷ２とした場合、Ｗ２＞Ｗ１と
なることが好ましい。
【００３２】
また、本発明のノイズ低減素子には、方向性を示すためのマーカーを設けてもよい（図
４）。リード等の断面形状が長方形の場合、ノイズ低減素子空心部入口の形状も長方形と
なる。この場合、リード形状に合わせるようにノイズ低減素子を装着するためには、縦横
の向きをお互いに合わせる必要があるが、通常のノイズ低減素子は表から見ても空心部入
口の形状を確認することは難しい。そこで、方向性を示すためのマーカー、例えば、特定
の側面（通常は上面）の向かって右上に目印を付けることにより、ノイズ低減素子の向き
が分かり、空心部入口の向きを判断することが可能となる。そのため、マーカーを設ける
場所や大きさ、マーカーの数は特に限定されるものではなく、方向性が分かるようになっ
ていれば特に問題はない。
【００３３】
絶縁ケースの材質としては、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない
が、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の絶縁性有機樹脂が適しており、特に好ましくは液晶ポリマー
である。ノイズ低減素子を半導体素子のリード等に挿通させた後、リードの先端を回路基
板に半田付けすることになる。この半田付けの際、温度は２００〜２６０℃にもなるため
半田付け部付近にあるノイズ低減素子もかなり高温にさらされることになり、ケース材質
についても耐熱性はかなり重要になってくる。この耐熱性を考慮すると液晶ポリマーが最
適であり、コストや成形性の点でも優れている。また、半導体素子のリード等の形状に合
わせた空心部を作るためには、ある程度の成形性も要求されその点でも液晶ポリマーは良
好な結果を得ている。
【００３４】
ノイズ低減素子の平均外径をＤ、高さをＨで示したとき、Ｈ／Ｄ≧１、好ましくは３≧
Ｈ／Ｄ≧１．２となる。同じ体積を持つノイズ低減素子が存在した場合、高さが平均外径
より低いもの、Ｈ／Ｄ＜１となるものよりはＨ／Ｄ≧１と高さ方向が長いものの方がノイ
ズ低減効果が高くなる。一方、あまり高さが高く、細長いものＨ／Ｄ＞３ものはリードへ
取付難く、半導体基板への実装段階で取扱難いといった問題が生じるため、Ｈ／Ｄ≧１、
特に３≧Ｈ／Ｄ≧１．２が好ましい。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
軟磁性磁心として、Ｃｏ系非晶質合金を円筒状（トロイダル状）に、外径３ｍｍ、内径
２ｍｍ、高さ３ｍｍの円筒状磁心を作製し、熱処理を施した。
【００３６】
絶縁ケースとして、液晶ポリマー製の、高さ５ｍｍ、縦４ｍｍ、横４ｍｍの直方体から
なるケースを用意し、前記磁心を収納した。このとき、内径の空心部入口は縦０．６ｍｍ
、横１．０ｍｍの４角形状とした。
【００３７】
半導体素子として、ダイオード（東芝製２０ＤＬ２ＣＺ５１Ａ）のアノード側リードに
本発明のノイズ低減素子を装着した（接着剤は使用しない）。
このときのノイズ低減素子の発熱温度を測定した。測定には、ＡＣ１００Ｖ入力、５Ｖ
−１０Ａ出力のフォワード方式電源を使用した。
【００３８】
（比較例１）
比較のために、実施例１で使用したＣｏ系非晶質磁心をエポキシ樹脂でモールドしたも
のの発熱温度を測定した。
【００３９】
（比較例２）
実施例１で使用したノイズ低減素子と同じ材質を用い、空心部の形状を円形とし、さら
に外径も円形状にしたものの発熱温度を測定した。
【００４０】
【表１】
2010147481.tif 000003
【００４１】
表１から本発明のノイズ低減素子の方が発熱温度が低く、放熱性が良いことが分かる。
（実施例２）
振動実験として、実施例１のＣｏ系非晶質合金を用いた本発明のノイズ低減素子（実施
例２）、比較例２のノイズ低減素子（比較例３）をガラスエポキシ基板に半田付け実装し
た。
【００４２】
さらに、比較例１のリードを持たないノイズ低減素子は３端子の整流ダイオードに貫通
させて実装した（比較例４）。
このように実装したノイズ低減素子を、振動条件として、ＸＹＺ方向に各２時間、１分
間に１０←→５５Ｈｚを１往復、振幅１．５ｍｍｐ−ｐとした。
【００４３】
この振動実験の前後における外観上の摩耗度と５０ｋＨｚ時のインダクタンスの変化率
を比較した。
なお、インダクタンスの変化率は、［（実験後のインダクタンス値−実験前のインダク
タンス値）／（実験前のインダクタンス値）］×１００（％）で表した。
【００４４】
【表２】
2010147481.tif 000004
【００４５】
表２から分かる通り、本発明のノイズ低減素子は摩耗度が低くインダクタンス値の変化
率が少ないことが分かる。
これは比較例３や比較例４のノイズ低減素子は、素子内のコアがダイオードリード内で
動くため、樹脂の摩耗や磁気特性への悪影響を及ぼすためである。それに対し、本発明の
ノイズ低減素子は、ケース内でコアが十分に固定されているため良好な結果を示すことが
分かる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ケース
１ａ…ケース蓋部
１ｂ…ケース本体部
２…磁性材料からなる磁心
３…空心部
４…空心部中の凸部
５…マーカー
【図１】
2010147481.tif 000005
【図２】
2010147481.tif 000006
【図３】
2010147481.tif 000007
【図４】
2010147481.tif 000008
【図５】
2010147481.tif 000009