[发明专利]电感元件以及电感元件的评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及例如在开关电源中作为扼流线圈使用的电感元件以及电感元件的评价方法。

背景技术

在最近的电子设备中，为了驱动各种器件，对成为负载的每个器件设置供给合适的电源的高效的开关电源的情况逐渐增多。

在具有高性能的CPU、SOC的计算机、服务器或者移动设备、智能电话等通信设备中，使用了用于进行高度且高速的处理的高集成的器件，对这些器件的供给电流增大。因此，作为开关电源，需要开关频率的高频化，进而需要能够应对大电流。

在驱动直流器件的开关电源中，为了在大电流下也能够稳定地动作，需要使用即使直流叠加电流为大电流也能够稳定地动作的电感元件。

在开关电源的电力变换涉及的电感元件中流过叠加了直流的电感器电流，在开关电源的动作中，电感器电压V_L、电感值L、以及电感器电流I_L的关系为V_L＝L·(dI_L/dt)。

根据该关系，若供给大的直流叠加电流使芯磁饱和且电感元件的电感值L降低，则(dI_L/dt)增大，造成流过电感元件的脉动电流ΔI_L的增大。对于这样的直流叠加电流的增加，芯会急剧地磁饱和，产生电感值的降低时的、脉动电流ΔI_L的急剧的增大可能引起电源器件的损伤、电源装置以及设置了该电源装置的设备的烧损等故障。

因此，希望做成为即使在产生了难以预料的电感器电流的增大的情况下也不会从规定的电感值发生急剧的降低的特性。

以往的使用了由铁氧体形成的芯的电感元件在两个芯的接合部形成缝隙，抑制了供给大的直流叠加电流时电感值L降低。进而，通过扩大该缝隙宽度，从而能够改善所谓的直流叠加特性。

此外，在最近的电源装置中，为了小型化等还要求提高开关频率，因此除了扩大缝隙从而降低电感值进行动作以外，还要求降低电感元件的线圈的缠绕数，减小芯体积。

可是，在该情况下，高频的磁场会从形成得较宽的缝隙泄露，该漏磁场会影响靠近的其它器件、布线。进而，来自缝隙的漏磁场会使电感元件自身的绕线产生涡流，成为增加交流电阻(ACR)的原因。

此外，在以下的专利文献1、2、3中记载了关于以往的电感器的发明。

在图26(A)以剖视图示出了专利文献1记载的电感器30，在图26(B)示出从接合面侧观察压粉金属芯32的底视图。在该电感器30中，通过组合导磁率大的Mn-Zn铁氧体芯31和饱和磁通量密度高的压粉金属芯32，从而能够在不使直流叠加饱和电流特性劣化的情况下降低线圈33的匝数来减小直流电阻。此外，在压粉金属芯32的中央脚32a缠绕线圈33并接合压粉金属芯32和Mn-Zn铁氧体芯31，在图26(B)中标注影线的部分形成有实质性的缝隙Ga、Gb。

在专利文献2记载了如下的电感元件，在该电感元件中，作为第一磁芯使用了导磁率高且在高频中的铁损少的铁氧体，作为第二磁芯使用了导磁率比第一磁芯的导磁率低但饱和磁通量密度高且直流叠加特性优异的金属制的磁性材料。此外，在专利文献2的第[0036]段、第[0037]段中，提到了若要通过设置缝隙来改善直流叠加特性则电感会降低的课题，并且做出如下说明，即，为了解决该课题，可使所述的第一磁芯和第二磁芯进行互补，从而能够使得直流叠加特性优异，并且能够抑制电感的降低。

在专利文献3记载了与上述专利文献2同样具有第一铁氧体磁珠芯和具有比第一铁氧体磁珠芯的导磁率低的导磁率的第二芯的电感器。通过构成为使磁通量穿过这两个芯，从而能够避免芯在大的直流电流下磁饱和。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-228897号公报

专利文献2：日本专利第3818465号公报

专利文献3：欧洲公开专利EP1498915A1公报

像在专利文献1、专利文献2以及专利文献3记载的那样，在使用了由导磁率高的铁氧体形成的芯和饱和磁通量密度高的压粉铁芯等的电感元件中，因为两种芯具有相反的特性，所以难以将两个芯以最佳的状态进行组合，此外，高效地求出两个芯的最佳值的方法也尚未确立。

此外，如前所述，在电感元件中还存在来自磁芯的缝隙的漏磁场使电感元件自身的绕线产生涡流而增加交流电阻(ACR)的课题。