CN100397763C - 超小型功率变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有安装面积小、功率变换效率上升、可谋求功耗降低的薄型化电感器的超薄型化的超小型功率变换装置，其中：线圈导体(4，5)的平面形状是直线状，磁性绝缘基板(1)的第一主面上形成线圈导体(4)，第二主面上形成线圈导体(5)，各导体(4、5)通过在贯通孔上形成的连接导体(3)电连接且螺线管状地形成。在该薄型化电感器上取磁性绝缘基板的垂直于X-X线的方向的长度为L，取作为对向的连接导体(3)间的距离的线圈导体长度为d时，使d≥L/2的关系成立地决定d，可提高薄型化的电感器的电感值，也可实现直流叠加特性的改善，其结果，通过用该电感器，可以制作超薄型化的超小型功率变换装置。

Description

超小型功率变换装置
技术领域
本发明是涉及由在半导体基板上形成的半导体集成电路(以下记作IC)和线圈或电容器、电阻等无源部件构成的DC-DC变换器等的超小型功率变换装置。
背景技术
近年来，电子信息设备、尤其是便携型的各种电子信息设备的普及是显著的。这些电子信息设备多以电池作为电源，内藏DC-DC变换器等的功率变换装置。通常该功率变换装置是将开关元件、整流元件、控制用IC等的有源元件和线圈、变压器、电容器、电阻等无源元件的各个零部件用在陶瓷基板或塑料等印刷基板等上而构成为混合型组件。
图13是DC-DC变换器电路构成图。图中外边线的虚线部分50是DC-DC变换器的电路。
DC-DC变换器由输入电容器Ci、输出电容器Co、调整用电阻RT、电容器CT、薄膜电感器Lo以及电源用IC构成。输入直流的输入电压Vi，使电源用IC(在图中仅为电源IC)的MOSFET进行开关，输出直流的规定输出电压Vo。薄膜电感器Lo和输出电容器Co是用于输出直流电压的滤波电路。在该电路，一旦薄型化的电感器Lo的直流电阻变大，则在该部分上的电压降变大，输出电压Vo变低。即，DC-DC变换器的变换效率变小。
伴随着包含前述便携用的各种电子信息设备的小型轻量的希望，它强烈要求内藏的功率变换设备小型化。混合型电源组件的小型化通过MCM(多芯片组件)技术或叠层陶瓷部件等技术获得进步。可是，由于在同一基板上并排安装一个个部件，限制了电源组件安装面积的缩小化。尤其是由于电感器或变压器等的磁感应部件与集成电路相比体积异常大，成为谋求电子设备小型化方面最大制约。
考虑2个方向，作为对这些磁感应部件小型化的今后方向，即，作为芯片部件应当尽可能作小，通过面安装使电源全体变小的方向和在硅基板上由薄膜形成的方向。近年来，根据磁感应部件小型化要求，也有通过使用半导体技术，在半导体基板上搭载薄型的微磁性元件(线圈、变压器)例子的报告。此外，发明者研究这样的平面型薄膜磁感应部件(参照专利文献1)。这是在装入有开关元件或控制电路等半导体装置的半导体基板表面上，利用薄膜技术形成通过把薄膜线圈夹在磁性薄膜和铁氧体薄板之间形式的平面型的薄膜磁感应元件(薄膜电感器)的。据此，使磁感应元件薄型化以及削减安装面积成为可能。
可是，存在所谓单个芯片部件数多或者安装面积大的问题。
为了解决这个问题，发明者研究已公开的超小型功率变换装置(参照专利文献2)。在该超小型功率变换装置中使用的平面型薄膜磁感应元件在螺旋状(盘形蚊香状)的线圈导体间隙充填混入有带磁性微粒子的树脂，在上面、下面夹持作为磁性绝缘基板的铁氧体基板而形成。
专利文献1：特开2001-196542号公报。
专利文献2：特开2002-233140号公报的图1。
可是，在该方法，由于线圈导体的电感大体与螺旋的匝数成比例，所以为了确保大的电感，必须增加螺旋匝数。如果增加螺旋匝数而不增加安装面积，则有必要减小线圈导体的截面积。
即：为了得到高的电感，必须减小线圈导体的截面积，增长导体线长。可是，如果减小线圈导体的截面积，增长导体线长，则线圈导体的直流电阻增大，在该线圈导体上的电压降变大，超小型功率变换装置的变换效率降低。由于直流电阻增大，所以功耗也增大。
发明内容
本发明的目的是提供具有安装面积小、功率变换效率上升、可以谋求降低功耗的薄型化的电感器(薄膜磁感应元件)的超薄型化的超小型功率变换装置。
为了达到前述目的，在具有形成有半导体集成电路的半导体基板和薄膜磁感应元件和电容器的超小型功率变换装置，其结构具有薄膜磁感应元件，薄膜磁感应元件是由磁性绝缘基板，和将在该磁性绝缘基板的第一主面上形成的第一导体和在前述磁性绝缘基板的第二主面上形成的第二导体和在贯通前述磁性绝缘基板的贯通孔形成的连接导体加以连接而形成的螺线管状线圈导体构成，将相对于螺线管状线圈产生的磁场而处于垂直方向的磁性绝缘基板的长度L和线圈导体长度d之间的关系取d≥L/2。
前述磁性绝缘基板可以是铁氧体基板。
也可以用绝缘膜或使具有磁性微粒子分散的树脂覆盖前述线圈导体表面。
作成具有在前述薄膜磁感应元件的前述磁绝基板的第一主面以及第二主面上经贯通孔电连接的电极的构成。
前述半导体基板作成与前述薄膜磁感应元件的前述磁性绝缘基板上形成的前述电极电连接的构成。
与前述半导体基板电连接的前述电极作成从前述磁性绝缘基板的外周端离开而配置在内侧表面的构成。
作成覆盖与前述半导体基板对向的前述磁性绝缘基板的外周部表面直接接触的保护膜的构成。
前述保护膜也可以是抗蚀剂保护膜。
作成覆盖与前述半导体基板一部分以及相对于该半导体基板而对向的前述磁性绝缘基板的外周部的表面直接接触的接合材料的构成。
前述接合材料也可以是底层填料。
附图说明
图1是本发明的实施例1的超小型功率变换装置主要部分构成图，(a)是作为薄膜磁感应元件的电感器主要部分截面图，(b)是从(a)的上部透视的主要部分俯视图。
图2是超小型功率变换装置主要部分截面图。
图3是用于说明图1的电感器的直流叠加特性的图。
图4是图1的电感器的制造方法，从(a)到(h)是按工序示出的主要部分的工序截面图。
图5是本发明实施例2的超小型功率变换装置主要部分截面图。
图6是示出图5的电感器的直流电流叠加特性的图。
图7是本发明的实施例3的超小型功率变换装置用的电感器，同图(a)是局部俯视图，同图(b)是在(a)的X-X线剖开的局部剖面图。
图8是本发明的实施例4的超小型功率变换装置用的电感器，是与图7(b)相当的局部截面图。
图9是本发明的实施例5的超小型功率变换装置用的电感器，是与图7(b)相当的局部截面图。
图10是本发明的实施例6的超小型功率变换装置，是与图2相当的局部截面图。
图11是在本发明的实施例7的超小型功率变换装置，是与图10相当的局部截面图。
图12是本发明的实施例8的超小型功率变换装置，是与图10相当的局部截面图。
图13是DC-DC变换器的电路构成图。
符号说明：1磁性绝缘基板(铁氧体基板：ferrite substrate)，2、3连接导体，4、5线圈导体，6a、6b电极，11IC芯片，16保护膜，16a开口部，17柱状凸起，18底层填料，19磁性树脂，d：线圈导体长度，L：磁性绝缘基板长度。
具体实施方式
(实施例1)
图1以及图2是本发明实施例1的超小型功率变换装置主要部分结构图，图1(a)是作为薄膜磁感应元件的电感器的主要部分截面图，图1(b)是从图1(a)的上部透视的主要部分俯视图，图2是超小型功率变换装置的主要部分截面图。此外，图1(a)是在图1(b)的X-X线剖开的主要部分截面图，图2是用与图1(b)的Y-Y线相当的线剖开的超小型功率变换装置的主要部分截面图。在这些图上不仅示出电感器的线圈图案，而且也同时示出用于电连接的电极6a、6b(该电极也起着用于与IC芯片或电容器等连接的外部连接端子的作用。)图2涉及在后述的图4(h)的虚线剖开之后完成的超小型功率变换装置，是用与图1的Y-Y线相当的线剖开的主要部分截面图。
如图1(b)所示，线圈导体4、5的平面形状是直线状，这些在铁氧体基板那样的磁性绝缘基板1的第一主面上形成线圈导体4，在第二主面上形成线圈导体5，各自的导体4、5通过在贯通孔形成的连接导体3电连接，螺线管状地形成。
如图2所示地，通过在上述的磁性绝缘基板1的单侧(上侧)配置电源用IC等的IC芯片11(形成电源用集成电路)，超小型形成电感器和电源用IC功率变换装置的2个主元件。在图中省略了构成超小型功率变换装置的电容器。该电容器也可以外附，然而，通过再把叠层陶瓷电容器阵列等的电容器元件配置在单侧(下侧)，可以作成更加小型化的超小型功率变换装置。
这些IC芯片11或电容器元件经在磁性绝缘基板1的周边上形成的电极6a、6b电连接。
图中的2是在贯通孔形成的连接导体，16是保护膜，16a是用于固定柱状凸起的保护膜的开口部(成为衬垫)，17是在IC芯片形成的柱状凸起(bump)，18是底层填料(under filling)。连接导体2是电连接表面侧的电极6a和背面侧的电极6b。柱状凸起17是为固定IC芯片11和电极6a用的、底层填料18是充填在IC芯片11和电感器之间的间隙，用于进一步强化它们的固定。
在图1(b)，在取线圈导体长度为d，取磁性绝缘基板与线圈内产生的磁场方向(X-X线方向)垂直的方向的长度为L时，如图3说明所示，通过使对向的连接导体3之间的距离取d≥L/2，可以提高薄型化电感器的电感，改善直流叠加特性。其结果，可以提供具有安装面积小，功率变换效率上升，谋求功耗降低的薄型化的电感器(薄膜磁感应元件)的超薄型化的超小型功率变换装置。而且d和L平行。
图3是用于说明图1的电感器直流叠加特性的图。为了得到直流叠加特性用的电感器的各参量取电感器的磁性绝缘基板长度L为3.5mm，厚度为525μm，磁性绝缘基板的起始导磁率为100，线圈匝数为11，线圈导体长度d为1.3mm(No.41)、1.5mm(No.42)、1.75mm(No.43，L/2)、1.9mm(No.44)、2.1mm(No.45)5种。
为了求电感值，对电感器通电的高频电流为1mA，频率取2MHz，取直流叠加电流从0mA到700mA的范围。L和d是相对于螺线管状线圈导体产生磁场(水平方向：图1的X-X线方向)而在垂直方向的长度，磁性绝缘基板长度L是对向的端部间的距离，线圈导体的长度d是对向的连接导体3之间的距离，是线圈截面的最大长度(＝线圈内侧的磁性绝缘基板截面的最大长度)的。
如图所示，电感器以d＝L/2＝1.75mm作为境界，改善直流叠加特性。这是因为在d＜L/2的情况，线圈导体内侧的磁性体的截面积(线圈截面积)变小，因此，初始时(直流叠加电流为0mA时)的电感值变小。为了使线圈导体内侧的磁性体的截面积小，线圈导体内侧磁性体的磁通密度也比线圈导体外侧磁性体的磁通密度大，线圈导体内侧磁性体的磁饱和程度随着直流叠加电流增加变大。因此，随着增加直流叠加电流，电感降低的程度变大。即，直流叠加特性变差。
另一方面，在d＞L/2时，与d＜L/2的情况相比，由于线圈导体内侧磁性体的截面积大，所以初始时的阻抗变大。此外，直到d变为规定值为止，初始时的电感变大，一旦d超过规定值，则初始时的电感值降低。即：电感在规定值时成为峰值。该d的规定值从图3看是在1.9mm的时候。
此外，在d＞L/2时，即使增加直流叠加电流，与d＜L/2的情况相比，电感降低的比例也变小，改善了直流叠加特性。d越增加，其降低的比例越变小，在d＝L，降低的比例几乎变为0，即使增加直流叠加电流，电感也几乎完全不降低。d＝L时的电感值为1.1μH左右。
从这个事实出发，通过取d≥L/2，增大初始时的电感值，此外，即使增加直流叠加电流也可以减少电感的降低。
在图3，d＝2.1mm(No.45)一方比作为L/2的d＝1.75mm(No.43)在初始时电感变小是由于通过减小线圈导体外部的磁性基板的截面积，使得通过外部的磁性基板的磁通量减小的缘故。
在d≥L/2时，可以得到大的电感值的该电感器在线圈长度＞磁性基板厚度时，即，薄型构造时是尤为有效的。此外，这种情况是与磁性基板的导磁率、饱和磁通密度等无关。
如前述所示，通过令d≥L/2，可以得到大的电感值和改善直流叠加特性，可以作成安装面积小的电感器。其结果，如前述所示，可以制作具有安装面积小、功率变换效率上升、谋求降低功耗的薄型化电感器(薄膜磁感应元件)的超薄型化的超小型功率变换装置。
图4是图1电感器的制造方法，从同一图(a)到(h)是按照工序顺序示出的主要部件工序截面图。这些工序截面图是以与图1的Y-Y线相当的线剖开的截面图。
首先，用厚度525μm的Ni-Zn系的铁氧体基板作为磁性绝缘基板1。该铁氧体基板的厚度，从作为必要的电感值、线圈电流值、磁性绝缘基板的特性决定，不限于本次实施例的厚度。可是，磁性绝缘基板1在约100μm以下的极端薄的情况下容易引起磁饱和，此外，在约1mm以上的厚的情况下，由于超小型功率变换装置本身的厚度变厚，也可以按照使用目的选择。作为磁性绝缘基板不限于铁氧体基板，也可以用绝缘性磁性基板(磁性绝缘基板)。本次用铁氧体基板作为可容易以基板状成形的材料。
首先，在作为磁性绝缘基板1的铁氧体基板上形成贯通孔2a、3a。对向的贯通孔3a的间隔是线圈导体的长度d，按照成为磁性绝缘基板1的长度L的一半以上的长度而决定。用来将用于与IC芯片11接合的电极6a和用于与未图示的叠层的陶瓷阵列接合用的电极6b分别加以连接的贯通孔是2a(实际上是通过在贯通孔2a内形成的连接导体2连接电极6a和6b)，连接线圈4，5的贯通孔是3a(实际上是通过在贯通孔3a形成的连接导体3连接线圈导体4和线圈导体5)。用于形成贯通孔2a、3a的加工方法可用激光加工、喷砂加工、放电加工、超声波加工以及机械加工等任一方法，由加工费、加工尺寸等决定。在本次的实施例，因为最小加工尺寸宽为0.13mm，微小，加工处多，所以用喷砂处理法(图4(a))。
其次，形成贯通孔2a、3a部的连接导体2、3以及第一主面、第二主面的线圈导体4、5、和电极6a、6b。接着说明其细节。为了向磁性绝缘基板1整个面上提供导电性，用溅射法成膜Ti/Cu，形成溅镀种层12。这时，也对贯通孔2a、3a提供导电性，然而如果有必要，也可以实施无电解镀敷等。不限于溅射法，也可以用真空蒸镀法、CVD(化学气相沉积)法等。即使仅由无电解镀敷(electroless plating)形成也可以。但是，可充分得到与磁性绝缘基板1的贴紧性的方法是合适的。关于导电性材料本次用Cu，然而只要是显示导电性的材料即可。作为用于获得紧贴性的紧贴层本次用Ti，然而也可以用Cr、W、Nb、Ta等。虽然Cu通过后续工序的电解镀敷工序(electrolysis plating process)成为镀敷生成的种层12，然而也可以用Ni、Au等。本次也考虑了在后续工序的加工容易度，作成Ti/Cu膜的结构(图4(b))。
接着，用光致抗蚀剂形成图案13，该图案用于在第一主面、第二主面上形成的线圈导体4、5、电极6a、6b。在本实施例，用负型的膜类型的抗蚀剂，形成这些图案(图4(c))。
接着，通过电解镀敷对抗蚀剂图案的开口部形成Cu层。这时，也对贯通孔2a、3a镀Cu，连接导体2、3也同时形成，第一主面、第二主面的线圈导体4、5连接，形成螺线管状的线圈图案14a。此外，电极图案15a(图4(d))也同时形成。
接着，在电解镀敷之后，通过除去不要的光致抗蚀剂、导电层，形成规定的线圈导体和电极(图4(e))。
接着，在线圈导体4、5上形成绝缘膜16。在该绝缘膜16上用薄膜型的绝缘材料。绝缘膜16起着作为保护膜的功能，优选确保长期可靠性而形成。该绝缘膜16的形成方法不限于薄膜型材料，也可以通过丝网印刷而将液体状绝缘材料图案状成形、可使之热固化(图4(f))。
在线圈导体以及电极表面上根据需要实施镀Ni、Au等，形成表面处理层14b、15b。在本实施例，通过如图4(d)所示的工序，电解镀Cu后，连续地电解镀Ni以及Au形成，然而也可以在图4(e)终止后，通过无电解镀敷形成。此外，也可以在图4(f)之后同样地实施无电解镀敷。这些金属保护导体是用于通过后续工序的IC连接工序得到稳定的连接状态的。
接着，将作为电源IC的IC芯片与电感器基板上形成的电极6a连接。其连接方法在IC电极(衬垫)上形成柱状凸起17，在电感器电极6a上通过超声波连接接合该IC芯片11(图4(g))。
接着，通过底层填料18增强IC芯片和电感器的固定，在点线处切断，完成超小型功率变换装置。作为IC芯片11和电感器的接合方法，在这里用柱状凸起17和超声波接合，然而并不限于此，也可以用焊接接合、导电接合材料等。此外，当然优选使连接部的连接电阻尽可能小的方法。为了增强固定，用底层填料，然而这也可以根据需要选择材料。也可以用环氧树脂等的密封材料等。这是为了固定相应的元件，为了防备因水份等的影响而造成的不良情况，得到长期可靠性而应用的，虽然不对功率变换装置的初始特性本身产生影响，但是，优选考虑长期可靠性而形成(图4(h))。
通过前述的工序，可以谋求安装有电容器以外的部件(电源IC和电感器)的功率变换装置的超小型化。此外，通过在与电感器的IC芯片的安装面的相反侧接合叠层的陶瓷电容器阵列等，形成超薄型、超小型的功率变换装置。
示意地描绘了图1(a)以及图2的连接导体2、3的形状，与实际上相近的形状应当如图4(h)所示。
实施例2
图5是本发明的实施例2的超小型功率变换装置的主要部分的截面图。该图只是与图2相当的构成超小型功率变换装置的电感器的主要部分截面图。
与图2不同之点在于，使用使具有磁性的微粒子分散后的树脂19(以下称为磁性树脂)取代作为覆盖图1的线圈导体4、5表面的绝缘膜的保护膜16。据此，通过覆盖该磁性树脂19，可以谋求高电感值化和改善直流叠加特性。
该构造在图4所示的电感器制造工序中最终地可以通过使用磁性树脂19作为在线圈导体上以保护膜16而形成的绝缘膜从而形成。
图6是示出图5的电感器直流电流叠加特性的图。线圈的各要素为，L＝3.5mm，d＝2.1mm，铁氧体基板厚度为525μm，线圈匝数为11，频率为2MHz，铁氧体基板的起始导磁率为100。45是作为电感器而将磁性树脂100μm覆盖在线圈导体4、5两侧时的特性。磁性树脂使用将平均粒子直径为8μm的坡莫合金(Permalloy：高导磁率铁镍合金)粒子在环氧树脂中以体积比50％分散后得到的树脂。作为比较，在51示出没有磁性树脂时的特性。除磁性树脂有无之外，其它各要素与45相同。
通过由磁性树脂19覆盖线圈导体4、5，可以实现高电感值化和直流叠加特性的改善。在本实施例用坡莫合金粒子作为磁性微粒子，厚度取100μm，然而粒子材质、体积比、厚度等是根据需要的特性决定的。
如前述所示，通过覆盖磁性树脂19，可以得到比实施例1更大的电感值，可以进一步降低电感器的安装面积。
在前述的图2的超小型功率换装置，电感器的电极6a，按照达到磁性绝缘基板1的外周端的方式而形成，此外，除了开口部16a之外，该电极6a和保护膜16成直接接触、覆盖的构造，在使用抗蚀剂保护膜作为该保护膜16的情况下，由于电极6a和抗蚀剂保护膜的贴紧力小，从电极6a和抗蚀剂保护膜之间的界面(磁性绝缘基板1外周端界面)进入水份，往往存在作为其后续工序的回焊工序或热循际工序等的加速试验中，在柱状凸起17和电极的界面上引起破裂的情况，不能得到高可靠性。以下对解决该问题的实施例加以说明。
实施例3
图7是在本发明实施例3的超小型功率变换装置用的电感器，同图(a)是与图1(b)相当的主要部分俯视图，同图(b)是在同图(a)的X-X线剖开的、与图1(a)相当的主要部分俯视图。
与图1不同之点在于：在磁性绝缘基板1的固定IC芯片一侧的表面上形成的电极6a未到达磁性绝缘基板1的外周端，在磁性绝缘基板1内形成。在该实施例，与磁性绝缘基板1的周边部表面直接接触地形成保护膜16。通过这样作，紧贴力小的电极6a和抗蚀剂保护膜没有在周边部直接接触，正如图10所说明的，在固定IC芯片11时，发挥效果。
实施例4
图8是在本发明实施例4的超小型功率变换装置内用的电感器，是与图7(b)相当的主要部分截面图。
与图7(b)不同之点在于：没有在固定IC芯片侧的磁性绝缘基板1的周边部表面上形成保护膜16，在后续工序形成底层填料18。如图11所说明的，在固定IC芯片11时，发挥效果。
实施例5
图9是在本发明实施例5的超小型功率变换装置内用的电感器，是与图7(b)相当的主要部分截面图。
与图7(b)不同之点在于：不形成固定IC芯片11侧的磁性绝缘基板1上和线圈导体4上的保护膜，而只在后续工序上形成底层填料18。如图12所说明的，在固定IC芯片11时，发挥效果。
实施例6
图10是本发明实施例6的超小型功率变换装置，是与图2相当的主要部分截面图。在这里，是用图7的电感器的情况。
与图2不同之点在于：磁性绝缘基板1的外周部表面直接被保护膜16覆盖，其上覆盖底层填料18。通过这样作，去除如图2所示那样的直到磁性绝缘基板1外周端为止形成的电极6a和保护膜16之间的接合界面。
以抗蚀剂作为保护膜16用的抗蚀剂保护膜的情况下，在磁性绝缘基板1上覆盖抗蚀剂保护膜的情况，比在该电极6上覆盖抗蚀剂保护膜的情况的贴紧力高。因此贴紧力弱的电极和抗蚀剂保护膜之间的接合界面不在磁性绝缘基板1的外周部露出，防止了水份从界面进入，可以制作具有耐湿性优良、可靠性高的超小型功率变换装置。
实施例7
图11是本发明的实施例7的超小型功率变换装置，是与图10相当的主要部分截面图。在这里是用图8的电感器的情况。
与图10不同点在于：磁性绝缘基板1的外周部的表面直接被底层填料18覆盖。由于磁性绝缘基板1和底层填料18之间的紧贴力比磁性绝缘基板1和抗蚀剂保护膜在接合界面的紧贴力高，所以与实施例6相比，可以进一步提高可靠性。
实施例8
图12是本发明的实施例8的超小型功率变换装置，与图10相当的主要部分截面图。在这里是用图9的电感器的情况。
与图10不同点在于：在线圈导体4上也没有保护膜16，覆盖有底层填料18。据此，除了实施例7的效果之外，还可以提高IC芯片11和磁性绝缘基板1之间的紧贴性，进一步提高可靠性。
根据本发明，螺线管状地形成薄型化的电感器的线圈导体，令线圈导体长度d，磁性绝缘基板长度取L时，通过取d≥L/2，可以提高薄型化的电感器的电感值，改善直流的叠加特性。
通过由使具有磁性的微粒子分散得到的树脂覆盖线圈导体，可以进一步谋求高电感值化，改善直流叠加特性。
通过在该薄型化的电感器上直接表面安装电源用IC芯片和电容器(叠层陶瓷电容器阵列)，可以制作具有安装面积小、功率变换效率上升、谋求功耗降低的薄型化电感器(薄膜磁感应元件)的超薄型化的超小型功率变换装置。
电极端部按照从磁性绝缘基板的端部进入内侧的方式形成，利用保护膜或底层填料覆盖磁性绝缘基板的外周部，可以制作耐湿性优良，具有高可靠性的超小型功率变换装置。

Claims (10)

1.一种超小型功率变换装置，具有：形成有半导体集成电路的半导体基板、薄膜磁感应元件和电容器，其特征为，
具有薄膜磁感应元件，该元件包括：
磁性绝缘基板，和
将在该磁性绝缘基板的第一主面上形成的第一导体、在所述磁性绝缘基板的第二主面上形成的第二导体、和在贯通所述磁性绝缘基板的贯通孔上形成的连接导体分别加以连接而构成的螺线管状线圈导体，
将相对于螺线管状线圈产生的磁场而处于垂直方向的磁性绝缘基板的长度L和线圈导体长度d之间的关系取d≥L/2。
2.根据权利要求1所述的超小型功率变换装置，其特征为，
所述磁性绝缘基板是铁氧体基板。
3.根据权利要求1所述的超小型功率变换装置，其特征为，
由绝缘膜或者分散着具有磁性的微粒子的树脂将所述线圈导体表面覆盖。
4.根据权利要求1～3之一所述的超小型功率变换装置，其特征为，
在所述薄膜磁感应元件的所述磁绝缘基板的第一主面以及第二主面上具有经贯通孔电连接的电极。
5.根据权利要求4所述的超小型功率变换装置，其特征为，
所述半导体基板与所述薄膜磁感应元件的所述磁性绝缘基板上形成的所述电极电连接。
6.根据权利要求5所述的超小型功率变换装置，其特征为，
与所述半导体基板电连接的所述电极离开所述磁性绝缘基板外周端而配置在内侧表面上。
7.根据权利要求6所述的超小型功率变换装置，其特征为，
在所述磁性绝缘基板的配置有与所述半导体基板电连接的所述电极的主面上，覆盖与该主面的整个外周的周边部表面直接接触的保护膜。
8.根据权利要求7所述的超小型功率变换装置，其特征为，
所述保护膜是抗蚀剂保护膜。
9.根据权利要求6～8之一所述的超小型功率变换装置，其特征为，
所述半导体基板一部分以及所述磁性绝缘基板的配置有与所述半导体基板电连接的所述电极的主面的整个外周的周边部表面上覆盖直接接触的接合材料。
10.根据权利要求9所述的超小型功率变换装置，其特征为，
所述接合材料是底层填料。
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Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004343976A (ja) * 2003-03-14 2004-12-02 Fuji Electric Holdings Co Ltd 多出力超小型電力変換装置
DE502006001068D1 (de) * 2005-01-20 2008-08-21 Ebm Papst St Georgen Gmbh & Co Steuerschatung für einen elektronisch kommutierten motor
JP4609152B2 (ja) 2005-03-30 2011-01-12 富士電機システムズ株式会社 超小型電力変換装置
JP2006339553A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 薄膜磁気誘導素子およびその製造方法
JP4661489B2 (ja) * 2005-09-22 2011-03-30 富士電機システムズ株式会社 超小型電力変換装置およびその製造方法
EP1783789A1 (en) * 2005-09-30 2007-05-09 TDK Corporation Thin film device and thin film inductor
US8045353B2 (en) * 2005-12-30 2011-10-25 Stmicroelectronics Pvt. Ltd. Integrated circuit capable of operating at different supply voltages
JP2007214348A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 磁気誘導素子およびその製造方法
JP2007273802A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Tdk Corp 薄膜デバイス
US7843302B2 (en) * 2006-05-08 2010-11-30 Ibiden Co., Ltd. Inductor and electric power supply using it
JP4821452B2 (ja) * 2006-06-20 2011-11-24 富士電機株式会社 超小型電力変換装置およびその製造方法
JP2008010783A (ja) 2006-06-30 2008-01-17 Tdk Corp 薄膜デバイス
US7751205B2 (en) * 2006-07-10 2010-07-06 Ibiden Co., Ltd. Package board integrated with power supply
JP4835414B2 (ja) 2006-12-07 2011-12-14 富士電機株式会社 超小型電力変換装置
JP2008153456A (ja) 2006-12-18 2008-07-03 Fuji Electric Device Technology Co Ltd インダクタおよびその製造方法
JP2008171965A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 超小型電力変換装置
TW200832875A (en) * 2007-01-19 2008-08-01 Murata Manufacturing Co DC-DC converter module
US7649746B2 (en) 2007-02-02 2010-01-19 Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. Semiconductor device with inductor
JP4867698B2 (ja) 2007-02-20 2012-02-01 Ｔｄｋ株式会社 薄膜磁気デバイス及びこれを有する電子部品モジュール
US8058960B2 (en) * 2007-03-27 2011-11-15 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Chip scale power converter package having an inductor substrate
US7786837B2 (en) * 2007-06-12 2010-08-31 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Semiconductor power device having a stacked discrete inductor structure
JP5194625B2 (ja) * 2007-08-06 2013-05-08 富士電機株式会社 マイクロ電源モジュール
US7868431B2 (en) * 2007-11-23 2011-01-11 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Compact power semiconductor package and method with stacked inductor and integrated circuit die
US7884696B2 (en) * 2007-11-23 2011-02-08 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Lead frame-based discrete power inductor
US8217748B2 (en) * 2007-11-23 2012-07-10 Alpha & Omega Semiconductor Inc. Compact inductive power electronics package
US7884452B2 (en) * 2007-11-23 2011-02-08 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Semiconductor power device package having a lead frame-based integrated inductor
JP5194749B2 (ja) * 2007-12-05 2013-05-08 富士電機株式会社 超小型電力変換装置
TWI384739B (zh) * 2008-01-03 2013-02-01 Delta Electronics Inc 組合式電路及電子元件
CN101952961B (zh) 2008-02-25 2013-01-30 飞兆半导体公司 包括集成薄膜电感器的微模块及其制造方法
DE102008001369B4 (de) 2008-04-24 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauelements und Bauelement
US7948346B2 (en) * 2008-06-30 2011-05-24 Alpha & Omega Semiconductor, Ltd Planar grooved power inductor structure and method
US7843303B2 (en) * 2008-12-08 2010-11-30 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Multilayer inductor
DE102010027130A1 (de) * 2010-07-14 2012-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Modul und Anordnung zur Messung eines Hochfrequenzstroms durch einen Leiter
JP2012186440A (ja) * 2011-02-18 2012-09-27 Ibiden Co Ltd インダクタ部品とその部品を内蔵しているプリント配線板及びインダクタ部品の製造方法
CN102867615A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 官淑燕 低构形高功率电感器
US9001524B1 (en) * 2011-08-01 2015-04-07 Maxim Integrated Products, Inc. Switch-mode power conversion IC package with wrap-around magnetic structure
US8558344B2 (en) * 2011-09-06 2013-10-15 Analog Devices, Inc. Small size and fully integrated power converter with magnetics on chip
JP6062691B2 (ja) * 2012-04-25 2017-01-18 Ｎｅｃトーキン株式会社 シート状インダクタ、積層基板内蔵型インダクタ及びそれらの製造方法
US8742539B2 (en) * 2012-07-27 2014-06-03 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component and method for producing a semiconductor component
US20140042230A1 (en) * 2012-08-09 2014-02-13 Infineon Technologies Ag Chip card module with separate antenna and chip card inlay using same
US9035435B2 (en) 2012-11-14 2015-05-19 Power Integrations, Inc. Magnetically coupled galvanically isolated communication using lead frame
US8976561B2 (en) 2012-11-14 2015-03-10 Power Integrations, Inc. Switch mode power converters using magnetically coupled galvanically isolated lead frame communication
US8818296B2 (en) 2012-11-14 2014-08-26 Power Integrations, Inc. Noise cancellation for a magnetically coupled communication link utilizing a lead frame
US10109404B2 (en) * 2013-08-30 2018-10-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Low profile coupled inductor substrate with transient speed improvement
DE102013113861A1 (de) * 2013-12-11 2015-06-11 Endress + Hauser Flowtec Ag Galvanische Trennvorrichtung für Prozessmessgeräte
CN103714963B (zh) * 2013-12-27 2016-06-15 陕西烽火电子股份有限公司 用印制板设计电感器的方法
KR101713088B1 (ko) * 2014-06-25 2017-03-07 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 적층 세라믹 콘덴서의 방향 식별 방법, 적층 세라믹 콘덴서의 방향 식별 장치 및 적층 세라믹 콘덴서의 제조 방법
US9714921B2 (en) 2014-06-25 2017-07-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of identifying direction of multilayer ceramic capacitor, apparatus identifying direction of multilayer ceramic capacitor, and method of manufacturing multilayer ceramic capacitor
DE202014005370U1 (de) * 2014-06-27 2014-07-14 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Induktives Bauteil
CN104347586B (zh) * 2014-09-15 2017-06-06 武汉新芯集成电路制造有限公司 集成电感电容的电路结构
KR102310655B1 (ko) 2015-06-25 2021-10-08 인텔 코포레이션 Wlcsp용 수직 인덕터
WO2017073438A1 (ja) * 2015-10-30 2017-05-04 株式会社村田製作所 Ｌｃ複合デバイス、プロセッサおよびｌｃ複合デバイスの製造方法
CN107046366B (zh) * 2016-02-05 2019-06-04 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源变换器及其制备方法
US9768099B1 (en) * 2016-05-06 2017-09-19 Infineon Technologies Americas Corp. IC package with integrated inductor
US10332825B2 (en) * 2016-05-20 2019-06-25 Infineon Technologies Americas Corp. Semiconductor package including flip chip mounted IC and vertically integrated inductor
CN106601728A (zh) * 2016-11-04 2017-04-26 苏州青新方电子科技有限公司 立体层叠式感性元件和晶圆芯片的集成器件及制法与应用
US11804456B2 (en) * 2018-08-21 2023-10-31 Intel Corporation Wirebond and leadframe magnetic inductors
CN110010493B (zh) * 2018-12-25 2021-01-08 浙江集迈科微电子有限公司 一种互联电感的制作方法
US11094455B2 (en) * 2018-12-27 2021-08-17 Texas Instruments Incorporated Module with reversely coupled inductors and magnetic molded compound (MMC)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5583424A (en) * 1993-03-15 1996-12-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic element for power supply and dc-to-dc converter
US6144269A (en) * 1997-06-10 2000-11-07 Fuji Electric Co., Ltd. Noise-cut LC filter for power converter with overlapping aligned coil patterns

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5055816A (en) * 1989-06-26 1991-10-08 Motorola, Inc. Method for fabricating an electronic device
JP2765547B2 (ja) * 1995-12-27 1998-06-18 日本電気株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP3692810B2 (ja) 1999-01-20 2005-09-07 セイコーエプソン株式会社 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
JP3767296B2 (ja) * 2000-01-17 2006-04-19 富士電機デバイステクノロジー株式会社 電力変換装置
JP2002233140A (ja) * 2001-01-30 2002-08-16 Fuji Electric Co Ltd 超小型電力変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5583424A (en) * 1993-03-15 1996-12-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic element for power supply and dc-to-dc converter
US5694030A (en) * 1993-03-15 1997-12-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic element for power supply and DC-to-DC converter
US6144269A (en) * 1997-06-10 2000-11-07 Fuji Electric Co., Ltd. Noise-cut LC filter for power converter with overlapping aligned coil patterns
US6317965B1 (en) * 1997-06-10 2001-11-20 Fuji Electric Co., Ltd. Noise-cut filter for power converter

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Publication number Publication date
DE102004002176A1 (de) 2004-07-29
JP2004274004A (ja) 2004-09-30
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US20040208032A1 (en) 2004-10-21

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