JP2004289912A - 薄型電源装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来よりも小型・薄型化の実現が可能な薄型電源装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、各構成素子を積層構造とし、各素子を搭載基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続した薄型直流電源装置とする。
【選択図】 図２１
【解決手段】電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、各構成素子を積層構造とし、各素子を搭載基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続した薄型直流電源装置とする。
【選択図】 図２１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯機器等に使用される直流電源であり、電源半導体やコンデンサ、インダクタ等の電力変換用部品を用いた薄型電源装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型・薄型・高性能化が急速に進んでいる。特に、半導体メモリーの高速化、大容量処理化の急速な進展に対応してＬＳＩの発熱を押さえるため、これの駆動電圧をいかに低くするかが各メーカのターゲットになっている。低電圧ＬＳＩを使用するデバイスは、電池電圧を２Ｖ以下の電圧に降下する方法として、ドロッパー抵抗（あるいは電圧降下用抵抗）を入れて電圧を降下する方法とか、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して降圧する方法が用いられている。特に、低電圧化、高密度化するＬＳＩの電圧の高精度化要求により、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた電源は必要不可欠となっている。
【０００３】
最近では、小容量品の電力変換素子の多くがＩＣ化されており、わずかな点数の外付け部品でＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源が構成できるようになっている。図１は、従来の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図である。図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング用トランジスタ２９、整流用ダイオード３０、インダクタ３１、コンデンサ３２より構成されている。
【０００４】
図２は、従来の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータと、電源制御用ＩＣの構成を示す図である。扱う電力にもよるが、通常は、図２に示すように、スイッチング用トランジスタ２９、整流用ダイオード３０が電源用制御ＩＣ３３化され、サイズの比較的大きくなるインダクタ３１、コンデンサ３２は外部接続で使われる。
【０００５】
これらを構成する部品は非常に小型化され、多くの電源は、パターニングした配線を有するエポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板上に、各々個別の部品として制御用のパワーＩＣやコンデンサ部品、インダクタ部品といった表面実装部品単体を、平面的にもしくは２次元的に実装しモールドしたハイブリッド型の直流電源である。
【０００６】
図２４、図２５は、従来の直流電源装置の製造工程を概念的に示す図である。エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質基板１８上に電極配線２２を形成し、該配線パターン上に電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０、コンデンサ１９を搭載し、それぞれが電極配線２２及びワイヤボンディング２７により接続されている。
【０００７】
電極引き出しのために電極用ブロックを電極配線２２の一部に配置し、該電極ブロックの一部が露出し、硬質基板１８上の電極配線２２、電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０、コンデンサ１９を覆うようにモールド封止材２８を施し、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源装置を構成している。
【０００８】
図２５に示すように、エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質基板１８上の電極配線２２、電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０、コンデンサ１９より構成されるＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源を覆うようにモールド封止材２８され、電極Ｇ２３、電極Ｖｉｎ２４、電極Ｖｏｕｔ２５、電極Ｇ２６の一部のみが露出したＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源装置が構成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構造では、エポキシ樹脂やセラミックス類の熱伝導率の良くない硬質回路基板上に各部品を搭載していることから、発熱源となる電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０の放熱効果が悪い。また、エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板を用いているため、薄型化に限界があった。さらに、薄型化のために各種部品を２次元的に配置しているため、平面面積が大きくなり、実装面積の縮小化を阻む要因となっていた。
【００１０】
上記問題点を解決する方法としては、例えば、特許文献１には、凹状の絶縁層の内部に電子部品が搭載された電源装置について記載されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２９１８００号公報
【００１２】
しかし、この特許文献１では、各素子の接続を、ワイヤボンデング方式としているので、更なる小型化に対して限界があった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、従来よりも小型・薄型化が実現可能な薄型電源装置およびその製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題解決のため、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記構成部品を積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００１５】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続したことを特徴とした薄型直流電源装置である。
【００１６】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として、凹部を形成し、前記凹部に素子を搭載し基板埋め込み構造とし、前記部品上に他の素子を積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００１７】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部に部品を搭載し基板埋め込み構造とし、該埋め込み構造上に他の素子を積層構造とした薄型電源装置において、該薄型電源装置の電極取り出し方法として、前記基板の凹部外にスルーホールを形成し、該スルーホールを導電性金属で埋め込み、凹部外の表裏の電極パッド面を電気的に接続し、素子と接続した薄型直流電源装置である。
【００１８】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部にインダクタを埋め込み、該埋込んだインダクタ上に配線パターンを形成した基板をインダクタと電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、コンデンサを電気的に接続するよう積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００１９】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、該凹部にコンデンサを埋め込み、該埋込んだコンデンサ上に配線パターンを形成した基板を、前記コンダンサと電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、インダクタを電気的に接続するよう積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００２０】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載した構造とした薄型直流電源装置である。
【００２１】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を積層構造として混載した構造とした薄型直流電源装置である。
【００２２】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、部品搭載面をモールド封止構造とした薄型直流電源装置である。
【００２３】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、搭載部品の最上層露出させ、該素子の周辺部のみをモールド封止構造としたことを特徴とした薄型直流電源装置である。
【００２４】
また、前記薄型電源装置において、埋め込み素子上に搭載する配線を施した基板として、埋め込み素子と該基板上へ搭載する素子との熱膨張率の違いを緩衝するためにポリイミド基板等のフレキシブル基板を使用した薄型直流電源装置である。
【００２５】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設する薄型電源装置の製造方法において、各素子を搭載基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続する薄型電源装置の製造方法である。
【００２６】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設する薄型電源装置の製造方法において、各素子を搭載する基板に、凹部を形成し、前記凹部に、選択した素子を搭載し基板埋め込み構造とし、該埋め込み素子上に他の素子を積層する薄型電源装置の製造方法である。
【００２７】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した薄型電源装置の製造方法であって、各素子を搭載する基板として凹部を形成し、該凹部に選択された素子を搭載し基板埋め込み構造とし、該埋め込み素子上に他の素子を積層し、該薄型電源装置の電極取り出し方法として、前記基板の凹部外にスルーホールを形成し、該スルーホールを導電性金属で埋め込み、凹部外の表裏の電極パッド面を電気的に接続し、素子と接続する薄型電源装置の製造方法である。
【００２８】
また、本発明は、前記凹部にインダクタ素子を埋め込み、該埋込んだインダクタ上に配線パターンを形成した基板をインダクタ素子と電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、コンデンサを電気的に接続して、積層構造を形成する薄型電源装置の製造方法である。
【００２９】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した薄型電源装置の製造方法であって、素子を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部に、コンデンサ素子を埋め込み、該埋込んだコンデンサ上に配線パターンを形成した基板を、前記コンデン素子と電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、インダクタを電気的に接続して、積層構造を形成する薄型電源装置の製造方法である。
【００３０】
また、本発明は、前記薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を積層構造として混載した構造とする薄型電源装置の製造方法である。
【００３１】
また、本発明は、前記薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、部品搭載面をモールド封止構造とする薄型電源装置の製造方法である。
【００３２】
また、本発明は、前記薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、搭載部品の最上層を露出させ、該素子の周辺部のみをモールド封止構造とする薄型電源装置の製造方法である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による薄型電源装置およびその製造方法について、以下に説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図である。また、図２は、本発明の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータと電源制御用ＩＣの構成を示す図である。
【００３５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、Ｖｉｎに入力電圧が印加され、スイッチング用トランジスタ２９へＯＮさせる信号が入力された時に、スイッチング用トランジスタ２９がＯＮしている時間だけ、インダクタ３１を介して電流が流れ、インダクタ３１にエネルギーが蓄積される。このとき、整流用ダイオード３０は逆バイアスされているので、無限大抵抗となり電流は流れない。
【００３６】
次に、スイッチング用トランジスタにＯＦＦの信号が入力されると、スイッチング用トランジスタ２９は無限大抵抗とみなされ、入力Ｖｉｎ側とは絶縁状態となる。この時、インダクタ３１に蓄えられていたエネルギーが整流用ダイオード３０を順バイアスし、整流用ダイオード３０を通して放出されることにより電流が流れ、出力Ｖｏｕｔが得られるものである。コンデンサ３２は、この出力Ｖｏｕｔの脈流分を除去するためのものである。
【００３７】
図３から図２１は、本発明の実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図である。
【００３８】
図３に示すように、凹部２を形成した基板１を準備する。基板サイズを５．０Ｗ×４．０Ｄ×０．３Ｈ（ｍｍ）、凹部深さ０．２５ｍｍとする。凹部２の底面厚みは、５０μｍである。基板材質としては、プリプレグ、ガラスエポキシ、ＢＴレジンあるいはセラミックス等の硬質基板で良い。
【００３９】
図４に示すように、凹型の基板１の凸部の裏面に基板裏面電極３を形成する。基板裏面電極３は、銅等の低抵抗金属膜とし、形成方法としては金属めっき、金属膜を貼り付ける、金属スパッタ、蒸着等、または、プリプレグ状態で金属箔を貼り付けた銅張り基板を用いて、レジストパターン等により、パッドあるいは配線パターンを形成したものを用いる。厚みとサイズは、電流容量にもよるが、厚みｔ＝３０μｍ程度とする。本電極は、最終的に薄型電源装置の外部電極となるものである。
【００４０】
図５、図６に示すように、基板裏面電極３上にスルーホールを形成し、スルーホール４を埋め込み、基板１の凹部外の部分、即ち凸部に裏面電極パッドが電気的に接続された電極５を形成する。
【００４１】
電極５は、銅等の低抵抗金属膜とし、形成方法としては金属めっき、金属膜を貼り付ける、金属スパッタ、蒸着等、または、プリプレグ状態で金属箔を貼り付けた銅張り基板を用いて、レジストパターン等により、パッドあるいは配線パターンを形成したものを用いる。厚み、サイズは電流容量にもよるが、厚みはｔ＝３０μｍ程度とする。本電極は、最終的に搭載部品との電気的接続用パッドとなる。
【００４２】
図７に示すように、両端にコンデンサ電極７を有したコンデンサ６を準備する。コンデンサは、基板１の凹部２に入るサイズとする。本例では、４．５Ｗ×３．５Ｄ×０．２５Ｈ（ｍｍ）サイズを用いた。コンデンサ電極７として、半田や導電性ペーストにより電気的に、パッケージ側の電極と接続できる材質・構造で、最上層面はＮｉ・Ａｕ無電解めっき等が施されているものが好ましい。
【００４３】
図８に示すように、基板１の凹部２ヘコンデンサ６を挿入する。この時、電気的に接続する場合は、半田や導電性ペーストで接続固定し、電気的接続が不要の時は、非導電性の接着剤等を用いて固定する。
【００４４】
図９に示すように、裏面及びスルーホール電極９を形成した基板８を準備する。
【００４５】
図１０に示すように、基板８の表面に裏面及びスルーホール電極９と接続された配線パターン１０を形成する。基板８の厚みは配線パターンを含んで０．２ｍｍ程度とする。基板８の材質としては、プリプレグ、ガラスエポキシ、ＢＴレジン、或いは硬質基板で良い。また、各搭載部品の熱膨張係数の違いを緩和するために、フレキシブル基板を用いてもよく、更に、両面銅張り基板を用いて、パターン形成したものでもよい。
【００４６】
図１１に示すように、基板８をコンデンサ６を挿入した基板１上に、電極５、裏面及びスルーホール電極９、配線パターン１０が、それぞれ適切に接続されるように、コンデンサ６を埋め込む構造で蓋をする。
【００４７】
図１２は、基板８を透視図として、配線形態を示した図である。基板８を基板１へ搭載する場合、両者をエポキシ系等の樹脂で接着、或いは、電極どおしを半田や、導電性ペーストで接続することにより、固定される状態とする。また、基板材料としてプリプレグ等を使用した場合は、熱処理等によりプリプレグでの接着固定としてもよい。ここで、全体の厚みは０．５ｍｍとなる。
【００４８】
図１３に示すように、両端にインダクタ電極１２を有したインダクタ１１を準備する。インダクタ１１は、３．５Ｗ×３．５Ｄ×０．３Ｈ（ｍｍ）サイズを用いている。インダクタ電極１２として、半田や導電性ペーストにより電気的に、パッケージ側の電極と接続できる材質、構造で、最上層面はＮｉ・Ａｕ無電解めっき等が施されているものが好ましい。
【００４９】
図１４に示すように、インダクタ１１をインダクタ電極１２と基板８上の配線パターン１０と適切に接続されるように、基板８上に搭載する。電極と配線パターンの接続は、半田や導電性ペーストを使用すれば良い。また、搭載部品の形状によっては、インダクタ１１の裏面の電極部分の段差を埋めるために、緩衝剤を挿入してもよい。挿入する緩衝剤として、絶縁性のある、フレキシブルな熱処理等により任意に形状可変可能な材質のものが好ましい。
【００５０】
図１５に示すように、電源用制御ＩＣ１３を準備する。電源用制御ＩＣ１３の構造は、電源用制御ＩＣ電極１５が裏面になるよう配置する。電源用制御ＩＣのサイズは、２．０Ｗ×１．３ＤＸ０．３Ｈ（ｍｍ）を用いている。電極パッドは、金バンプ構造あるいは、半田バンプ構造とするのが好ましい。
【００５１】
図１６、図１７に示すように、電源用制御ＩＣ１３を電源用制御ＩＣ電極１５が、配線パターン１０と接続されるように基板８上に、インダクタ１１と同一平面になるように搭載する。いわゆる、フリップチップ接合を行う。電極と配線パターンの接続は、半田や導電性ペーストを使用すれば良い。また、基板８上の電極パターン１０と電源用制御ＩＣ１３の電源用制御ＩＣ電極１５とを圧接工法により接合させ、接着材等により固定、接続すれば良い。
【００５２】
搭載部品の形状によっては、電源用制御ＩＣ１３の裏面の電極部分の段差を埋めるために、緩衝剤を挿入してもよい。挿入する緩衝剤として、絶縁性のある、フレキシブルな熱処理等により任意に形状可変可能な材質のものが好ましい。ここで、全体の厚みは０．８ｍｍとなる。
【００５３】
図１８に示すように、基板８上のインダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３、配線パターン１０を覆うようにエポキシ樹脂等でモールド封止する。封止はエポキシ材料によるトランスファーモールド等が好ましい。エポキシ封止材の厚みは、０．２ｍｍとした。ここで、全体の厚みは１．０ｍｍとなる。
【００５４】
図１９に示すように、コンデンサ６が基板１と基板８間に埋め込まれ、インダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３が積層構造とされ、封止材に埋め込まれ、基板裏面電極３が形成されたＤＣ／ＤＣコンバータが形成される。
【００５５】
図２０に示すように、コンデンサ、インダクタ、電源用制御ＩＣを積層構造とした、ＤＣ／ＤＣコンバータが完成する。外形状は、５．０Ｗ×４．０ＤＸ１．０Ｈ（ｍｍ）を実現する。
【００５６】
図２１に示すように、電極３上に半田ホール１７を形成し、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙの略）構造とした。
【００５７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による薄型電源装置の例を説明する。
【００５８】
図２２、図２３は、本発明の実施の形態２による薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図である。
【００５９】
図２２に示すように、基板８上のインダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３、配線パターン１０を覆うように、かつ、インダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３の上部が露出するように、インダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３の外周部のみをエポキシ樹脂等でモールド封止する。いわゆる、アンダーフィル構造とする。このとき、各搭載部品間の空隙、フリップチップ接続したＩＣの下面の空隙を完全に埋め込む。このとき、基板及び各搭載部品間の空隙を完全に埋め込むために、真空脱法方式等を導入すると良い。ここで、全体の厚みは０．８ｍｍとなる。
【００６０】
図２３に示すように、基板裏面電極３上に半田ホール１７を形成し、ＢＧＡ構造とした。
【００６１】
以上、薄型電源が実現されるが、放熱特性、熱膨張係数を合わせるために相互の設計が必要である。特に、電源用制御ＩＣの線膨張係数は３．５ｐｐｍ／℃程度と小さいのに対し、エポキシ樹脂は、数十〜数百ｐｐｍ／℃と大きいので、シリコンフィラーの封入量を可変して、線膨張係数と熱伝導率とのトレードオフ関係から、最適値を選定すれば良い。また、各部品の接続用材料を同様に選定して、信頼性のある構造とすることが望まれる。
【００６２】
本発明により、従来、０．５ｍｍのエポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板上に、電源用制御ＩＣ、インダクタ、コンデンサを搭載していた場合の容積は幅８．０×長さ８．０×高さ１．５ｍｍあったものが、コンデンサを基板に埋め込み、該上部にインダクタ、電源用ＩＣをフリップチップ接続で積層したことにより、２次元的な面積が縮小できる。そして、従来より、面積比で６９％小さくでき、容積比で７９％減となる。また、外周部のみの封止タイプで幅５．０×長さ４．０×高さ０．８ｍｍが実現でき、従来の容積比８３％減で、著しく小型化ができる。
【００６３】
また、基板単体とコンデンサを合わせた厚みも、単純なプラスとならずに薄くできる。片面モールド封止タイプで幅５．０×長さ４．０×高さ１．０ｍｍが実現でき、このように、基板に一部素子を埋め込むことにより、埋め込み部分の下面の基板の厚みが著しく薄くなり、放熱特性も向上した。
【００６４】
本発明の実施の形態１と実施の形態２では、コンデンサを基板に埋め込んであるが、限定されるものではなく、埋め込み素子、積層素子は、扱う電力、発熱、保護膜の必要性から、様々な組み合わせが可能である。
【００６５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３による薄型電源装置の例について、以下説明する。実施の形態３による薄型電源装置は、実施の形態１の薄型電源装置の図７での、コンデンサ６を、インダクタとして構成するものである。また、図１３のインダクタ１１を、今度は、コンデンサとするものである。
【００６６】
以上説明したように、基板に一部素子を埋め込み、該埋め込み素子上にＤＣ／ＤＣコンバータの配線を形成し、その上に他の素子をワイヤボンディング無しのフリップチップ構造として搭載したことにより、小型・薄型化できた。特に、フリップチップ接続構造としたことで、ワイヤボンディングが不要となり、封止の際に、最上面が保護膜を必要としない搭載部品の裏面であることから、最上面の保護、つまり封止が不要となり、一般的なモールド封止した場合に比べ、厚みがさらに０．２ｍｍ程度薄くできた。また、素子を埋め込んだ部分の基板厚みが０．０５ｍｍと極めて薄く、放熱特性も著しく改善された。
【００６７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、従来よりも小型・薄型化の実現が可能な薄型電源装置およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明および従来の薄型電源装置にて使用するＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図。
【図２】本発明および従来の薄型電源装置にて使用するＤＣ／ＤＣコンバータと、電源制御用ＩＣの構成を示す図。
【図３】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図４】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図５】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図６】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図７】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図８】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図９】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１０】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１１】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１２】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１３】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１４】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１５】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１６】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１７】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１８】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１９】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２０】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２１】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２２】本発明による実施の形態２の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２３】本発明による実施の形態２の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２４】従来の直流電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２５】従来の直流電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【符号の説明】
１ 基板
２ 凹部
３ 基板裏面電極
４ スルーホール
５ 電極
６ コンデンサ
７ コンデンサ電極
８ 基板
９ 裏面及びスルーホール電極
１０ 配線パターン
１１ インダクタ
１２ インダクタ電極
１３ 電源用制御ＩＣ
１４ 電源用制御ＩＣ
１５ 電源用制御ＩＣ電極
１６ モールド封止材
１７ 半田ボール
１８ 硬質基板
１９ コンデンサ
２０ インダクタ
２１ 電源用制御ＩＣ
２２ 電極配線
２３ 電極Ｇ
２４ 電極Ｖｉｎ
２５ 電極Ｖｏｕｔ
２６ 電極Ｇ
２７ ワイヤボンディング
２８ モールド封止材
２９ スイッチング用トランジスタ
３０ 整流用ダイオード
３１ インダクタ
３２ コンデンサ
３３ 電源用制御ＩＣ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯機器等に使用される直流電源であり、電源半導体やコンデンサ、インダクタ等の電力変換用部品を用いた薄型電源装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型・薄型・高性能化が急速に進んでいる。特に、半導体メモリーの高速化、大容量処理化の急速な進展に対応してＬＳＩの発熱を押さえるため、これの駆動電圧をいかに低くするかが各メーカのターゲットになっている。低電圧ＬＳＩを使用するデバイスは、電池電圧を２Ｖ以下の電圧に降下する方法として、ドロッパー抵抗（あるいは電圧降下用抵抗）を入れて電圧を降下する方法とか、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して降圧する方法が用いられている。特に、低電圧化、高密度化するＬＳＩの電圧の高精度化要求により、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた電源は必要不可欠となっている。
【０００３】
最近では、小容量品の電力変換素子の多くがＩＣ化されており、わずかな点数の外付け部品でＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源が構成できるようになっている。図１は、従来の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図である。図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング用トランジスタ２９、整流用ダイオード３０、インダクタ３１、コンデンサ３２より構成されている。
【０００４】
図２は、従来の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータと、電源制御用ＩＣの構成を示す図である。扱う電力にもよるが、通常は、図２に示すように、スイッチング用トランジスタ２９、整流用ダイオード３０が電源用制御ＩＣ３３化され、サイズの比較的大きくなるインダクタ３１、コンデンサ３２は外部接続で使われる。
【０００５】
これらを構成する部品は非常に小型化され、多くの電源は、パターニングした配線を有するエポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板上に、各々個別の部品として制御用のパワーＩＣやコンデンサ部品、インダクタ部品といった表面実装部品単体を、平面的にもしくは２次元的に実装しモールドしたハイブリッド型の直流電源である。
【０００６】
図２４、図２５は、従来の直流電源装置の製造工程を概念的に示す図である。エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質基板１８上に電極配線２２を形成し、該配線パターン上に電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０、コンデンサ１９を搭載し、それぞれが電極配線２２及びワイヤボンディング２７により接続されている。
【０００７】
電極引き出しのために電極用ブロックを電極配線２２の一部に配置し、該電極ブロックの一部が露出し、硬質基板１８上の電極配線２２、電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０、コンデンサ１９を覆うようにモールド封止材２８を施し、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源装置を構成している。
【０００８】
図２５に示すように、エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質基板１８上の電極配線２２、電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０、コンデンサ１９より構成されるＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源を覆うようにモールド封止材２８され、電極Ｇ２３、電極Ｖｉｎ２４、電極Ｖｏｕｔ２５、電極Ｇ２６の一部のみが露出したＤＣ／ＤＣコンバータや直流電源装置が構成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構造では、エポキシ樹脂やセラミックス類の熱伝導率の良くない硬質回路基板上に各部品を搭載していることから、発熱源となる電源用制御ＩＣ２１、インダクタ２０の放熱効果が悪い。また、エポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板を用いているため、薄型化に限界があった。さらに、薄型化のために各種部品を２次元的に配置しているため、平面面積が大きくなり、実装面積の縮小化を阻む要因となっていた。
【００１０】
上記問題点を解決する方法としては、例えば、特許文献１には、凹状の絶縁層の内部に電子部品が搭載された電源装置について記載されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２９１８００号公報
【００１２】
しかし、この特許文献１では、各素子の接続を、ワイヤボンデング方式としているので、更なる小型化に対して限界があった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、従来よりも小型・薄型化が実現可能な薄型電源装置およびその製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題解決のため、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記構成部品を積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００１５】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続したことを特徴とした薄型直流電源装置である。
【００１６】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として、凹部を形成し、前記凹部に素子を搭載し基板埋め込み構造とし、前記部品上に他の素子を積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００１７】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部に部品を搭載し基板埋め込み構造とし、該埋め込み構造上に他の素子を積層構造とした薄型電源装置において、該薄型電源装置の電極取り出し方法として、前記基板の凹部外にスルーホールを形成し、該スルーホールを導電性金属で埋め込み、凹部外の表裏の電極パッド面を電気的に接続し、素子と接続した薄型直流電源装置である。
【００１８】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部にインダクタを埋め込み、該埋込んだインダクタ上に配線パターンを形成した基板をインダクタと電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、コンデンサを電気的に接続するよう積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００１９】
また、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、該凹部にコンデンサを埋め込み、該埋込んだコンデンサ上に配線パターンを形成した基板を、前記コンダンサと電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、インダクタを電気的に接続するよう積層構造とした薄型直流電源装置である。
【００２０】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載した構造とした薄型直流電源装置である。
【００２１】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を積層構造として混載した構造とした薄型直流電源装置である。
【００２２】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、部品搭載面をモールド封止構造とした薄型直流電源装置である。
【００２３】
また、前記薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、搭載部品の最上層露出させ、該素子の周辺部のみをモールド封止構造としたことを特徴とした薄型直流電源装置である。
【００２４】
また、前記薄型電源装置において、埋め込み素子上に搭載する配線を施した基板として、埋め込み素子と該基板上へ搭載する素子との熱膨張率の違いを緩衝するためにポリイミド基板等のフレキシブル基板を使用した薄型直流電源装置である。
【００２５】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設する薄型電源装置の製造方法において、各素子を搭載基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続する薄型電源装置の製造方法である。
【００２６】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設する薄型電源装置の製造方法において、各素子を搭載する基板に、凹部を形成し、前記凹部に、選択した素子を搭載し基板埋め込み構造とし、該埋め込み素子上に他の素子を積層する薄型電源装置の製造方法である。
【００２７】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した薄型電源装置の製造方法であって、各素子を搭載する基板として凹部を形成し、該凹部に選択された素子を搭載し基板埋め込み構造とし、該埋め込み素子上に他の素子を積層し、該薄型電源装置の電極取り出し方法として、前記基板の凹部外にスルーホールを形成し、該スルーホールを導電性金属で埋め込み、凹部外の表裏の電極パッド面を電気的に接続し、素子と接続する薄型電源装置の製造方法である。
【００２８】
また、本発明は、前記凹部にインダクタ素子を埋め込み、該埋込んだインダクタ上に配線パターンを形成した基板をインダクタ素子と電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、コンデンサを電気的に接続して、積層構造を形成する薄型電源装置の製造方法である。
【００２９】
また、本発明は、電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した薄型電源装置の製造方法であって、素子を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部に、コンデンサ素子を埋め込み、該埋込んだコンデンサ上に配線パターンを形成した基板を、前記コンデン素子と電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、インダクタを電気的に接続して、積層構造を形成する薄型電源装置の製造方法である。
【００３０】
また、本発明は、前記薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を積層構造として混載した構造とする薄型電源装置の製造方法である。
【００３１】
また、本発明は、前記薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、部品搭載面をモールド封止構造とする薄型電源装置の製造方法である。
【００３２】
また、本発明は、前記薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、搭載部品の最上層を露出させ、該素子の周辺部のみをモールド封止構造とする薄型電源装置の製造方法である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による薄型電源装置およびその製造方法について、以下に説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図である。また、図２は、本発明の薄型電源装置に使用するＤＣ／ＤＣコンバータと電源制御用ＩＣの構成を示す図である。
【００３５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、Ｖｉｎに入力電圧が印加され、スイッチング用トランジスタ２９へＯＮさせる信号が入力された時に、スイッチング用トランジスタ２９がＯＮしている時間だけ、インダクタ３１を介して電流が流れ、インダクタ３１にエネルギーが蓄積される。このとき、整流用ダイオード３０は逆バイアスされているので、無限大抵抗となり電流は流れない。
【００３６】
次に、スイッチング用トランジスタにＯＦＦの信号が入力されると、スイッチング用トランジスタ２９は無限大抵抗とみなされ、入力Ｖｉｎ側とは絶縁状態となる。この時、インダクタ３１に蓄えられていたエネルギーが整流用ダイオード３０を順バイアスし、整流用ダイオード３０を通して放出されることにより電流が流れ、出力Ｖｏｕｔが得られるものである。コンデンサ３２は、この出力Ｖｏｕｔの脈流分を除去するためのものである。
【００３７】
図３から図２１は、本発明の実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図である。
【００３８】
図３に示すように、凹部２を形成した基板１を準備する。基板サイズを５．０Ｗ×４．０Ｄ×０．３Ｈ（ｍｍ）、凹部深さ０．２５ｍｍとする。凹部２の底面厚みは、５０μｍである。基板材質としては、プリプレグ、ガラスエポキシ、ＢＴレジンあるいはセラミックス等の硬質基板で良い。
【００３９】
図４に示すように、凹型の基板１の凸部の裏面に基板裏面電極３を形成する。基板裏面電極３は、銅等の低抵抗金属膜とし、形成方法としては金属めっき、金属膜を貼り付ける、金属スパッタ、蒸着等、または、プリプレグ状態で金属箔を貼り付けた銅張り基板を用いて、レジストパターン等により、パッドあるいは配線パターンを形成したものを用いる。厚みとサイズは、電流容量にもよるが、厚みｔ＝３０μｍ程度とする。本電極は、最終的に薄型電源装置の外部電極となるものである。
【００４０】
図５、図６に示すように、基板裏面電極３上にスルーホールを形成し、スルーホール４を埋め込み、基板１の凹部外の部分、即ち凸部に裏面電極パッドが電気的に接続された電極５を形成する。
【００４１】
電極５は、銅等の低抵抗金属膜とし、形成方法としては金属めっき、金属膜を貼り付ける、金属スパッタ、蒸着等、または、プリプレグ状態で金属箔を貼り付けた銅張り基板を用いて、レジストパターン等により、パッドあるいは配線パターンを形成したものを用いる。厚み、サイズは電流容量にもよるが、厚みはｔ＝３０μｍ程度とする。本電極は、最終的に搭載部品との電気的接続用パッドとなる。
【００４２】
図７に示すように、両端にコンデンサ電極７を有したコンデンサ６を準備する。コンデンサは、基板１の凹部２に入るサイズとする。本例では、４．５Ｗ×３．５Ｄ×０．２５Ｈ（ｍｍ）サイズを用いた。コンデンサ電極７として、半田や導電性ペーストにより電気的に、パッケージ側の電極と接続できる材質・構造で、最上層面はＮｉ・Ａｕ無電解めっき等が施されているものが好ましい。
【００４３】
図８に示すように、基板１の凹部２ヘコンデンサ６を挿入する。この時、電気的に接続する場合は、半田や導電性ペーストで接続固定し、電気的接続が不要の時は、非導電性の接着剤等を用いて固定する。
【００４４】
図９に示すように、裏面及びスルーホール電極９を形成した基板８を準備する。
【００４５】
図１０に示すように、基板８の表面に裏面及びスルーホール電極９と接続された配線パターン１０を形成する。基板８の厚みは配線パターンを含んで０．２ｍｍ程度とする。基板８の材質としては、プリプレグ、ガラスエポキシ、ＢＴレジン、或いは硬質基板で良い。また、各搭載部品の熱膨張係数の違いを緩和するために、フレキシブル基板を用いてもよく、更に、両面銅張り基板を用いて、パターン形成したものでもよい。
【００４６】
図１１に示すように、基板８をコンデンサ６を挿入した基板１上に、電極５、裏面及びスルーホール電極９、配線パターン１０が、それぞれ適切に接続されるように、コンデンサ６を埋め込む構造で蓋をする。
【００４７】
図１２は、基板８を透視図として、配線形態を示した図である。基板８を基板１へ搭載する場合、両者をエポキシ系等の樹脂で接着、或いは、電極どおしを半田や、導電性ペーストで接続することにより、固定される状態とする。また、基板材料としてプリプレグ等を使用した場合は、熱処理等によりプリプレグでの接着固定としてもよい。ここで、全体の厚みは０．５ｍｍとなる。
【００４８】
図１３に示すように、両端にインダクタ電極１２を有したインダクタ１１を準備する。インダクタ１１は、３．５Ｗ×３．５Ｄ×０．３Ｈ（ｍｍ）サイズを用いている。インダクタ電極１２として、半田や導電性ペーストにより電気的に、パッケージ側の電極と接続できる材質、構造で、最上層面はＮｉ・Ａｕ無電解めっき等が施されているものが好ましい。
【００４９】
図１４に示すように、インダクタ１１をインダクタ電極１２と基板８上の配線パターン１０と適切に接続されるように、基板８上に搭載する。電極と配線パターンの接続は、半田や導電性ペーストを使用すれば良い。また、搭載部品の形状によっては、インダクタ１１の裏面の電極部分の段差を埋めるために、緩衝剤を挿入してもよい。挿入する緩衝剤として、絶縁性のある、フレキシブルな熱処理等により任意に形状可変可能な材質のものが好ましい。
【００５０】
図１５に示すように、電源用制御ＩＣ１３を準備する。電源用制御ＩＣ１３の構造は、電源用制御ＩＣ電極１５が裏面になるよう配置する。電源用制御ＩＣのサイズは、２．０Ｗ×１．３ＤＸ０．３Ｈ（ｍｍ）を用いている。電極パッドは、金バンプ構造あるいは、半田バンプ構造とするのが好ましい。
【００５１】
図１６、図１７に示すように、電源用制御ＩＣ１３を電源用制御ＩＣ電極１５が、配線パターン１０と接続されるように基板８上に、インダクタ１１と同一平面になるように搭載する。いわゆる、フリップチップ接合を行う。電極と配線パターンの接続は、半田や導電性ペーストを使用すれば良い。また、基板８上の電極パターン１０と電源用制御ＩＣ１３の電源用制御ＩＣ電極１５とを圧接工法により接合させ、接着材等により固定、接続すれば良い。
【００５２】
搭載部品の形状によっては、電源用制御ＩＣ１３の裏面の電極部分の段差を埋めるために、緩衝剤を挿入してもよい。挿入する緩衝剤として、絶縁性のある、フレキシブルな熱処理等により任意に形状可変可能な材質のものが好ましい。ここで、全体の厚みは０．８ｍｍとなる。
【００５３】
図１８に示すように、基板８上のインダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３、配線パターン１０を覆うようにエポキシ樹脂等でモールド封止する。封止はエポキシ材料によるトランスファーモールド等が好ましい。エポキシ封止材の厚みは、０．２ｍｍとした。ここで、全体の厚みは１．０ｍｍとなる。
【００５４】
図１９に示すように、コンデンサ６が基板１と基板８間に埋め込まれ、インダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３が積層構造とされ、封止材に埋め込まれ、基板裏面電極３が形成されたＤＣ／ＤＣコンバータが形成される。
【００５５】
図２０に示すように、コンデンサ、インダクタ、電源用制御ＩＣを積層構造とした、ＤＣ／ＤＣコンバータが完成する。外形状は、５．０Ｗ×４．０ＤＸ１．０Ｈ（ｍｍ）を実現する。
【００５６】
図２１に示すように、電極３上に半田ホール１７を形成し、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙの略）構造とした。
【００５７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による薄型電源装置の例を説明する。
【００５８】
図２２、図２３は、本発明の実施の形態２による薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図である。
【００５９】
図２２に示すように、基板８上のインダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３、配線パターン１０を覆うように、かつ、インダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３の上部が露出するように、インダクタ１１、電源用制御ＩＣ１３の外周部のみをエポキシ樹脂等でモールド封止する。いわゆる、アンダーフィル構造とする。このとき、各搭載部品間の空隙、フリップチップ接続したＩＣの下面の空隙を完全に埋め込む。このとき、基板及び各搭載部品間の空隙を完全に埋め込むために、真空脱法方式等を導入すると良い。ここで、全体の厚みは０．８ｍｍとなる。
【００６０】
図２３に示すように、基板裏面電極３上に半田ホール１７を形成し、ＢＧＡ構造とした。
【００６１】
以上、薄型電源が実現されるが、放熱特性、熱膨張係数を合わせるために相互の設計が必要である。特に、電源用制御ＩＣの線膨張係数は３．５ｐｐｍ／℃程度と小さいのに対し、エポキシ樹脂は、数十〜数百ｐｐｍ／℃と大きいので、シリコンフィラーの封入量を可変して、線膨張係数と熱伝導率とのトレードオフ関係から、最適値を選定すれば良い。また、各部品の接続用材料を同様に選定して、信頼性のある構造とすることが望まれる。
【００６２】
本発明により、従来、０．５ｍｍのエポキシ樹脂やセラミックス類の硬質回路基板上に、電源用制御ＩＣ、インダクタ、コンデンサを搭載していた場合の容積は幅８．０×長さ８．０×高さ１．５ｍｍあったものが、コンデンサを基板に埋め込み、該上部にインダクタ、電源用ＩＣをフリップチップ接続で積層したことにより、２次元的な面積が縮小できる。そして、従来より、面積比で６９％小さくでき、容積比で７９％減となる。また、外周部のみの封止タイプで幅５．０×長さ４．０×高さ０．８ｍｍが実現でき、従来の容積比８３％減で、著しく小型化ができる。
【００６３】
また、基板単体とコンデンサを合わせた厚みも、単純なプラスとならずに薄くできる。片面モールド封止タイプで幅５．０×長さ４．０×高さ１．０ｍｍが実現でき、このように、基板に一部素子を埋め込むことにより、埋め込み部分の下面の基板の厚みが著しく薄くなり、放熱特性も向上した。
【００６４】
本発明の実施の形態１と実施の形態２では、コンデンサを基板に埋め込んであるが、限定されるものではなく、埋め込み素子、積層素子は、扱う電力、発熱、保護膜の必要性から、様々な組み合わせが可能である。
【００６５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３による薄型電源装置の例について、以下説明する。実施の形態３による薄型電源装置は、実施の形態１の薄型電源装置の図７での、コンデンサ６を、インダクタとして構成するものである。また、図１３のインダクタ１１を、今度は、コンデンサとするものである。
【００６６】
以上説明したように、基板に一部素子を埋め込み、該埋め込み素子上にＤＣ／ＤＣコンバータの配線を形成し、その上に他の素子をワイヤボンディング無しのフリップチップ構造として搭載したことにより、小型・薄型化できた。特に、フリップチップ接続構造としたことで、ワイヤボンディングが不要となり、封止の際に、最上面が保護膜を必要としない搭載部品の裏面であることから、最上面の保護、つまり封止が不要となり、一般的なモールド封止した場合に比べ、厚みがさらに０．２ｍｍ程度薄くできた。また、素子を埋め込んだ部分の基板厚みが０．０５ｍｍと極めて薄く、放熱特性も著しく改善された。
【００６７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、従来よりも小型・薄型化の実現が可能な薄型電源装置およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明および従来の薄型電源装置にて使用するＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す図。
【図２】本発明および従来の薄型電源装置にて使用するＤＣ／ＤＣコンバータと、電源制御用ＩＣの構成を示す図。
【図３】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図４】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図５】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図６】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図７】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図８】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図９】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１０】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１１】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１２】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１３】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１４】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１５】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１６】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１７】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１８】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図１９】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２０】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２１】本発明による実施の形態１の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２２】本発明による実施の形態２の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２３】本発明による実施の形態２の薄型電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２４】従来の直流電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【図２５】従来の直流電源装置の製造工程を概念的に示す図。
【符号の説明】
１ 基板
２ 凹部
３ 基板裏面電極
４ スルーホール
５ 電極
６ コンデンサ
７ コンデンサ電極
８ 基板
９ 裏面及びスルーホール電極
１０ 配線パターン
１１ インダクタ
１２ インダクタ電極
１３ 電源用制御ＩＣ
１４ 電源用制御ＩＣ
１５ 電源用制御ＩＣ電極
１６ モールド封止材
１７ 半田ボール
１８ 硬質基板
１９ コンデンサ
２０ インダクタ
２１ 電源用制御ＩＣ
２２ 電極配線
２３ 電極Ｇ
２４ 電極Ｖｉｎ
２５ 電極Ｖｏｕｔ
２６ 電極Ｇ
２７ ワイヤボンディング
２８ モールド封止材
２９ スイッチング用トランジスタ
３０ 整流用ダイオード
３１ インダクタ
３２ コンデンサ
３３ 電源用制御ＩＣ回路
Claims (16)
- 電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を、基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続したことを特徴とする薄型電源装置。
- 電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として、凹部を形成し、前記凹部に選択された素子を搭載し基板埋め込み構造とし、前記部品上に他の素子を積層としたことを特徴とする薄型電源装置。
- 電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した直流電源装置において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部に選択された部品を搭載し基板埋め込み構造とし、基板埋め込み構造上に他の素子を積層構造とした薄型電源装置において、該薄型電源装置の電極取り出し方法として、前記基板の凹部外にスルーホールを形成し、該スルーホールを導電性金属で埋め込み、凹部外の表裏の電極パッド面を電気的に接続し、素子と接続したことを特徴とする薄型電源装置。
- 前記凹部には、インダクタが埋め込まれ、該埋込んだインダクタ上に配線パターンを形成した基板をインダクタと電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、コンデンサを電気的に接続するよう積層構造としたことを特徴とする請求項２または３に記載の薄型電源装置。
- 前記凹部には、コンデンサが埋め込まれ、該埋込んだコンデンサ上に配線パターンを形成した基板を、前記コンデン素子と電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、インダクタを電気的に接続するよう積層構造としたことを特徴とする請求項２または３に記載の薄型電源装置。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載した構造、あるいは積層構造としたことを特徴とする薄型電源装置。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の薄型電源装置において、電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、搭載部品の最上層を露出させ、前記部品の周辺部のみをモールド封止構造としたことを特徴とする薄型電源装置。
- 請求項４または５のいずれかに記載の薄型電源装置において、埋め込み素子上に搭載する配線を施した基板として、埋め込み素子と該基板上へ搭載する素子との熱膨張率の違いを緩衝するためにポリイミド基板等のフレキシブル基板を使用したことを特徴とする薄型電源装置。
- 電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設する薄型電源装置の製造方法において、各部品を搭載基板上の配線パターンとフリップチップ配線の併用により接続することを特徴とする薄型電源装置の製造方法。
- 電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設する薄型電源装置の製造方法において、各部品を搭載する基板に、凹部を形成し、前記凹部に、選択した素子を搭載し基板埋め込み構造とし、該基板埋め込み構造上に他の素子を積層することを特徴とする薄型電源装置の製造方法。
- 電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した薄型電源装置の製造方法において、各部品を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部に選択された部品を搭載し基板埋め込み構造とし、該基板埋め込み構造上に他の部品を積層し、該薄型電源装置の電極取り出し方法として、前記基板の凹部外にスルーホールを形成し、該スルーホールを導電性金属で埋め込み、凹部外の表裏の電極パッド面を電気的に接続し、各部品と接続することを特徴とする薄型電源装置の製造方法。
- 前記凹部にインダクタを埋め込み、該埋込んだインダクタ上に配線パターンを形成した基板をインダクタと電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、コンデンサを電気的に接続して、積層構造を形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の薄型電源装置の製造方法。
- 電源用半導体、インダクタ、コンデンサの電力変換に必要な部品を配設した薄型電源装置の製造方法において、前記部品を搭載する基板として凹部を形成し、前記凹部に、コンデンサを埋め込み、該埋込んだコンデンサ上に配線パターンを形成した基板を、前記コンデンサと電気的に接続するよう積層し、該基板の配線上に電力用半導体、インダクタを電気的に接続して、積層構造を形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の薄型電源装置の製造方法。
- 請求項９ないし１３のいずれかに記載の薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を積層構造として混載した構造とすることを特徴とする薄型電源装置の製造方法。
- 請求項９ないし１３のいずれかに記載の薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、部品搭載面をモールド封止構造とすることを特徴とする薄型電源装置の製造方法。
- 請求項９ないし１３のいずれかに記載の薄型電源装置の製造方法において、前記電源用半導体ベアチップと表面実装用ＳＭＤ部品を混載し、搭載部品の最上層を露出させ、前記部品の周辺部のみをモールド封止構造とすることを特徴とする薄型電源装置の製造方法。
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