JP2008017540A - Microminiature power converter - Google Patents

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Yoshitomo Hayashi
善智 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microminiature power converter that freely determines the size of a semiconductor chip while making the heat dissipation of the semiconductor chip (a power-supply IC chip) excellent. <P>SOLUTION: The rear face 14 of the power-supply IC chip 200 is fixed on the rear-face side of an inductor chip 100 with an adhesive 12. The height of a solder ball 6 formed on each second external electrode 5 of the inductor chip 100 and that of solder 11 fixed to each terminal electrode 10 of the power-supply IC chip 200 are aligned with each other so as to surely execute fixing to a printed circuit board 300. The metal wiring 9 of the power-supply IC chip 200 is directly connected to a wiring pattern 22 of the printed circuit board 300. Therefore, the heat dissipation becomes excellent, and also, it is possible to freely determine the size of the power-supply IC chip 200 independently from the size of the inductor chip 100. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、ＤＣ−ＤＣコンバ−タなどの超小型電力変換装置に関する。   The present invention relates to a micro power converter such as a DC-DC converter.

通常、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換装置は、スイッチング素子，整流素子，コンデンサ，制御用ＩＣ（集積回路）および磁気誘導部品であるコイルやトランス等の個別部品をセラミックやプラスチック等のプリント基板などの上に搭載し、ハイブリッド型の電源モジュールとして構成されている。
ハイブリッド型の電源モジュールの小型化は、ＭＣＭ（マルチチップモジュール）等の技術により進歩してきている。しかし、コイルやトランス等の磁気誘導部品は小型化が難しく、その占める体積が大きいため電源モジュールの縮小化が制限されている。 Usually, a power converter such as a DC-DC converter is a switching element, a rectifying element, a capacitor, a control IC (integrated circuit), and individual parts such as coils and transformers that are magnetic induction parts, printed boards such as ceramics and plastics, etc. It is mounted as a hybrid power module.
Miniaturization of hybrid power supply modules has been progressed by technologies such as MCM (multi-chip module). However, it is difficult to reduce the size of magnetic induction components such as coils and transformers, and since the volume occupied by the magnetic induction components is large, the reduction in size of the power supply module is limited.

この電源モジュールの小型化を困難にしているコイルやトランス等の磁気誘導部品において、小型化，薄型化および高性能化と、いかに小スペースかつ小体積にプリント基板などに実装、またはパッケージに内蔵するかが課題であった。
近年、半導体技術の適用により、半導体基板上に薄型のマイクロ磁気素子（コイル、トランス）を搭載した超小型電力変換装置や、このマイクロ磁気素子を平面型磁気誘導素子とした超小型電力変換装置の例が報告されている。しかし、半導体素子(集積回路)を作り込んだ半導体チップ（電源ＩＣチップ）の表面上に、薄膜技術による平面型磁気誘導素子（インダクタ）をモノリシックに形成することは、工程が複雑化し、また、生産時間が長くなる点で問題がある。 In magnetic induction parts such as coils and transformers that make it difficult to reduce the size of this power supply module, it is miniaturized, thinned, and enhanced in performance, mounted in a printed circuit board, etc. in a small space and in a small volume, or incorporated in a package. It was a problem.
In recent years, with the application of semiconductor technology, ultra-compact power converters with thin micro-magnetic elements (coils, transformers) mounted on a semiconductor substrate, and ultra-compact power converters using these micro-magnetic elements as planar magnetic induction elements have been developed. Examples have been reported. However, monolithic formation of a planar magnetic induction element (inductor) using thin film technology on the surface of a semiconductor chip (power IC chip) in which a semiconductor element (integrated circuit) has been built is complicated, There is a problem in that the production time becomes longer.

また、半導体チップの表面、もしくは裏面に磁気誘導素子を固着する構成の場合、磁気誘導素子の面積を半導体チップの面積よりも小さくする必要があるため、良好な磁気誘導素子特性を得ることが出来ないという課題があった。
これを解決するために、これとは逆の構成にして磁気誘導素子（インダクタ）上に半導体チップ（電源ＩＣチップ）を載せる構造にした例が特許文献１などに開示されている。
特開２００４−７２８１５号公報 In addition, in the case of a configuration in which the magnetic induction element is fixed to the front surface or the back surface of the semiconductor chip, it is necessary to make the area of the magnetic induction element smaller than the area of the semiconductor chip, so that good magnetic induction element characteristics can be obtained. There was no problem.
In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses an example in which a semiconductor chip (power supply IC chip) is mounted on a magnetic induction element (inductor) with a reverse configuration.
JP 2004-72815 A

しかし、特許文献１の構造では、フェライト基板の中央部にはインダクタのコイルパターンが形成されフェライト基板の外周部に接続用の外部電極（外部端子）が形成され、この外部電極と半導体チップのパッド電極（金属配線の一部）が接続するため、パッド電極は半導体チップの外周部に配置される。そのため、インダクタチップの大きさ（サイズ）に対してほぼ同一の大きさ（同サイズ）の半導体チップしか使用することができないという課題があり、これにより半導体チップの縮小化によるコストダウンの対応ができないという問題があった。   However, in the structure of Patent Document 1, a coil pattern of an inductor is formed at the center of the ferrite substrate, and an external electrode (external terminal) for connection is formed on the outer periphery of the ferrite substrate. Since the electrode (a part of the metal wiring) is connected, the pad electrode is disposed on the outer periphery of the semiconductor chip. Therefore, there is a problem that only a semiconductor chip having substantially the same size (same size) as the size (size) of the inductor chip can be used, and thus it is not possible to cope with cost reduction by downsizing the semiconductor chip. There was a problem.

また、半導体チップのパッド電極は、インダクタチップの外周部の外部電極を介してプリント基板に接続され、放熱する経路が長いため、半導体チップで発生した熱をプリント基板に放熱しにくく、半導体チップの温度が上昇しやすいという課題を残していた。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、半導体チップの熱放散を良好にし、半導体チップの大きさをインダクタチップの大きさを越えない範囲で自由に決定できる超小型電力変換装置を提供することにある。 In addition, the pad electrode of the semiconductor chip is connected to the printed circuit board via the external electrode on the outer periphery of the inductor chip, and the heat dissipation path is long. Therefore, it is difficult to dissipate the heat generated in the semiconductor chip to the printed circuit board. The problem was that the temperature was likely to rise.
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, provide a heat dissipation of the semiconductor chip, and provide a micro power converter that can freely determine the size of the semiconductor chip within a range not exceeding the size of the inductor chip. There is to do.

前記の目的を達成するために、半導体基板の表面に半導体ＩＣ(集積回路)および第１外部端子（金属配線：パッド電極含む）が形成された電源ＩＣチップと、磁性絶縁基板（フェライト基板）の中心部にコイル、該磁性絶縁基板の少なくとも一方の表面の外周部に第２外部端子（外部電極）が形成されたインダクタチップと、コンデンサを有する超小型電力変換装置において、
前記電源ＩＣチップの裏面を前記磁性絶縁基板の一方の前記表面に接着剤にて接着した構成とする。 To achieve the above object, a power supply IC chip in which a semiconductor IC (integrated circuit) and first external terminals (metal wiring: including pad electrodes) are formed on the surface of a semiconductor substrate, and a magnetic insulating substrate (ferrite substrate) In a micro power converter having a coil at the center, an inductor chip having a second external terminal (external electrode) formed on the outer periphery of at least one surface of the magnetic insulating substrate, and a capacitor,
The back surface of the power IC chip is bonded to one surface of the magnetic insulating substrate with an adhesive.

また、前記磁性絶縁基板がフェライト基板であるとよい。
また、前記電源ＩＣチップと前記インダクタチップとを接着する前記接着剤の剥離温度が、３００℃以上であるとよい。ここでは剥離温度とは接着剤が熱により軟化して（溶けて）接着効果が失われる温度をいう。
また、前記接着剤が、その剥離温度が１５０℃から２００℃の高分子接着剤であるとよい。 The magnetic insulating substrate may be a ferrite substrate.
The peeling temperature of the adhesive that bonds the power supply IC chip and the inductor chip may be 300 ° C. or higher. Here, the peeling temperature is a temperature at which the adhesive is softened (melted) by heat and loses the adhesive effect.
The adhesive may be a polymer adhesive having a peeling temperature of 150 ° C. to 200 ° C.

また、前記接着剤が、ホットメルト材もしくはシロキサン系材料であるとよい。
また、前記接着剤が、前記電源ＩＣチップの裏面外周部に選択的に接着しているとよい。
また、前記第２外部端子上にはんだボールを形成するとよい。
また、前記第１外部端子上にはんだを固着し、前記磁性絶縁基板の一方の前記表面からの前記はんだの先端の高さが、前記磁性絶縁基板の一方の前記表面からの前記はんだボールの先端の高さと同じ高さであるとよい。 The adhesive may be a hot melt material or a siloxane material.
The adhesive may be selectively bonded to the outer peripheral portion of the back surface of the power supply IC chip.
Moreover, it is preferable to form a solder ball on the second external terminal.
Further, solder is fixed on the first external terminal, and the height of the solder tip from one surface of the magnetic insulating substrate is such that the tip of the solder ball from one surface of the magnetic insulating substrate. It should be the same height as

また、前記はんだおよび前記はんだボールが、プリント基板に形成した配線パターンに固着するとよい。
また、前記はんだおよび前記はんだボールをプリント基板に形成した配線パターンに固着するときに、前記接着剤が溶融する（軟化する）ことで接着効果がなくなり前記電源ＩＣチップと前記インダクタチップが分離するとよい。 The solder and the solder balls may be fixed to a wiring pattern formed on a printed board.
Further, when the solder and the solder ball are fixed to a wiring pattern formed on a printed circuit board, the adhesive is melted (softened) so that the adhesive effect is lost and the power supply IC chip and the inductor chip may be separated. .

また、前記はんだおよび前記はんだボールを絶縁基板に形成した配線パターンにはんだリフロー処理によりそれぞれ固着し、該はんだリフロー処理によりそのリフロー温度で前記電源ＩＣチップと前記インダクタチップを接着している接着剤の接着効果がなくなり前記電源ＩＣチップと前記インダクタチップが分離されるようにするとよい。   The solder and the solder balls are fixed to the wiring patterns formed on the insulating substrate by a solder reflow process, and the power supply IC chip and the inductor chip are bonded at the reflow temperature by the solder reflow process. It is preferable that the power supply IC chip and the inductor chip are separated from each other because the adhesive effect is lost.

この発明によれば、電源ＩＣチップの発熱部とプリント基板の配線パターンまでの接続長（放熱の経路）を短くすることが可能となり、電源ＩＣチップの温度上昇を防止することができる。
また、インダクタチップの真下で電源ＩＣチップをプリント基板に実装できるため、インダクタのサイズと無関係に電源ＩＣチップの縮小化が可能となり、設計の自由度が増大し、電源ＩＣチップのコストダウンができる。 According to this invention, it becomes possible to shorten the connection length (heat dissipation path) from the heat generating part of the power supply IC chip to the wiring pattern of the printed circuit board, and to prevent the temperature rise of the power supply IC chip.
In addition, since the power IC chip can be mounted on the printed circuit board directly under the inductor chip, the power IC chip can be reduced regardless of the size of the inductor, the degree of design freedom is increased, and the cost of the power IC chip can be reduced. .

また、電源ＩＣとインダクタを別工程で製作可能となるため、電源ＩＣの表面上に直接インダクタを形成するモノリシック積層一体化構造と比較すると、電源ＩＣとインダクタを接続するための、スルーホールの形成や内部接続（接続導体）が不要となるため、製造工程の簡略化や製造時間の短縮化を図ることができる。
また、はんだ実装時にインダクタチップと電源ＩＣチップが分離される構成とすることで、はんだ実装時の残留応力、及び実装後の熱応力を緩和でき、モジュールの実装における接合信頼性を高めることができる。 In addition, since the power IC and inductor can be manufactured in separate processes, compared to a monolithic laminated integrated structure in which the inductor is formed directly on the surface of the power IC, a through hole is formed to connect the power IC and the inductor. Since no internal connection (connection conductor) is required, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing time can be shortened.
In addition, by adopting a configuration in which the inductor chip and the power supply IC chip are separated during solder mounting, the residual stress during solder mounting and the thermal stress after mounting can be alleviated, and the joint reliability in module mounting can be improved. .

実施の形態を以下の実施例にて説明する。   Embodiments will be described in the following examples.

図１は、この発明の第１実施例の超小型電力変換装置の要部構成図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は裏面平面図である。同図（ａ）は同図（ｂ）のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。これらの図は、超小型電力変換装置の構成要素である電源モジュールであり、この電源モジュールを構成するのはインダクタチップ１００と電源ＩＣチップ２００である。   1A and 1B are main part configuration diagrams of a microminiature power converter according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. These figures show a power supply module that is a constituent element of a micro power converter, and the power supply module is composed of an inductor chip 100 and a power supply IC chip 200.

この電源モジュールはインダクタチップ１００の裏面側に電源ＩＣチップ２００の裏面１４を接着剤１２で固着した構成をしており、インダクタチップ１００の外周部に形成された第２外部電極５にはんだボール６を形成し、電源ＩＣチップ２００の金属配線９に形成された端子電極１０にはんだ１１を固着し、はんだボール６の先端の高さとはんだ１１の先端の高さを揃える。つぎに、この電源モジュールの製造方法を図１を用いて説明する。   This power supply module has a configuration in which the back surface 14 of the power supply IC chip 200 is fixed to the back surface side of the inductor chip 100 with the adhesive 12, and solder balls 6 are connected to the second external electrodes 5 formed on the outer peripheral portion of the inductor chip 100. The solder 11 is fixed to the terminal electrode 10 formed on the metal wiring 9 of the power supply IC chip 200, and the height of the tip of the solder ball 6 and the height of the tip of the solder 11 are aligned. Next, a method for manufacturing the power supply module will be described with reference to FIG.

まず、厚さ５００μｍの磁性絶縁基板であるフェライト基板１に多数のインダクタチップ１００を形成する。インダクタチップ１００は、フェライト基板１と、その両面に形成したコイル導体２と、これらの両面に形成したコイル導体２を接続する図示しない接続導体と、フェライト基板１の表面側に形成した第１外部電極４と裏面側に形成した第２外部電極５と、これらの外部電極４、５を電気的に接続するフェライト基板１を貫通する接続導体３と、これらを被覆する絶縁保護膜７とで構成され、第２外部電極５には外部端子となる高さが４００μｍのはんだボール６が形成されている。   First, a large number of inductor chips 100 are formed on a ferrite substrate 1 which is a magnetic insulating substrate having a thickness of 500 μm. The inductor chip 100 includes a ferrite substrate 1, coil conductors 2 formed on both surfaces thereof, connection conductors (not shown) connecting the coil conductors 2 formed on both surfaces, and a first external formed on the surface side of the ferrite substrate 1. The electrode 4 and the second external electrode 5 formed on the back surface side, the connection conductor 3 that penetrates the ferrite substrate 1 that electrically connects the external electrodes 4 and 5, and the insulating protective film 7 that covers them. The second external electrode 5 is formed with solder balls 6 having a height of 400 μm and serving as external terminals.

尚、図では外部電極４、５はフェライト基板１の表裏に形成され、互いの外部電極４、５が図示しない貫通孔に形成される接続導体３と接続しているが、コイルの引き出しを例えば裏面側にすれば、裏面側に形成した第２外部電極５のみとしても構わない。このときは第１外部電極４と接続導体３は不要となり形成しなくてもよい。また、前記第１、第２外部電極は前記の特許請求の範囲の項に記載されている第２外部端子に相当する。   In the figure, the external electrodes 4 and 5 are formed on the front and back of the ferrite substrate 1 and the external electrodes 4 and 5 are connected to the connection conductor 3 formed in a through hole (not shown). If it is on the back side, only the second external electrode 5 formed on the back side may be used. In this case, the first external electrode 4 and the connection conductor 3 are unnecessary and may not be formed. The first and second external electrodes correspond to a second external terminal described in the claims.

つぎに、一方、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）技術によりＣｕ（銅）などで形成される金属配線９と表面実装用の端子電極１０を半導体基板８に形成し、その表面を封止樹脂１３で被覆し、端子電極１０上の封止樹脂１３を開口して端子電極１０上にはんだ１１を固着させた後、切断して厚さ３５０μｍの電源ＩＣチップ２００を形成する。尚、前記金属配線９と端子電極１０は前記の特許請求の範囲の項で記載されている第１外部端子に相当する。   Next, a metal wiring 9 formed of Cu (copper) or the like and a terminal electrode 10 for surface mounting are formed on the semiconductor substrate 8 by CSP (Chip Size Package) technology, and the surface is covered with a sealing resin 13. Then, the sealing resin 13 on the terminal electrode 10 is opened to fix the solder 11 on the terminal electrode 10, and then cut to form the power supply IC chip 200 having a thickness of 350 μm. The metal wiring 9 and the terminal electrode 10 correspond to a first external terminal described in the claims.

つぎに、前記インダクタチップ１００が形成された各箇所のフェライト基板１の一方の面(裏面側)にそれぞれの箇所に対応するように各電源ＩＣチップ２００の裏面１４（背面）全面をそれぞれ接着材１２で固着する。この接着剤１２ははんだリフロー処理での温度では接着効果が失われない３００℃以上の剥離温度を有する絶縁性接着剤がよく、エポキシ材が好ましい。   Next, the entire back surface 14 (rear surface) of each power supply IC chip 200 is bonded to the one surface (rear surface side) of the ferrite substrate 1 at each location where the inductor chip 100 is formed. 12 to fix. This adhesive 12 is preferably an insulating adhesive having a peeling temperature of 300 ° C. or higher, at which the bonding effect is not lost at the temperature in the solder reflow process, and is preferably an epoxy material.

このとき、はんだボール６の先端の高さとはんだ１１の先端の高さを揃えるようにする。
つぎに、フェライト基板１を図示しないスクライブラインに沿って切断して、個片化し電源モジュールとする。
このとき、インダクタチップ１００のはんだボール６は、Ｃｕなどの金属材料からなる端子ブロックでも良い。また、このとき電源ＩＣチップ２００の端子電極１０は、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）でも、はんだボールを付けずにＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）としても良い。また電源ＩＣチップ２００の貼付けは、前記したように、個片化する前のコイル導体２が形成されたフェライト基板１にＩＣチップを貼り付けてからダイシングにより電源モジュールに個片化しても良いが、既に個片化したインダクタチップ１００に電源ＩＣチップ２００を貼り付けてもよい。 At this time, the height of the tip of the solder ball 6 and the height of the tip of the solder 11 are aligned.
Next, the ferrite substrate 1 is cut along a scribe line (not shown), and is separated into individual power supply modules.
At this time, the solder balls 6 of the inductor chip 100 may be terminal blocks made of a metal material such as Cu. At this time, the terminal electrode 10 of the power supply IC chip 200 may be a BGA (ball grid array) or an LGA (land grid array) without a solder ball. The power IC chip 200 may be attached to the power module by dicing after attaching the IC chip to the ferrite substrate 1 on which the coil conductors 2 before being separated are formed as described above. The power supply IC chip 200 may be attached to the inductor chip 100 that has already been separated.

図２は、図１の電源モジュールをプリント基板に実装したときの図であり、同図（ａ）、同図（ｂ）は工程順に示した要部工程断面図である。
プリント基板３００は絶縁基板２１に配線パターン２２を形成し、配線パターン２２の以外を絶縁膜２３で被覆して形成される。インダクタチップ１００および電源ＩＣチップ２００の各端子（第２外部電極５、金属配線９／端子電極１０）は、直接プリント基板３００の配線パターン２２と接続され、それぞれ個別に引き出されるが、接続が必要とされるインダクタチップ１００のａ部と電源ＩＣチップのｂ部は、プリント基板３００に形成されたｃ部の配線パターンを介して電気的に接続される。 2A and 2B are diagrams when the power supply module of FIG. 1 is mounted on a printed circuit board. FIGS. 2A and 2B are process cross-sectional views of main parts shown in the order of processes.
The printed circuit board 300 is formed by forming the wiring pattern 22 on the insulating substrate 21 and covering the portion other than the wiring pattern 22 with the insulating film 23. Each terminal (second external electrode 5, metal wiring 9 / terminal electrode 10) of the inductor chip 100 and the power supply IC chip 200 is directly connected to the wiring pattern 22 of the printed circuit board 300 and is individually drawn out, but connection is required. The a part of the inductor chip 100 and the b part of the power supply IC chip are electrically connected via a wiring pattern of the c part formed on the printed circuit board 300.

接続の詳細は、インダクタチップ１００の第２外部電極５に形成したはんだボール６と、電源ＩＣチップ２００の端子電極１０に固着したはんだ１１と、プリント基板３００の配線パターン２２のはんだ２４は、はんだリフロー処理によりそれぞれが溶融して、はんだボール６ａとはんだ２５となり固着する。
そのため、はんだ１１とはんだボール６のそれぞれの先端が、配線パターン２２のはんだ２４の先端とそれぞれ接する必要があり、そのために、前記したように、はんだボール６の先端のフェライト基板１の裏面からの高さと、はんだ１１の先端のフェライト基板１の裏面からの高さを同じにする。 For details of the connection, the solder ball 6 formed on the second external electrode 5 of the inductor chip 100, the solder 11 fixed to the terminal electrode 10 of the power supply IC chip 200, and the solder 24 of the wiring pattern 22 of the printed circuit board 300 are soldered. Each is melted by the reflow process, and becomes solder balls 6a and solder 25, and is fixed.
Therefore, the tips of the solder 11 and the solder balls 6 need to be in contact with the tips of the solder 24 of the wiring pattern 22, respectively. For this reason, as described above, the tips of the solder balls 6 from the back surface of the ferrite substrate 1 are necessary. The height and the height from the back surface of the ferrite substrate 1 at the tip of the solder 11 are made the same.

図３は、この発明の第２実施例の超小型電力変換装置の要部構成図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は裏面平面図である。同図（ａ）は同図（ｂ）のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。これらの図は、超小型電力変換装置の構成要素である電源モジュールであり、この電源モジュールを構成するのはインダクタチップ１００と電源ＩＣチップ２００である。   FIGS. 3A and 3B are main part configuration diagrams of a microminiature power converter according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view and FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. These figures show a power supply module that is a constituent element of a micro power converter, and the power supply module is composed of an inductor chip 100 and a power supply IC chip 200.

インダクタチップ１００および電源ＩＣチップ２００の形成方法は、第１実施例と同様であるが、電源ＩＣチップ２００の貼り付けにおいて、剥離温度が１５０℃〜２００℃の接着剤３１で固着している点と、電源ＩＣチップ２００全面ではなく、電源ＩＣチップ２００の角と辺およびチップの中心などにつけるポイントでの接着としている点が異なる。接着剤３１の材料としては、ホットメルト材やシロキサン系の樹脂(高分子接着剤)でＳｉとの濡れ性がよくない材料が好ましい。これはプリント基板３００の配線パターン２２と電源ＩＣチップ２００とインダクタチップ１００をはんだリフロー処理で固着するときに、リフロー温度で接着剤３１の接着効果が失われ、これに濡れ性の悪さが加わることでインダクタチップ１００と電源ＩＣチップ２００が分離（剥離）しやすくなるためである。   The method of forming the inductor chip 100 and the power supply IC chip 200 is the same as that of the first embodiment, but the power supply IC chip 200 is adhered with the adhesive 31 having a peeling temperature of 150 ° C. to 200 ° C. The difference is that the bonding is performed not at the entire surface of the power supply IC chip 200 but at points attached to the corners and sides of the power supply IC chip 200 and the center of the chip. The material of the adhesive 31 is preferably a hot melt material or a siloxane-based resin (polymer adhesive) that does not have good wettability with Si. This is because when the wiring pattern 22 of the printed circuit board 300, the power supply IC chip 200, and the inductor chip 100 are fixed by the solder reflow process, the adhesive effect of the adhesive 31 is lost at the reflow temperature, and poor wettability is added to this. This is because the inductor chip 100 and the power supply IC chip 200 are easily separated (peeled).

図４は、電源モジュールをプリント基板に実装したときの図であり、同図（ａ）、同図（ｂ）は工程順に示した要部工程断面図である。はんだリフロー時の２５０℃を超える高温により接着剤３１の接着効果が失われインダクタチップ１００と電源ＩＣチップ２００が分離し、それぞれ独立してプリント基板３００の配線パターン２２と接続される。インダクタチップ１００および電源ＩＣチップ２００の各端子（第２外部電極５、金属配線９／端子電極１０）は、直接プリント基板３００の配線パターン２２と接続され、それぞれ個別に引き出されるが、接続が必要とされるインダクタチップ１００のａ部と電源ＩＣチップのｂ部は、プリント基板３００に形成されたｃ部の配線パターンを介して電気的に接続される。   4A and 4B are diagrams when the power supply module is mounted on a printed circuit board, and FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of essential parts shown in the order of processes. The adhesive effect of the adhesive 31 is lost due to a high temperature exceeding 250 ° C. during solder reflow, and the inductor chip 100 and the power supply IC chip 200 are separated, and are independently connected to the wiring pattern 22 of the printed circuit board 300. Each terminal (second external electrode 5, metal wiring 9 / terminal electrode 10) of the inductor chip 100 and the power supply IC chip 200 is directly connected to the wiring pattern 22 of the printed circuit board 300 and is individually drawn out, but connection is required. The a part of the inductor chip 100 and the b part of the power supply IC chip are electrically connected via a wiring pattern of the c part formed on the printed circuit board 300.

前記の第１、第２実施例で示したように、電源ＩＣチップ２００の発熱部とプリント基板３００の配線パターン２２までの接続長（放熱の経路）を短くすることができるので、電源ＩＣチップ２００の温度上昇を防止することができる。具体的には、電源ＩＣチップ２００の発熱部とプリント基板３００の配線パターン２２間の熱抵抗は、従来の電源モジュールと比較すると約１／３の３℃／Ｗとなる。   As shown in the first and second embodiments, the connection length (heat dissipation path) between the heat generating portion of the power supply IC chip 200 and the wiring pattern 22 of the printed circuit board 300 can be shortened. The temperature increase of 200 can be prevented. Specifically, the thermal resistance between the heat generating part of the power supply IC chip 200 and the wiring pattern 22 of the printed circuit board 300 is about 1/3 of 3 ° C./W compared to the conventional power supply module.

また、インダクタチップ１００の真下で電源ＩＣチップ２００をプリント基板３００に実装できるため、インダクタチップ１００のサイズと無関係に電源ＩＣチップ２００の縮小化が可能となり、設計の自由度が増大し、電源ＩＣチップ２００のコストダウンができる。
また、電源ＩＣチップ２００とインダクタチップ１００を別工程で製造できるため、電源ＩＣチップ上に直接インダクタを形成するモノリシック積層一体化構造で、電源ＩＣチップとインダクタを接続するために必要となる、半導体基板に磁性膜の絶縁膜およびスルーホールを形成する工程と、このスルーホールや絶縁膜上にメッキなどで金属配線膜を形成する工程などが不要となり、製造工程の簡略化や製造時間の短縮化を図ることができる。 Further, since the power supply IC chip 200 can be mounted on the printed circuit board 300 directly below the inductor chip 100, the power supply IC chip 200 can be reduced regardless of the size of the inductor chip 100, and the degree of freedom in design is increased. The cost of the chip 200 can be reduced.
Further, since the power supply IC chip 200 and the inductor chip 100 can be manufactured in separate processes, a semiconductor that is necessary for connecting the power supply IC chip and the inductor in a monolithic laminated integrated structure in which an inductor is formed directly on the power supply IC chip. The process of forming a magnetic insulating film and through hole on the substrate and the process of forming a metal wiring film by plating on the through hole and insulating film are not required, simplifying the manufacturing process and shortening the manufacturing time. Can be achieved.

また、第２実施例に示したように、はんだ実装時にインダクタチップ１００と電源ＩＣチップ２００が分離する構成としたことにより、はんだ実装時の残留応力および実装後の熱応力を緩和でき、電源モジュールの実装における接合信頼性を高めることができる。   Further, as shown in the second embodiment, since the inductor chip 100 and the power IC chip 200 are separated at the time of solder mounting, the residual stress at the time of solder mounting and the thermal stress after the mounting can be relieved, and the power supply module The bonding reliability in mounting can be improved.

この発明の第１実施例の超小型電力変換装置の要部構成図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は裏面平面図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a principal part block diagram of the micro power converter of 1st Example of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a back surface top view. 図１の電源モジュールをプリント基板に実装したときの図であり、（ａ）、（ｂ）は工程順に示した要部工程断面図It is a figure when the power supply module of FIG. 1 is mounted in a printed circuit board, (a), (b) is the principal part process sectional drawing shown in process order この発明の第２実施例の超小型電力変換装置の要部構成図であり、（ａ）は断面図、図（ｂ）は（ａ）の裏面平面図It is a principal part block diagram of the micro power converter of 2nd Example of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a back surface top view of (a). 図３の電源モジュールをプリント基板に実装したときの図であり、（ａ）、（ｂ）は工程順に示した要部工程断面図It is a figure when the power supply module of FIG. 3 is mounted on a printed circuit board, and (a) and (b) are main part process sectional views shown in the order of processes.

符号の説明Explanation of symbols

１ フェライト基板
２ コイル導体
３ 接続導体
４ 第１外部電極
５ 第２外部電極
６、６ａ はんだボール
７ 絶縁保護膜
８ 半導体基板
９ 金属配線
１０ 端子電極
１１、２４、２５ はんだ
１２ 接着剤
１３ 封止樹脂
１４ 裏面
２１ 絶縁基板
２２ 配線パターン
２３ 絶縁膜
１００ インダクタチップ
２００ 電源ＩＣチップ
３００ プリント基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferrite substrate 2 Coil conductor 3 Connection conductor 4 1st external electrode 5 2nd external electrode 6, 6a Solder ball 7 Insulation protective film 8 Semiconductor substrate 9 Metal wiring 10 Terminal electrode 11, 24, 25 Solder 12 Adhesive 13 Sealing resin 14 Back surface 21 Insulating substrate 22 Wiring pattern 23 Insulating film 100 Inductor chip 200 Power supply IC chip 300 Printed circuit board

Claims (11)

半導体基板の表面に半導体ＩＣおよび第１外部端子が形成された電源ＩＣチップと、磁性絶縁基板の中心部にコイル、該磁性絶縁基板の少なくとも一方の表面の外周部に第２外部端子が形成されたインダクタチップと、コンデンサを有する超小型電力変換装置において、
前記電源ＩＣチップの裏面を前記磁性絶縁基板の一方の前記表面に接着剤にて接着したことを特徴とする超小型電力変換装置。 A power supply IC chip having a semiconductor IC and a first external terminal formed on the surface of the semiconductor substrate, a coil at the center of the magnetic insulating substrate, and a second external terminal at the outer peripheral portion of at least one surface of the magnetic insulating substrate In ultra-compact power converter with inductor chip and capacitor
An ultra-compact power conversion device, wherein the back surface of the power IC chip is bonded to one surface of the magnetic insulating substrate with an adhesive. 前記磁性絶縁基板がフェライト基板であることを特徴とする請求項１に記載の超小型電力変換装置。 The micro power converter according to claim 1, wherein the magnetic insulating substrate is a ferrite substrate. 前記電源ＩＣチップと前記インダクタチップとを接着する前記接着剤の剥離温度が、３００℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の超小型電力変換装置。 3. The microminiature power converter according to claim 1, wherein a peeling temperature of the adhesive that bonds the power supply IC chip and the inductor chip is 300 ° C. or more. 前記接着剤が、その剥離温度が１５０℃から２００℃の高分子接着剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の超小型電力変換装置。 The micro power converter according to claim 1 or 2, wherein the adhesive is a polymer adhesive having a peeling temperature of 150 ° C to 200 ° C. 前記接着剤が、ホットメルト材もしくはシロキサン系材料であることを特徴とする請求項４に記載の超小型電力変換装置。 The micro power converter according to claim 4, wherein the adhesive is a hot melt material or a siloxane-based material. 前記接着剤が、前記電源ＩＣチップの裏面外周部に選択的に接着していることを特徴とする請求項４または５に記載の超小型電力変換装置。 6. The microminiature power converter according to claim 4, wherein the adhesive is selectively bonded to the outer periphery of the back surface of the power supply IC chip. 前記第２外部端子上にはんだボールを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の超小型電力変換装置。 The ultra-small power converter according to claim 1, wherein a solder ball is formed on the second external terminal. 前記第１外部端子上にはんだを固着し、前記磁性絶縁基板の一方の前記表面からの前記はんだの先端の高さが、前記磁性絶縁基板の一方の前記表面からの前記はんだボールの先端の高さと同じ高さであることを特徴とする請求項７に記載の超小型電力変換装置。 Solder is fixed on the first external terminal, and the height of the tip of the solder from one surface of the magnetic insulating substrate is the height of the tip of the solder ball from one surface of the magnetic insulating substrate. The ultra-small power converter according to claim 7, wherein the power converter is the same height as that of the power converter. 前記はんだおよび前記はんだボールが、プリント基板に形成した配線パターンに固着することを特徴とする請求項８に記載の超小型電力変換装置。 9. The microminiature power converter according to claim 8, wherein the solder and the solder ball are fixed to a wiring pattern formed on a printed circuit board. 前記はんだおよび前記はんだボールをプリント基板に形成した配線パターンに固着するときに、前記接着剤が溶融することで前記電源ＩＣチップと前記インダクタチップが分離することを特徴とする請求項８または９に記載の超小型電力変換装置。 10. The power IC chip and the inductor chip are separated by melting the adhesive when the solder and the solder ball are fixed to a wiring pattern formed on a printed circuit board. The micro power converter described. 前記はんだおよび前記はんだボールを絶縁基板に形成した配線パターンにはんだリフロー処理によりそれぞれ固着し、該はんだリフロー処理により前記電源ＩＣチップと前記インダクタチップが分離することを特徴とする請求項９または１０に記載の超小型電力変換装置。 The solder and the solder ball are respectively fixed to a wiring pattern formed on an insulating substrate by a solder reflow process, and the power IC chip and the inductor chip are separated by the solder reflow process. The micro power converter described.
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