JP2012160604A - Substrate with built-in coil and electronic component module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル状の内部導体が内部に埋設されたコイル内蔵基板に関するものである。このようなコイル内蔵基板は、電子部品を実装することによって電子部品モジュールとして用いることができる。電子部品モジュールは、産業用電子機器および民生用電気製品に代表される多種多様な電子機器において、例えばインダクタ、トランス、コイル部品、LC部品または貫通コンデンサを備えたモジュール部品として用いることができる。 The present invention relates to a coil-embedded substrate in which a coil-shaped inner conductor is embedded. Such a coil-embedded substrate can be used as an electronic component module by mounting the electronic component. The electronic component module can be used as a module component including, for example, an inductor, a transformer, a coil component, an LC component, or a feedthrough capacitor in a wide variety of electronic devices typified by industrial electronic devices and consumer electronic products.
コイル状の内部導体が内部に埋設されたコイル内蔵基板としては、例えば、特許文献1に記載の多層セラミック基板が知られている。特許文献1に記載の多層セラミック基板では、複数のセラミック層および配線導体を有する積層体に受動部品としてインダクタが内蔵されている。
As a coil-embedded substrate in which a coil-shaped inner conductor is embedded, for example, a multilayer ceramic substrate described in
特許文献1に記載の多層セラミック基板においては、積層体を構成するセラミック層としてアルミナのような非磁性体を用いている。そのため、コイルのインダクタンスを十分に大きくすることが難しくなる。また、このようなセラミック層として磁性体層を用いた場合、コイルのインダクタンスが大きくなる一方で、絶縁特性を十分に大きくすることが難しくなるので、積層体の内部および表面に配設された配線導体にコイルからの電流が漏れる可能性がある。
In the multilayer ceramic substrate described in
本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、コイルのインダクタンスを十分に大きくしつつも、コイルからの電流の漏れを抑制することのできるコイル内蔵基板およびこれを用いた電子部品モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional technique. A coil-embedded substrate that can suppress leakage of current from the coil while sufficiently increasing the inductance of the coil, and an electronic device using the same An object is to provide a component module.
本発明の一態様にかかるコイル内蔵基板は、複数の磁性体層を積層してなり、表面に電子部品が実装される実装領域を有する積層基板と、該積層基板の表面および内部の少なくとも一方に配設された、前記電子部品に電気的に接続される配線導体と、前記積層基板の内部に埋設された、前記電子部品に電気的に接続されるコイル状の内部導体と、前記積層基板を構成する材料よりも高い絶縁性を有する材料からなり、前記配線導体と前記内部導体との間に位置して、前記積層基板に埋設されるとともに前記内部導体を囲むように位置する絶縁部材と、を備えていることを特徴としている。 A coil-embedded substrate according to one aspect of the present invention is formed by laminating a plurality of magnetic layers, and has a multilayer substrate having a mounting region on which electronic components are mounted on at least one of the surface and the inside of the multilayer substrate. A wiring conductor electrically connected to the electronic component, a coiled inner conductor electrically connected to the electronic component, embedded in the multilayer substrate, and the multilayer substrate. An insulating member made of a material having higher insulation than the constituent material, located between the wiring conductor and the inner conductor, embedded in the multilayer substrate and positioned so as to surround the inner conductor, It is characterized by having.
上記の態様に基づくコイル内蔵基板は、複数の磁性体層を積層してなる積層基板にコイル状の内部導体が埋設されていることから、この内部導体のインダクタンスを大きくすることができる。また、この内部導体を囲むように絶縁部材が位置している、言い換えれば、コイル状の内部導体と配線導体との間に絶縁部材が位置していることから、コイルから電流が漏れた場合であっても、このコイルからの電流の漏れによる影響が配線導体に及ぶことを抑制できる。 In the coil-embedded substrate based on the above aspect, since the coil-shaped inner conductor is embedded in the laminated substrate formed by laminating a plurality of magnetic layers, the inductance of the inner conductor can be increased. In addition, since the insulating member is positioned so as to surround the inner conductor, in other words, since the insulating member is positioned between the coiled inner conductor and the wiring conductor, the current leaks from the coil. Even if it exists, it can suppress that the influence by the leakage of the electric current from this coil reaches a wiring conductor.
以下、本実施形態のコイル内蔵基板および電子部品モジュールについて、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、下記の実施形態を構成する部材のうち、特徴的な構成を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本実施形態のコイル内蔵基板は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。 Hereinafter, the coil-embedded substrate and the electronic component module of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. However, in the drawings referred to below, for the convenience of explanation, among the members constituting the following embodiments, only the main members necessary for explaining the characteristic configuration are shown in a simplified manner. Therefore, the coil-embedded substrate of the present embodiment can include any constituent member that is not shown in each drawing referred to in this specification. Moreover, the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.
図1〜3に示すように、本実施形態のコイル内蔵基板1は、複数の磁性体層3を積層してなり、表面に電子部品5が実装される実装領域を有する積層基板7と、積層基板7の表面および内部の少なくとも一方に配設された、電子部品5に電気的に接続される配線導体9と、積層基板7の内部に埋設された、電子部品5に電気的に接続されるコイル状の内部導体11と、積層基板7を構成する材料よりも高い絶縁性を有する材料からなり、配線導体9と内部導体11との間に位置して、積層基板7に埋設されるとともに内部導体11を囲むように位置する絶縁部材13と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the coil-embedded
このように複数の磁性体層3を積層してなる積層基板7にコイル状の内部導体11が埋設されていることから、このコイル状の内部導体11のインダクタンスを大きくすることができる。また、この内部導体11を囲むように絶縁部材13が位置している。言い換えれば、コイル状の内部導体11と配線導体9との間に絶縁部材13が位置している。そのため、コイル状の内部導体11から電流が漏れた場合であっても、内部導体11からの電流の漏れによる影響が配線導体9に及ぶことを抑制できる。
Since the coiled
積層基板7を構成する複数の磁性体層3としては、コイル状の内部導体11のインダクタンスを大きくするため、具体的には例えば、Ni−Cu−Zn系フェライトのようなフェライトから成る材料やフェライト等の磁性材料を含有していることが好ましい。このような磁性体層3を複数積層することによって積層基板7を形成して一体焼成することによって形成してもよい。
In order to increase the inductance of the coil-shaped
積層基板7の表面(図1〜3においては上面)には電子部品5が実装される実装領域が形成されている。この実装領域に電子部品5を実装することによって、本実施形態のコイル内蔵基板1を備えた電子部品モジュール101とすることができる。例えば、電子部品5としてDC−DCコンバータ用ICとコンデンサや抵抗等の周辺部品を実装した場合、DC−DCコンバータモジュールを実現できる。また、電子部品5としてコンデンサを実装した場合、特性の良い共振器モジュールやフィルタモジュールを実現できる。
A mounting region in which the electronic component 5 is mounted is formed on the surface of the multilayer substrate 7 (upper surface in FIGS. 1 to 3). By mounting the electronic component 5 in this mounting region, the
なお、本実施形態における積層基板7は、平面視した場合の外周形状が矩形状となっているが特にこれに限られるものではない。例えば、平面視した場合の外周形状が、六角形または八角形のような多角形状、或いは、楕円形状または円形状のような曲面形状であってもよい。 In addition, although the outer periphery shape at the time of planar view has the rectangular shape when the laminated substrate 7 in this embodiment is planar, it is not restricted to this in particular. For example, the outer peripheral shape in plan view may be a polygonal shape such as a hexagonal shape or an octagonal shape, or a curved shape such as an elliptical shape or a circular shape.
積層基板7の表面および内部の少なくとも一方には、電子部品5に電気的に接続される配線導体9が配設されている。このような配線導体9が電子部品5に電気的に接続されて
いることによって、電子部品5から配線導体9を介して外部に電気信号を取り出すことができる。
A
配線導体9としては、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。例えば、銅、銀、金、白金あるいはニッケルのような金属材料の粉末に積層基板7との密着性を加えるためのガラス質を添加した導体を内部導体11として用いることができる。上記の金属材料は単一で用いてもよく、また、合金、混合物として用いてもよい。
As the
また、配線導体9の積層基板7から露出する表面には、メッキを形成することが好ましい。配線導体9におけるこの部位が外部に露出することによって劣化することを抑制できるからである。また、リード端子などを介して配線導体9と外部配線(不図示)とを電気的に接続する場合には、配線導体9とリード端子との接合性を高めることができる。メッキとしては、例えば、ニッケルメッキ、銅メッキ、銀メッキ、金メッキまたは錫めっきを用いることができる。一例として、配線導体9の積層基板7から露出する表面にニッケルメッキを形成した後、さらにニッケルメッキの表面に金メッキを形成すればよい。
Further, it is preferable to form a plating on the surface of the
本実施形態のコイル内蔵基板1は、積層基板7の内部に埋設されたコイル状の内部導体11を備えている。このコイル状の内部導体11は、接続導体19を介して電子部品5の実装領域まで引き出されており、電子部品5に電気的に接続される。
The coil-embedded
内部導体11は、積層基板7の積層方向に向かって巻回するように形成されている。このように内部導体11がコイル状に巻回されていることによって内部導体11をインダクタとして作用させることができる。なお、本実施形態における内部導体11は、積層基板7の積層方向に向かって巻回されているが、これに限られるものではない。例えば、積層基板7の側面方向に向かって巻回するように形成されていてもよい。
The
コイル状の内部導体11は、積層方向に垂直な方向に延設された複数のコイル導体部15および積層方向に隣り合うコイル導体部15を接続するビア導体部17を有している。ビア導体部17としては、磁性体層3に貫通孔を設けるとともに、この貫通孔に埋設することによって配設すればよい。また、コイル導体部15は複数の磁性体層3の間に配設してもよいが、例えば、コイル導体部15の形状に対応するように磁性体層3に貫通孔を形成して、この貫通孔にコイル導体部15を配設しても何ら問題ない。
The coiled
積層方向に隣り合うコイル導体部15が電気的に接続されることによってコイル状の内部導体11を形成していることから、それぞれのコイル導体部15がコイル形状であることを意味するものに限られない。それぞれのコイル導体部15が、1つの線分からなる直線形状、2つの線分からなるL形状、3つの線分からなるコ字形状、あるいは、複数の線分からなる略四角形や、複数の線分からなる多角形状であってもよい。また、コイル導体部15として、平面視した場合の形状が線分形状の部位のみからなる構成ではなく、部分的に曲線形状の部位を有していてもよい。
Since the coiled
コイル状の内部導体11としては、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。例えば、配線導体9と同様の金属材料粉末に積層基板7との密着性を加えるためのガラス質を添加した導体を内部導体11として用いることができる。上記の金属材料は単一で用いてもよく、また、合金、混合物として用いてもよい。
As the coil-shaped
なお、本実施形態におけるコイル状の内部導体11として、複数のコイル導体部15および複数のビア導体部17を有する構成を例示したが、特にこれに限られるものではない。コイル形状の導体であればよく、例えば、渦巻状のコイル形状となるように一本の導線を積層基板7に埋設してもよい。
In addition, although the structure which has the some
本実施形態のコイル内蔵基板1は、配線導体9と内部導体11との間に位置して、積層基板7に埋設されるとともに内部導体11を囲むように位置する絶縁部材13を備えている。この絶縁部材13は、積層基板7を構成する材料よりも高い絶縁性を有する材料からなっている。このように積層基板7を構成する磁性体層3よりも絶縁性の良好な絶縁部材13によって、内部導体11が囲まれていることから、コイルからの磁界によって配線導体9に影響が及ぶことを抑制できる。
The coil-embedded
また、積層基板7自体は、このような絶縁部材13によって構成されているのではなく、磁性体層3によって構成されていることから、コイル状の内部導体11のインダクタンスが小さくなることを抑制できる。
Further, since the multilayer substrate 7 itself is not composed of such an insulating
絶縁部材13としては、アルミナ(Al2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化硼素(B2O3)およびガラスセラミックスを用いることができる。
Examples of the insulating
コイル状内部導体11としては、図3に示すように、絶縁部材13がコイル状の内部導体11と接していても良いが、図4に示すように、内部導体11が絶縁部材13から離隔していることが好ましい。内部導体11と絶縁部材13との間に磁性体層3が存在することによって、内部導体11のインダクタンスを大きくすることができるからである。
As the coiled
尚、焼結済みのコイル部分が未焼結積層絶縁体に設けられた内部空間に、前記内部空間表面に配置された導通用電極部分と、前記未焼結積層絶縁体が焼結することにより接合するよう構造であっても良い。 The sintered coil portion is sintered in the internal space provided in the unsintered laminated insulator, and the conductive electrode portion disposed on the surface of the internal space and the unsintered laminated insulator are sintered. It may be a structure to join.
次に、上記実施形態にかかるコイル内蔵基板1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the coil-embedded
まず、積層基板7を構成する磁性体層3として、Ni−Cu−Zn系フェライトのようなフェライトから成る材料またはフェライト等の磁性材料を含有するグリーンシートを複数準備する。これらのグリーンシートを複数積層することによって積層基板7となる生積層体を作製することができる。
First, as the
また、このようにして形成される生積層体の内部および表面に、配線導体9となる導電ペーストを配設する。生積層体の内部に導電ペースト配設する方法としては、磁性体層3となるグリーンシート間に上記の導電ペーストを配設する、或いは、グリーンシートに貫通孔を形成するとともに、この貫通孔に導電ペーストを配設すればよい。
In addition, a conductive paste to be the
上記の導電ペーストとしては、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀および金のような金属材料からなる金属粉末に、有機溶剤並びにバインダを混ぜた金属ペーストを用いればよい。グリーンシートの表面に導電ペーストを配設する方法としては、例えば、スクリーン印刷法を用いればよい。 As the conductive paste, for example, a metal paste obtained by mixing an organic solvent and a binder with a metal powder made of a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, and gold may be used. As a method for disposing the conductive paste on the surface of the green sheet, for example, a screen printing method may be used.
コイル状の内部導体11は、焼成することによって磁性体層3となるグリーンシートの上面に、この内部導体11となる金属ペーストを配設することによって形成することができる。金属ペーストとしては、配線導体9として用いた導電ペーストを用いればよい。この金属ペーストを焼成することによりコイル状の内部導体11が形成される。また、既に示したように、コイル状の内部導体11となる金属ペーストを単にグリーンシートの上面に配設してもよいが、例えば、内部導体11の形状に対応するようにグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に金属ペーストを配設することによって内部導体11を形成しても何ら問題ない。
The coiled
次に、絶縁部材13となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する原料粉末、有機溶剤ならびにバインダを混ぜることにより混合部材を作製する。原料粉末としては、例えば、アルミナ(Al2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化硼素(B2O3)およびガラスセラミックスを用いることができる。混合部材をシート状に成形することによりセラミックグリーンシートを作製することができる。
Next, a ceramic green sheet to be the insulating
このような絶縁部材13を磁性体層3となるグリーンシートの上面に配設することによって、内部導体11の上面側および下面側に絶縁部材13を位置させることができる。また、内部導体11のそれぞれの側面に位置する絶縁部材13の形状に対応するように磁性体層3となるグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に絶縁部材13となる混合部材を配設する。これにより、内部導体11のそれぞれの側面に絶縁部材13を位置させることができる。このようにして、内部導体11を囲むように絶縁部材13を配設することができる。
By disposing such an insulating
上記の通り作製された生積層体を焼成することによって、本実施形態のコイル内蔵基板1を作製することができる。磁性体層3となるグリーンシート、絶縁部材13となるセラミックグリーンシートおよび導体ペーストとして用いる材料によって最適な焼成温度は異なるが、本実施形態のコイル内蔵基板1の製造方法においては約850℃〜1150℃の温度で焼成すればよい。また、このようにして形成されたコイル内蔵基板1における、積層基板7の表面における実装領域に電子部品5を実装することによって電子部品モジュール101を作製することができる。
By firing the green laminate produced as described above, the coil-embedded
なお、配線導体9の積層基板7から露出する表面にメッキを形成する場合には、焼成済みの積層基板7の表面に配設された配線導体9にメッキを形成すればよい。具体的には、例えば、配線導体9の積層基板7から露出する表面をニッケルメッキで被膜した後、さらにニッケルメッキの表面を金メッキで被膜すればよい。
In addition, when plating is formed on the surface of the
また、上記する構成を有する生積層体が複数併設された生積層体の集合体を形成してもよい。このような生積層体の集合体を作製した後、それぞれの生積層体に分割するとともにそれぞれの生積層体を焼成することによって複数のコイル内蔵基板1を同時に作製することができる。また、上記する生積層体の集合体を同時焼成した後に、それぞれのコイル内蔵基板1に分割してもよい。
Moreover, you may form the aggregate | assembly of the raw laminated body with which the raw laminated body which has the above-mentioned structure was arranged side by side. After producing such an assembly of raw laminates, it is possible to simultaneously produce a plurality of coil-embedded
上述の通り、本実施形態のコイル内蔵基板1について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
As described above, the coil-embedded
1・・・コイル内蔵基板
101・・・電子部品モジュール
3・・・磁性体層
5・・・電子部品
7・・・積層基板
9・・・配線導体
11・・・内部導体
13・・・絶縁部材
15・・・コイル導体部
17・・・ビア導体部
19・・・接続導体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該積層基板の表面および内部の少なくとも一方に配設された、前記電子部品に電気的に接続される配線導体と、
前記積層基板の内部に埋設された、前記電子部品に電気的に接続されるコイル状の内部導体と、
前記積層基板を構成する材料よりも高い絶縁性を有する材料からなり、前記配線導体と前記内部導体との間に位置して、前記積層基板に埋設されるとともに前記内部導体を囲むように位置する絶縁部材と、を備えたコイル内蔵基板。 A laminated substrate having a mounting region in which a plurality of magnetic layers are stacked and an electronic component is mounted on the surface;
A wiring conductor disposed on at least one of the surface and the inside of the multilayer substrate and electrically connected to the electronic component;
A coiled inner conductor embedded in the laminated substrate and electrically connected to the electronic component;
It is made of a material having higher insulation than the material constituting the multilayer substrate, and is located between the wiring conductor and the internal conductor, and is embedded in the multilayer substrate and surrounds the internal conductor. And a coil-embedded substrate comprising an insulating member.
該コイル内蔵基板の前記実装領域に実装されるとともに前記配線導体と電気的に接続された電子部品と、を備えた電子部品モジュール。 The coil-embedded substrate according to claim 1,
An electronic component module comprising: an electronic component mounted on the mounting region of the coil-embedded substrate and electrically connected to the wiring conductor.
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