JP2013026277A

JP2013026277A - コイル内蔵基板および電子モジュール

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Publication number: JP2013026277A
Application number: JP2011156816A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Okamoto; 哲也岡元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-02-04
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: JP5869246B2

Abstract

【課題】コイル内蔵基板において磁性基体内に設けられたコイルの特性を向上させること。
【解決手段】コイル内蔵基板１は、磁性基体11を含む絶縁基体と、磁性基体11の内部に設けられたコイル12と、平面視において磁性基体11の複数の角部分に設けられた複数のキャスタレーション導体とを含んでいる。複数のキャスタレーション導体は、磁性基体11上に実装されるＩＣ素子に電気的に接続される電源電位用導体と接地電位用導体と制御信号用導体とを含んでおり、電源電位用導体と接地電位用導体が制御信号用導体よりも大きい寸法を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータモジュール等に用いられるコイル内蔵基板、および電子モジュールに関するものである。

例えば携帯電話機、ＰＣまたは産業機器等の電子機器分野において、小型化、高性能化または機能のモジュール化の観点から、コイルおよびＩＣ素子等の複数の素子が一体化された電子モジュールの開発が進められており、電源用の電子モジュールとして例えばＤＣ−ＤＣコンバータモジュールなどが提供されている。

従来のコイルを有する電子モジュールとして、例えば下記特許文献１に示されているように、磁性基体内にコイルを備えており、ＩＣ素子と外部端子との間の電気的な接続がビア導体によって実現されているものがある。

ＷＯ2007／138857号公報

しかしながら、ＩＣと外部端子との間の電気的な接続をビア導体によって行った場合は、ビア導体の全周にわたって磁性体が存在することになり、ビア導体の周りに不要な磁界が発生して、磁性基体内に内蔵されたコイルの特性を低下させる可能性があった。

本発明の一つの態様によるコイル内蔵基板は、磁性基体と、磁性基体の内部に設けられたコイルと、平面視において磁性基体の複数の角部分に設けられた複数のキャスタレーション導体とを含んでいる。複数のキャスタレーション導体は、磁性基体上に実装されるＩＣ素子に電気的に接続される。

本発明の他の態様による電子モジュールは、上記構成のコイル内蔵基板と、コイル内蔵基板の磁性基体上に搭載されておりコイルおよび複数のキャスタレーション導体に電気的に接続されたＩＣ素子とを含んでいる。

本発明の一つの態様によるコイル内蔵基板において、複数のキャスタレーション導体が磁性基体上に実装されるＩＣ素子に電気的に接続される。本発明の一つの態様によるコイル内蔵基板は、このような構成を含んでいることによって、ＩＣ素子と外部端子との間の電気的な接続が磁性基体から部分的に露出されたキャスタレーション導体によって実現されており、例えばＩＣ素子と外部端子との間の電気的な接続が磁性基体内に設けられたビア導体によって実現されている構成に比べて、不要な磁界が低減されており、磁性基体内に設けられたコイルの特性に関して向上されている。

本発明の他の態様による電子モジュールは、上記構成のコイル内蔵基板を含んでいることによって、コイルの特性に関して向上されている。

本発明の一つの実施形態における電子モジュールを示す斜視図である。図１に示されたコイル内蔵基板の分解斜視図を示している。図１に示された電子モジュールの平面図を示している。図１に示された電子モジュールの下面図を示している。図１に示された電子モジュールの回路図を示している。図１に示されたコイル内蔵基板を得るための集合基板の例を示す平面図である。図１に示されたコイル内蔵基板を得るための集合基板の他の例を示す平面図である。図１に示された電子モジュールの他の構造例を示す斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態における電子モジュールは、図１〜図３に示されているように、コイル内蔵基板１と、コイル内蔵基板１に搭載されたＩＣ素子２とを含んでいる。図１において、電子モジュールは、仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図１において、上方向とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。

コイル内蔵基板１は、絶縁基体10を含んでおり、絶縁基体10は磁性基体11によって構成されている。コイル内蔵基板１は、磁性基体11の内部に設けられたコイル12と、磁性基体11に設けられた複数のキャスタレーション導体13と、磁性基体11の下面に設けられた複数の外部端子14と、磁性基体11の上面に設けられた複数のＩＣ素子実装用パッド15とをさらに含んでいる。

磁性基体11は、平面視において略矩形状を有しており、略矩形状の複数の角部分に切欠き部を有している。切欠き部は、磁性基体11の上面から下面にかけて設けられている。磁性基体11は、例えば磁性体セラミック材料から成る。磁性基体11は、互いに積層された第１〜第３の磁性層11ａ〜11ｃを含んでいる。

コイル12は、磁性層11ｂの上面および磁性層11ｃの上面に設けられている。コイル12の例は、図２に示されているように、複数の磁性層に設けられた積層型スパイラルコイル、または一つの磁性層に設けられた平面スパイラルコイル等である。

複数のキャスタレーション導体13は、平面視において磁性基体11の複数の角部分に設けられており、電源電位用導体13ａと接地電位用導体13ｂと複数の制御信号用導体13ｃ，13ｄとを含んでいる。複数の制御用信号導体は、オンオフ制御用信号導体13ｃおよび電圧制御用信号導体13ｄとを含んでいる。複数のキャスタレーション導体13は、磁性基体11から部分的に露出されている。

複数の外部端子14は、電源電位用外部端子14ａと、接地電位用外部端子14ｂと、オンオフ制御用信号外部端子14ｃと、電圧制御用信号外部端子14ｄと、出力外部端子14ｅとを含んでいる。

複数のＩＣ素子実装用パッド15は、電源電位用パッド15ａと、接地電位用パッド15ｂと、オンオフ制御用信号パッド15ｃと、電圧制御用信号パッド15ｄと、コイル接続用パッド15ｅとを含んでいる。

図５を参照して本実施形態の電子モジュールにおける電気的接続について説明する。電源電位用パッド15ａは、電源電位用外部端子14ａおよびＩＣ素子２に電気的に接続されて
いる。電源電位用外部端子14ａには、電源電位ＶＤＤが供給される。接地電位用パッド15ｂは、接地電位用外部端子14ｂおよびＩＣ素子２に電気的に接続されている。接地電位用外部端子14ｂには、接地電位ＧＮＤが供給される。オンオフ制御用信号パッド15ｃは、オンオフ制御用信号外部端子14ｃおよびＩＣ素子２に電気的に接続されている。オンオフ制御用信号外部端子14ｃには、オンオフ制御用信号Ｃｏｎｔ_{ＯＮ／ＯＦＦ}が供給される。オンオフ制御用信号Ｃｏｎｔ_{ＯＮ／ＯＦＦ}は、ＩＣ素子２の動作状態と停止状態とを切り替える信号である。電圧制御用信号パッド15ｄは、電圧制御用信号外部端子14ｄおよびＩＣ素子２に電気的に接続されている。電圧制御用信号外部端子14ｄには、電圧制御用信号Ｃｏｎｔ_Ｖが供給される。電圧制御用信号Ｃｏｎｔ_Ｖは、出力電圧を制御するための信号である。コイル接続用パッド15ｅは、コイル12およびＩＣ素子２に電気的に接続されている。コイル12は、出力外部端子14ｅに電気的に接続されている。

図６に示されているように、本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、例えば複数の内蔵基板１がアレイ状に配置されている集合基板を分割することによって得られる。集合基板は、交互に配列された複数の第１の貫通導体31と複数の第２の貫通導体32とを有している。第１の貫通導体31と第２の貫通導体32とは、平面視おいて互いに半径が異なる。第１の貫通導体31は例えば0.4ｍｍの半径を有しており、第２の貫通導体32は例えば0.2ｍｍの半径を有している。集合基板が分割される際に、第１の貫通導体31も分割されて電源電位用導体13ａおよび接地電位用導体13ｂが得られる。また、集合基板が分割される際に、第２の貫通導体32も分割されてオンオフ制御用信号導体13ｃおよび電圧制御用信号導体13ｄが得られる。

図７に示されているように、本実施形態におけるコイル内蔵基板１を得るための他の例の集合基板は、同じ半径を有する複数の貫通導体33を有している。他の例における集合基板は、同じ半径を有する複数の貫通導体33を異なる位置で分割することによって、電源電位用導体13ａおよび接地電位用導体13ｂとオンオフ制御用信号導体13ｃおよび電圧制御用信号導体13ｄとの寸法が異なるように分割される。

本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、平面視において磁性基体11の複数の角部分に設けられた複数のキャスタレーション導体13とを含んでいる。複数のキャスタレーション導体13は、磁性基体11に実装されるＩＣ素子２に電気的に接続される電源電位用導体13ａと接地電位用導体13ｂと制御信号用導体13ｃ，13ｄとを含んでおり、電源電位用導体13ａおよび接地電位用導体13ｂが制御信号用導体13ｃ，13ｄよりも大きい寸法を有している。本実施形態におけるコイル内蔵基板１において、ＩＣ素子と外部端子との間の電気的な接続は磁性基体から部分的に露出されたキャスタレーション導体によって実現されており、本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、例えばＩＣ素子と外部端子との間の電気的な接続が磁性基体内に設けられたビア導体によって実現されている構成に比べて、不要な磁界が低減されており、磁性基体内に設けられたコイルの特性に関して向上されている。さらに、本実施形態におけるコイル内蔵基板１において、電源電位用導体13ａおよび接地電位用導体13ｂが制御信号用導体13ｃ，13ｄよりも大きい寸法を有していることによって、本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、小型化を図りつつ電源電位および接地電位の安定化を図ることができる。

本実施形態におけるコイル内蔵基板１において、複数のキャスタレーション導体13が平面視において磁性基体11の複数の角部分に設けられていることによって、コイル12とＩＣ素子および外部端子間の電気的接続構造との距離を比較的大きくとることができコイル12の特性を向上させることができるとともに、コイル12が例えば図２に示されているように直線部分と角部分とを有するものであり角部分の磁束が比較的弱いものであったとしても、例えば、例えばＩＣ素子と外部端子との間の電気的な接続が磁性基体内に設けられたビア導体によって実現されている構成に比べて、この磁束が比較的弱いコイルの角部分に対
するＩＣ素子と外部端子との間の電気的な接続構造の影響は比較的小さくなっている。

本実施形態における電子モジュールは、上述のような構成のコイル内蔵基板１を含んでいることによって、コイル12の特性の向上に伴ってモジュールの機能特性が向上されている。

なお、図８に示されているように、絶縁基体10は、磁性基体11上に設けられておりＩＣ素子２の搭載領域を有する非磁性基体16をさらに含んでいるものであってもよい。本実施形態において、非磁性基体16を有する構造例は、ＩＣ素子２とコイル12との不要な磁界による結合をさせることができ、コイル12の特性に関して向上されている。

また、絶縁基体10の上面に例えばチップコンデンサ等の電子部品が搭載される場合、電子部品に電気的に接続される導体は、平面視において絶縁基体10の角部分ではなく辺部分に設けられていてもよい。例えばチップコンデンサ等の電子部品に電気的に接続される導体は、ＩＣ素子２に電気的に接続される導体に比べてコイル12からの影響を低減させる必要がない場合があり、平面視において絶縁基体10の辺部分に設けられていてもよい。

１コイル内蔵基板
10 絶縁基体
11 磁性基体
12 コイル
13 キャスタレーション導体
14 外部端子
15 ＩＣ素子実装用パッド
２ＩＣ素子

Claims

磁性基体を含む絶縁基体と、
前記磁性基体の内部に設けられたコイルと、
平面視において前記磁性基体の複数の角部分に設けられた複数のキャスタレーション導体とを備えており、
該複数のキャスタレーション導体が、前記磁性基体上に実装されるＩＣ素子に電気的に接続されることを特徴とするコイル内蔵基板。
前記複数のキャスタレーション導体が、電源電位用導体と接地電位用導体と制御信号用導体とを含んでおり、前記電源電位用導体および前記接地電位用導体が前記制御信号用導体よりも大きい寸法を有していることを特徴とする請求項１記載のコイル内蔵基板。
前記絶縁基体が、前記磁性基体上に設けられておりＩＣ素子の搭載領域を有する非磁性基体をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載のコイル内蔵基板。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたコイル内蔵基板と、
該コイル内蔵基板の前記絶縁基体上に搭載されており、前記コイルおよび前記複数のキャスタレーション導体に電気的に接続されたＩＣ素子とを備えていることを特徴とする電子モジュール。