JP2013115242A

JP2013115242A - コイル内蔵基板および電子装置

Info

Publication number: JP2013115242A
Application number: JP2011260283A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Okamoto; 哲也岡元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-06-10

Abstract

【課題】コイル内蔵基板において低背化を図ること。
【解決手段】コイル内蔵基板１は、基体11と、基体11内に設けられたコイル導体12とを含んでいる。コイル導体12は、上下方向において互いに異なる高さ位置に配置された複数の導体パターン12ａおよび12ｂを含んでおり、複数の導体パターン12ａおよび12ｂは、上下方向に延びる仮想軸12ｘを囲むような形状を有している。上下方向において隣接する導体パターン12ａおよび12ｂは、平面透視において重ならないように設けられている。基体11は、導体パターン12ａおよび12ｂを挟むように設けられた複数の磁性体層11ａおよび11ｂと、導体パターン12ａおよび12ｂの間に設けられた介在層11ｃとを含んでいる。介在層11ｃは、複数の磁性体層11ａおよび11ｂよりも高い絶縁性を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば携帯電子機器等において用いられるコイル内蔵基板および電子装置に関するものである。

例えば携帯電話等の電子機器の電源装置等においてコイル内蔵基板が用いられている。コイル内蔵基板は、磁性体から成る基体と、基体内に設けられたコイル導体とを含んでおり、例えば電子素子がコイル内蔵基板上に実装されるとともにコイル導体に電気的に接続される。

コイル導体は、上下方向に配置された複数の導体パターンを含んでおり、複数の導体パターンは、上下方向に延びる仮想軸を囲むような形状を有しており、それぞれの端部において電気的に接続されている。

特開2005−158975号公報

例えば電子機器の薄型化に伴ってコイル内蔵基板においても低背化を図る必要がある。

本発明の一つの態様によれば、コイル内蔵基板は、基体と、基体内に設けられたコイル導体とを含んでいる。コイル導体は、上下方向において互いに異なる高さ位置に配置された複数の導体パターンを含んでおり、複数の導体パターンは、上下方向に延びる仮想軸を囲むような形状を有している。複数の導体パターンのうち上下方向に隣接する導体パターンは、平面透視において重ならないように設けられている。基体は、隣接する導体パターンを挟むように設けられた複数の磁性体層と、隣接する導体パターンの間に設けられた介在層とを含んでいる。介在層は、複数の磁性体層よりも高い絶縁性を有している。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成のコイル内蔵基板と、コイル内蔵基板の基体に実装されておりコイル導体に電気的に接続された電子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、複数の導体パターンのうち隣接する導体パターンが平面透視において重ならないように設けられており、基体が隣接する導体パターンを挟むように設けられた複数の磁性体層と隣接する導体パターンの間に設けられた介在層とを含んでおり、介在層が複数の磁性体層よりも高い絶縁性を有していることによって、コイル内蔵基板において低背化を図ることができる。

本発明の他の態様による電子装置は、上記構成のコイル内蔵基板を含んでいることによって、低背化が図られている。

本発明の第１の実施形態における電子装置を示す分解斜視図である。図１に示された電子装置のＡ−Ａにおける縦断面図である。図１に示された電子装置におけるコイル内蔵基板の平面透視図である。（ａ）は図１に示されたコイル導体の構造を示す図であり、（ｂ）は比較例のコイル導体の構造を示す図である。（ａ）は図１に示されたコイル導体の構造を示す図であり、（ｂ）は比較例のコイル導体の構造を示す図である。本発明の第１の実施形態の変形例におけるコイル導体の構造を示す図である。本発明の第２の実施形態における電子装置を示す縦断面図である。本発明の第２の実施形態の変形例におけるコイル導体の構造を示す図である。複数の導体パターンの配置を説明する縦断面図である。

以下、本発明のいくつかの実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における電子装置は、図１および図２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に実装された電子素子２とを含んでいる。電子素子２は、例えば電子機器の電源装置等において用いられるＩＣ素子等である。図１において、電子装置は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられており、以下便宜的に「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、基体11と、基体11内に設けられたコイル導体12とを含んでいる。

基体11は、複数の層11ａ〜11ｃを含んでおり、層11ａおよび11ｂは、磁性体から成り、以下、層11ａおよび11ｂを磁性体層11ａおよび11ｂという。層11ｃは、磁性体層11ａおよび11ｂの間に設けられており、以下、層11ｃを介在層11ｃという。磁性体層11ａおよび11ｂは、例えば、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４，ＭｎＦｅ_２Ｏ_４，ＦｅＦｅ_２Ｏ_４，ＣｏＦｅ_２Ｏ_４,Ｎ
ｉＦｅ_２Ｏ_４，ＢａＦｅ_２Ｏ_４，ＳｒＦｅ_２Ｏ_４またはＣｕＦｅ_２Ｏ_４等のフェライト材料から成る。介在層11ｃは、磁性体層11ａおよび11ｂよりも高い絶縁性を有しており、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）等の絶縁材料から成る。

コイル導体12は、複数の導体パターン12ａおよび12ｂを含んでおり、複数の導体パターン12ａおよび12ｂは、上下方向において隣接するように互いに異なる高さ位置に配置されており、上下方向に延びる仮想軸12ｘを囲むような形状を有している。図１において、仮想軸12ｘが二点鎖線によって示されている。コイル導体12は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）または銀合金等の金属材料から成る。

図３に示されているように、導体パターン12ａおよび12ｂは、平面透視において重ならないように設けられており、互いに異なる径を有している。導体パターン12ｂの径Ｄ_12ｂは、導体パターン12ａの径Ｄ_12ａよりも小さい。すなわち、導体パターン12ｂは、平面透視において、導体パターン12ａよりも内側に設けられている。図４（ａ）および（ｂ）に示されているように、複数の導体パターン12ａ，12ｂまたは22ａ，22ｂにおいて絶縁性を確保するために必要な距離が等しく設けられている場合に、図４（ａ）に示されているように複数の導体パターン12ａおよび12ｂがずれた位置に設けられている方が、図４（ｂ）に示されているように複数の導体パターン22ａおよび22ｂがそろった位置に設けられているよりも、上下方向における複数の導体パターン間の距離を低減できる。すなわち、複数の導体パターン12ａおよび12ｂがずれた位置に設けられていることによって、複数の導体パターン12ａおよび12ｂの上下方向における距離Ｄ₁₂は、比較例における複数の導体パターン22ａおよび22ｂの上下方向における距離Ｄ₂₂よりも低減されている。複数の導体パタ
ーン12ａおよび12ｂの上下方向における距離Ｄ₁₂が低減されていることによって、コイル内蔵基板１の低背化が図られている。

ここで、単に導体パターン12ｂの径Ｄ_12ｂを小さくするだけではコイル導体12全体のインダクタンス値が小さくなってしまうが、本実施形態のコイル内蔵基板１においては、導体パターン12ｂの径Ｄ_12ｂを小さくしつつコイル導体12全体のインダクタンス値を確保する工夫がなされている。

本実施形態のコイル内蔵基板１において、コイル導体12全体のインダクタンス値を確保するために、導体パターン12ａおよび12ｂの間の電磁的結合が増大されている。さらに詳細には、導体パターン12ａおよび12ｂの間の上下方向における距離Ｄ₁₂を小さくする工夫がなされている。導体パターン12ａおよび12ｂの間の絶縁性を確保しつつ距離Ｄ_１２を小さくするために、導体パターン12ａおよび12ｂの間に磁性層11ａおよび11ｂよりも絶縁性の高い介在層11ｃが設けられている。介在層11ｃは、前述のように、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）等の絶縁材料から成る。図５（ａ）に示されているように、基体11が複数の導体パターン12ａおよび12ｂの間に設けられた介在層11ｃを含んでいることによって、本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、図５（ｂ）に示されているような複数の導体パターン32ａおよび32ｂの間に磁性体層が設けられているものに比べて、複数の導体パターン12ａおよび12ｂの間の距離を低減させることができる。したがって、複数の導体パターン12ａおよび12ｂの間の電磁的結合が増大されて、コイル導体12全体のインダクタンス値が確保されている。また、導体パターン12ａおよび12ｂの距離が低減されていることによって、本実施形態のコイル内蔵基板１において低背化が図られている。

本実施形態のコイル内蔵基板１において、複数の導体パターン12ａおよび12ｂが平面透視において重ならないように設けられており、基体が複数の導体パターン12ａおよび12ｂの間に設けられた介在層11ｃを含んでおり、介在層11ｃが複数の導体パターン12ａおよび12ｂを挟むように設けられた複数の磁性体層11ａおよび11ｂよりも高い絶縁性を有していることによって、実施形態のコイル内蔵基板１は、所望のコイル特性を確保しつつ低背化を図ることができる。

なお、本実施形態のコイル内蔵基板１において、複数の導体パターン12ａおよび12ｂは、介在層11ｃ内に埋設されるように設けられており、複数の導体パターン12ａおよび12ｂの絶縁性の向上が図られている。

ここで、本実施形態におけるコイル内蔵基板１の変形例について図６を参照して説明する。変形例において、導体パターン12ａおよび12ｂはそれぞれ傾斜面12ａ_１，12ｂ_１を有しており、傾斜面12ａ_１および12ｂ_１は互いに対向するように設けられている。変形例のコイル内蔵基板１において、導体パターン12ａおよび12ｂが、互いに対向している傾斜面12ａ_１および12ｂ_１を有していることによって、導体パターン12ａおよび12ｂの上下方向における距離Ｄ₁₂をさらに小さくすることが可能となる。したがって、変形例におけるコイル内蔵基板１において、さらなる低背化が可能となる。なお、図６に示された変形例において、傾斜面12ａ_１および12ｂ_１は平面状であるように示されているが、傾斜面12ａ_１および12ｂ_１は曲面状であってもよい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。第２の実施形態のコイル内蔵基板１において、図２等に示された第１の実施形態のコイル内蔵基板１と異なる構成は、基体11が複数の介在層11ｃおよび11ｄを含んでいるとともに、コイル導体12が複数の導体パターン対121および122を含んでおり、複数の導体パターン対121および122に対応するように介在層11ｃおよび11ｄが設けられていることである。第２の実施形態におけるその
他の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。

基体11は、磁性体層11ａ、11ｂおよび11ｅと、介在層11ｃおよび11ｄとを含んでおり、介在層11ｃおよび11ｄは、磁性体層11ａ、11ｂおよび11ｅよりも高い絶縁性を有している。

コイル導体12は、第１の導体パターン対121および第２の導体パターン対122を含んでおり、第１の導体パターン対121が第１の導体パターン12ａおよび第２の導体パターン12ｂ
から成り、第２の導体パターン対122が第３の導体パターン12ｃおよび第４の導体パター
ン12ｄから成る。

第１の導体パターン対121は、複数の磁性体層11ａおよび11ｅによって上下方向から挟
まれており、介在層11ｃは、第１の導体パターン対121の第１の導体パターン12ａおよび
第２の導体パターン12ｂの間に設けられている。図７に示された構成において、第１の導体パターン12ａおよび第２の導体パターン12ｂは、介在層11ｃ内に埋設されるように設けられている。

第２の導体パターン対122は、複数の磁性体層11ｅおよび11ｂによって上下方向から挟
まれており、介在層11ｄは、第２の導体パターン対122の第３の導体パターン12ｃおよび
第４の導体パターン12ｄの間に設けられている。図７に示された構成において、第３の導体パターン12ｃおよび第４の導体パターン12ｄは、介在層11ｄ内に埋設されるように設けられている。

本実施形態のコイル内蔵基板１において、複数の導体パターン12ａおよび12ｂが互いに異なる径を有しているとともに、複数の導体パターン12ｃおよび12ｄが互いに異なる径を有している。基体11は、複数の導体パターン12ａおよび12ｂの間に設けられた介在層11ｃと、複数の導体パターン12ｃおよび12ｄの間に設けられた介在層11ｄとを含んでいる。介在層11ｃおよび11ｄは、複数の磁性体層11ａ、11ｂおよび11ｅよりも高い絶縁性を有している。本実施形態のコイル内蔵基板１は、このような構成を有していることによって、所望のコイル特性を確保しつつ低背化を図ることができる。

本実施形態のコイル内蔵基板１は、第１の導体パターン対121および第２の導体パター
ン対122の間に設けられた磁性体層11ｅを含んでいることによって、第１の導体パターン
対121および第２の導体パターン対122の間の磁気抵抗が低減されており、第１の導体パターン対121および第２の導体パターン対122の全体を囲む磁路が形成されやすくなる。したがって、コイル内蔵基板１のコイル特性が向上されている。

ここで、本実施形態におけるコイル内蔵基板１の変形例について図８を参照して説明する。変形例において、導体パターン12ａおよび12ｂはそれぞれ傾斜面12ａ_１，12ｂ_１を有しており、傾斜面12ａ_１および12ｂ_１は互いに対向するように設けられている。また、導体パターン12ｃおよび12ｄはそれぞれ傾斜面12ｃ_１，12ｄ_１を有しており、傾斜面12ｃ_１および12ｄ_１は互いに対向するように設けられている。変形例のコイル内蔵基板１において、導体パターン12ａおよび12ｂが互いに対向している傾斜面12ａ_１および12ｂ_１を有しており、導体パターン12ｃおよび12ｄが互いに対向している傾斜面12ｃ_１および12ｄ_１を有していることによって、導体パターン12ａおよび12ｂの上下方向における距離Ｄ₁₂₁お
よび導体パターン12ｃおよび12ｄの上下方向における距離Ｄ₁₂₂をさらに小さくすること
が可能となる。したがって、変形例におけるコイル内蔵基板１において、さらなる低背化が可能となる。なお、図８に示された変形例において、傾斜面12ａ_１〜12ｄ_１は平面状であるように示されているが、傾斜面12ａ_１〜12ｄ_１は曲面状であってもよい。

なお、上述の第１および第２の実施形態のコイル内蔵基板１において、複数の導体パターンのうち最上段に位置する導体パターンが、下方に位置する導体パターンよりも外側に設けられていると、コイル導体12と電子素子２との間に干渉が生じる可能性が低減される。図９において、コイル導体12が５段の導体パターンから成る例が示されている。図９に示された例において、複数の導体パターンのうち最上段に位置する導体パターン12ａが、下方に位置する導体パターン12ｂよりも外側に設けられていることによって、コイル内蔵基板１の上部に形成される磁路が外側に向かって広がるような構造となり、コイル導体12の上方に設けられる電子素子２とコイル導体12との間に干渉が生じる可能性が低減されている。なお、図２および図７において、磁路の広がりについては考慮されずに図示されている。また、コイル内蔵基板１の上部に形成される磁路が外側に向かって広がるような構造となっていることによって、基体11の内部において磁路が効率的に形成されて、コイル導体12のインピーダンス値が向上されている。また、図９に示された例において、複数の導体パターンのうち最下段に位置する導体パターン12ｅが、上方に位置する導体パターン12ｄよりも外側に設けられていることによって、基体11の内部において磁路が効率的に形成されて、コイル導体12のインピーダンス値が向上されている。

１コイル内蔵基板
11 基体
11ａ、11ｂ磁性体層
11ｃ介在層
12 コイル導体
12ａ、12ｂ導体パターン
２電子素子

Claims

基体と、
該基体内に設けられており、上下方向において互いに異なる高さ位置に配置されているとともに前記上下方向に延びる仮想軸を囲むような形状を有している複数の導体パターンを含むコイル導体とを備えており、
前記複数の導体パターンのうち上下方向に隣接する導体パターンが、平面透視において重ならないように設けられており、
前記基体が、隣接する前記導体パターンを挟むように設けられた複数の磁性体層と、隣接する前記導体パターンの間に設けられた介在層とを含んでおり、
該介在層が、前記複数の磁性体層よりも高い絶縁性を有することを特徴とするコイル内蔵基板。
前記複数の導体パターンが、互いに対向する傾斜面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。
請求項１または請求項２に記載のコイル内蔵基板と、
該コイル内蔵基板の前記基体に実装されており、前記コイル導体に電気的に接続された電子素子とを備えていることを特徴とする電子装置。