JP2023054822A - Dc/dcコンバータ部品 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、電子機器200は、直流電圧を印加する電源210を備えている。電源210の低電位端子はグランドに接続されている。電源210の高電位端子は、DC/DCコンバータ部品300の入力端子301に接続されている。入力端子301には、電源電圧が入力される。DC/DCコンバータ部品300は、入力された直流電圧を降圧させて出力する。つまり、DC/DCコンバータ部品300は、降圧コンバータを構成する部品である。DC/DCコンバータ部品300の出力側には、電圧を平滑化するためのコンデンサ400が接続されている。また、DC/DCコンバータ部品300の出力端子302には、負荷としてのマイクロプロセッサ500が、コンデンサ400と並列に接続されている。なお、これらマイクロプロセッサ500及びコンデンサ400はグランドに接続されている。
図2に示すように、インダクタ部品10は、全体として、厚さ方向Tdに5つの層が積層されたような構造になっている。なお、以下の説明では、厚さ方向Tdの一方側を上側とし、その反対側を下側とする。
第1インダクタ配線20Rは、第1配線本体21Rと、第1配線本体21Rの第1端部に設けられた第1パッド22Rと、第1配線本体21Rの第2端部に設けられた第2パッド23Rと、によって構成されている。第1配線本体21Rは、第1層L1の長手方向Ldに直線状に延びている。第1配線本体21Rにおいて長手方向Ldの第1端側の第1端部には、第1パッド22Rが接続されている。なお、配線本体21における長手方向Ldの第1端側の第1端部は、配線本体21における長手方向Ldの中央部に比べ広がるように大きくなっていてもよい。
図3に示すように、厚さ方向Tdから視たとき、第1配線本体21Rの中心軸線C1は、長手方向Ldに延びている。なお、第1配線本体21Rの中心軸線C1は、第1配線本体21Rが延びる方向と直交する方向、すなわち短手方向Wdにおいて第1配線本体21Rの中間点を辿った線である。各配線本体21の線幅、すなわち、短手方向Wdの寸法は、50マイクロメートルになっている。
図8に示すように、先ず、ベース部材準備工程を行う。具体的には、板状のベース部材101を準備する。ベース部材101の材質は、セラミックスである。ベース部材101は、厚さ方向Tdから視ると、四角形状となっている。各辺の寸法は、インダクタ部品10が複数個収容される寸法となっている。以下の説明では、ベース部材101の面方向に直交する方向を厚さ方向Tdとして説明する。
次に、図19に示すように、端子部加工工程を行う。具体的には、第2磁性層55の上面と、各垂直配線の上面と、のうち、絶縁層90に覆われていない部分に、第1外部端子81と、第2外部端子82と、ダミー部83とを形成する。これらの金属層は、銅、ニッケル、金のそれぞれについて、無電解めっきによって形成される。また、銅とニッケルとの間にパラジウムなどの触媒層があってもよい。これにより3層構造の第1外部端子81と、第2外部端子82と、ダミー部83とが形成される。なお、図19においては、第1外部端子81が図示されていて、第2外部端子82及びダミー部83は、図示されていない。
ダイシングする前の状態では、例えば、図21に示すように、複数のインダクタ部品が、長手方向Ldと短手方向Wdとに並設され、素体BDや第1支持配線41及び、第2支持配線42で個々のインダクタ部品は繋がっている。具体的には、第1支持配線41は、第1支持配線41同士で繋がっており、第2支持配線42は第2支持配線42同士で繋がっている。破断線DL上に含まれる、第1支持配線41及び第2支持配線42が厚さ方向Tdで切断されることで、第1支持配線41の切断面を第1側面93に露出面41Aとして露出させる。第2支持配線42の切断面を第2側面94に露出面42Aとして露出させる。なお、図21では、第5層L5の図示を省略している。
DC/DCコンバータ部品300は、インダクタ部品10と、半導体集積回路310と、パッケージ基板350と、を備えている。上記のように構成されたインダクタ部品10において、第1インダクタ配線20Rに接続されている第1外部端子81は、第1スイッチング素子321の第1端に接続されている。つまり、第1インダクタ配線20Rに接続されている第1外部端子81が、第1端子部80Aとして機能している。第2インダクタ配線20Lに接続されている第1外部端子81は、第2スイッチング素子322の第1端に接続されている。つまり、第2インダクタ配線20Lに接続されている第1外部端子81が、第2端子部80Bとして機能している。そして、第2外部端子82は、第3スイッチング素子323の第1端に接続されている。つまり、第2外部端子82が、第3端子部80Cとして機能している。
電源210から、インダクタ部品10に電流が供給された場合、スイッチ回路320の状態によって、電流が流れるインダクタ配線20の経路長が異なるため、取得できるインダクタンス値が異なる。
(1)上記実施形態において、インダクタ部品10の厚さ方向Tdの寸法は、約0.2ミリメートルである。そのため、パッケージ基板350に搭載しても、インダクタ部品10を搭載したパッケージ基板350の厚さ方向Tdの寸法が過度に大きくならない。よって、インダクタ部品10をマザーボード220上に搭載させることなく、パッケージ基板350に搭載できる。したがって、上記実施形態のDC/DCコンバータ部品300は、実装するにあたってマザーボード220上に必要な面積が小さい。
・インダクタ部品10のパッケージ基板350に対する搭載位置は、上記実施形態の例に限られない。例えば、図28に示す例では、インダクタ部品10は、パッケージ基板350の実装面351に取り付けられている。インダクタ部品10の厚さ方向Tdの寸法は、はんだ351の厚さ方向Tdの寸法より小さい。この場合、はんだが存在することによるデッドスペースを、インダクタ部品10を搭載するためのスペースとして活用できる。この場合、厚さ方向Tdから視たときに、インダクタ部品10が半導体集積回路310と重複して配置されていると、さらに有効にスペースを活用できる。
・図31に示す例では、パッケージ基板350には、インダクタ部品10とは別に、空芯インダクタ部品355が内蔵されている。空芯インダクタ部品355は、ターン数が0.5ターンよりも大きい配線を有しているとともに、巻回されている配線の内側には、磁性材料が存在していない。そして、当該配線は、パッケージ基板350の内部で巻き回されている。この場合、パッケージ基板350に搭載されるインダクタ配線の数を増やせることができる。
・上記実施形態において、隣り合うインダクタ配線20の最小の間隔は、パッド間でなくてもよく、配線本体21間であってもよい。ただし、インダクタ配線20間の絶縁という観点では、最小の間隔は、50マイクロメートル以上であることが好ましい。
・上記実施形態において、磁性層50の組成は、上記実施形態の例に限られない。例えば、磁性層50の材質は、フェライト粉であってもよいし、フェライト粉と金属磁性粉との混合物であってもよい。
・上記実施形態において、ダミー部83が設けられていなくてもよい。
・上記実施形態において、インダクタ部品10の製造方法は、上記実施形態の例に限られない。例えば、上記実施形態において、インダクタ配線20を形成する工程と第1支持配線41及び第2支持配線42を形成する工程とが別の工程でもよい。例えば、インダクタ配線20を形成した後に、インダクタ配線20とは異なる材質で各支持配線41、42を形成してもよい。
20…インダクタ配線
20R…第1インダクタ配線
20L…第2インダクタ配線
21…配線本体
22R、22L…第1パッド
23R…第2パッド
41…第1支持配線
42…第2支持配線
50…磁性層
71…第1垂直配線
72…第2垂直配線
80…端子部
80A…第1端子部
80B…第2端子部
80C…第3端子部
90…絶縁層
300…DC/DCコンバータ部品
310…半導体集積回路
320…スイッチ回路
321…第1スイッチング素子
322…第2スイッチング素子
323…第3スイッチング素子
330…制御回路
350…パッケージ基板
351…実装面
BD…素体
MF…主面
Claims (14)
- インダクタ部品と、
前記インダクタ部品に接続されているスイッチ回路及び当該スイッチ回路を制御する制御回路を含む半導体集積回路と、
前記半導体集積回路が搭載されているとともに、他の基板に実装されたときに当該他の基板に向かい合う実装面を有しているパッケージ基板と、を備えており、
前記インダクタ部品は、
磁性材料からなる磁性層を含み、前記実装面と平行な主面を有する素体と、
前記素体の内部で前記主面と平行に延びる複数のインダクタ配線と、
前記インダクタ配線から前記主面に直交する厚さ方向に延び、前記主面から露出している垂直配線と、を有しており、
前記インダクタ配線のターン数は、すべて0.5ターン以下であり、
前記インダクタ部品の前記厚さ方向の寸法は、0.25ミリメートル以下である
DC/DCコンバータ部品。 - 前記インダクタ部品の少なくとも一部分は、前記パッケージ基板に内蔵されている
請求項1に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記半導体集積回路は、前記パッケージ基板に内蔵されている
請求項1又は請求項2に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記実装面には、前記パッケージ基板を前記他の基板に電気的に接続させるためのはんだが設けられており、
前記はんだの前記厚さ方向の寸法は、前記インダクタ部品よりも大きくなっており、
前記インダクタ部品は、前記実装面に搭載されている
請求項1に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記半導体集積回路は、前記パッケージ基板における前記実装面とは反対側の面に搭載されており、
前記厚さ方向から視たときに、前記インダクタ部品は、前記半導体集積回路に重複する位置に配置されている
請求項4に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記パッケージ基板は前記実装面と平行に延びるパッケージ基板配線を有し、
前記インダクタ配線の前記厚さ方向の寸法は、前記パッケージ基板配線の前記厚さ方向の寸法よりも大きい
請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 複数の前記インダクタ部品を備えている
請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記パッケージ基板の内部には、前記インダクタ部品とは別に、ターン数が0.5ターンより大きい配線を有する空芯インダクタ部品が内蔵されている
請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 複数の前記インダクタ配線のうちの1つを第1インダクタ配線、複数の前記インダクタ配線のうちの前記第1インダクタ配線とは異なる他の1つを第2インダクタ配線としたとき、
前記第1インダクタ配線と前記第2インダクタ配線は、前記インダクタ部品内で接続されている
請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 電源電圧が入力される入力端子と、負荷が接続される出力端子と、接地用の接地端子と、を更に備え、
前記スイッチ回路は、
直列接続された前記第1インダクタ配線及び前記第2インダクタ配線について、前記入力端子と前記出力端子との間に接続するオン状態と、前記接地端子と前記出力端子との間に接続するオフ状態と、を前記制御回路が切り替えることにより、前記電源電圧を降圧して前記負荷に供給する第1回路状態と、
前記第1インダクタ配線及び前記第2インダクタ配線のいずれかのみについて、前記入力端子と前記出力端子との間に接続するオン状態と、前記接地端子と前記出力端子との間に接続するオフ状態と、を前記制御回路が切り替えることにより、前記電源電圧を降圧して前記負荷に供給する第2回路状態と、を切り替え可能とする
請求項9に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記スイッチ回路は、
並列接続された前記第1インダクタ配線及び前記第2インダクタ配線について、前記入力端子と前記出力端子との間に接続するオン状態と、前記接地端子と前記出力端子との間に接続するオフ状態と、を前記制御回路が切り替えることにより、前記電源電圧を降圧して前記負荷に供給する第3回路状態、にもさらに切り替え可能である
請求項10に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 電源電圧が入力される入力端子と、負荷が接続される出力端子と、接地用の接地端子と、を更に備え、
複数の前記インダクタ配線のうちの1つを第1インダクタ配線、複数の前記インダクタ配線のうちの前記第1インダクタ配線とは異なる他の1つを第2インダクタ配線としたとき、
前記スイッチ回路は、
前記第1インダクタ配線のみについて、前記入力端子と前記出力端子との間に接続するオン状態と、前記接地端子と前記出力端子との間に接続するオフ状態と、を制御回路が切り替えることにより、前記電源電圧を降圧して前記負荷に供給する第2-1回路状態と、
前記第2インダクタ配線のみについて、前記入力端子と前記出力端子との間に接続するオン状態と、前記接地端子と前記出力端子との間に接続するオフ状態と、を制御回路が切り替えることにより、前記電源電圧を降圧して前記負荷に供給する第2-2回路状態と、を同時に使用可能とし、
前記制御回路は、
前記第2-1回路状態における前記オン状態と前記オフ状態との切り替え動作と、前記第2-2回路状態における前記オン状態と前記オフ状態との切り替え動作とを、所定の位相分ずらして行わせる
請求項1~請求項11のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記磁性層は、鉄を含む金属粉を有し、
前記金属粉の平均粒子径は、10マイクロメートル以下1マイクロメートル以上である
請求項1~請求項12のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ部品。 - 前記インダクタ部品に電流を流した場合に得られる最小のインダクタンス値及び最大のインダクタンス値は、1nH以上10nH以下であり、
前記インダクタ部品における最大の直流電気抵抗は、1mΩ以上50mΩ以下である
請求項1~請求項13のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ部品。
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