JP4472453B2 - Ultra-compact power converter and magnetic device - Google Patents
Ultra-compact power converter and magnetic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4472453B2 JP4472453B2 JP2004221005A JP2004221005A JP4472453B2 JP 4472453 B2 JP4472453 B2 JP 4472453B2 JP 2004221005 A JP2004221005 A JP 2004221005A JP 2004221005 A JP2004221005 A JP 2004221005A JP 4472453 B2 JP4472453 B2 JP 4472453B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- conductor pattern
- magnetic substrate
- substrate
- integrated circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、超小型の電力変換装置に関し、特に、コイルを一体に搭載して小型化し且つ電磁波ノイズを抑制した電力変換装置に関する。 The present invention relates to an ultra-compact power conversion device, and more particularly to a power conversion device in which a coil is integrally mounted to reduce the size and suppress electromagnetic noise.
小型の電力変換装置、例えばDC−DCコンバータICは、電池などの直流電源を所望の電圧レベルの直流電源に、エネルギーロスをほとんど生じることなく変換することができ、バッテリーで駆動される携帯電子機器に広く利用されている。また、DVDレコーダなどは多数の集積回路を搭載し、それら集積回路が種々の電源レベルを要求することから、小型のDC−DCコンバータが利用されている。従来の三端子レギレータは、抵抗成分を利用して電圧レベルの変換を行うため、抵抗成分によるエネルギーロスが伴いバッテリーの電力消費が大きく、省電力化の要請がある電子機器には使用することができない。それに対して、DC−DCコンバータは、第1の直流電源を、スイッチング動作により当該直流電源から電流を間欠的に供給することで、電圧レベルを下降または上昇させた第2の直流電源に変換するため、エネルギーロスがほとんどない。但し、スイッチング動作により生成される脈流を平滑化するために、出力側にはインダクタンスとコンデンサからなるフィルタ回路が設けられる。 A small-sized power conversion device, for example, a DC-DC converter IC, can convert a DC power source such as a battery into a DC power source having a desired voltage level with almost no energy loss, and is driven by a battery. Widely used. In addition, a DVD recorder or the like is equipped with a large number of integrated circuits, and since these integrated circuits require various power supply levels, a small DC-DC converter is used. The conventional three-terminal regulator uses a resistance component to convert the voltage level, so it can be used for electronic devices that require energy saving due to energy loss due to the resistance component and a large amount of battery power consumption. Can not. On the other hand, the DC-DC converter converts the first DC power source into a second DC power source whose voltage level has been lowered or raised by intermittently supplying current from the DC power source through a switching operation. Therefore, there is almost no energy loss. However, in order to smooth the pulsating flow generated by the switching operation, a filter circuit including an inductance and a capacitor is provided on the output side.
従来のDC−DCコンバータは、例えば、プリント配線基板上にコンバータICと、インダクタンスと、コンデンサを実装してモジュール化したものがある。かかる構成のモジュールでは、小型化の要請に応えることができない。 A conventional DC-DC converter includes, for example, a module formed by mounting a converter IC, an inductance, and a capacitor on a printed wiring board. The module having such a configuration cannot meet the demand for downsizing.
小型化の要請に応えるDC−DCコンバータとして、コンバータICのシリコン基板上面に、磁性膜で挟まれたコイルパターンを搭載し、それを積層セラミックコンデンサ上に搭載したモジュールが提案されている。例えば、特許文献1に示される通りである。この例では、シリコン基板にコンバータ回路を形成し、その表面上に磁性膜/コイル用導体パターン/磁性膜(またはフェライト基板)を設け、それを積層セラミックコンデンサ上に搭載している。
As a DC-DC converter that meets the demand for miniaturization, a module has been proposed in which a coil pattern sandwiched between magnetic films is mounted on the upper surface of a silicon substrate of a converter IC and mounted on a multilayer ceramic capacitor. For example, as shown in
更に、別の例として、コンバータICのシリコン基板上面に磁性膜で挟まれたコイルパターンを形成し、それをプリント配線基板またはリードフレーム上にマウントし、磁性粒を含む封止樹脂で全体を封止することが提案されている。例えば、特許文献2に示される通りである。
DC−DCコンバータには、その出力段に所定のインダクタンスを有するコイルと所定のキャパシタンスを有するコンデンサが必要である。そこで、コンバータモジュールを小型化するために、コンバータのスイッチング周波数を高くし、コイルサイズを小さくすることが考えられる。周波数を高くすれば、コイルサイズを小さくしてそのインダクタンスが小さくなっても、そのインピーダンス成分jωLは高周波ωにより所定のインピーダンスレベルにすることができるからである。しかも、スイッチング周波数を高くすることにより、電源要求レベルが急激に増大した場合も対応することが可能になる。 A DC-DC converter requires a coil having a predetermined inductance and a capacitor having a predetermined capacitance at its output stage. In order to reduce the size of the converter module, it is conceivable to increase the switching frequency of the converter and reduce the coil size. This is because if the frequency is increased, even if the coil size is reduced and the inductance is reduced, the impedance component jωL can be set to a predetermined impedance level by the high frequency ω. In addition, by increasing the switching frequency, it is possible to cope with a sudden increase in the required power level.
しかしながら、スイッチング周波数が1MHz以上となると、入出力端子とそれに接続される配線から電磁波が発生し電磁波ノイズの増大を招く。従って、小型化と共に電磁波ノイズを抑制できるDC−DCコンバータが必要になる。 However, when the switching frequency is 1 MHz or more, electromagnetic waves are generated from the input / output terminals and the wirings connected thereto, leading to an increase in electromagnetic noise. Therefore, it is necessary to provide a DC-DC converter that can suppress electromagnetic wave noise as well as downsizing.
更に、電力変換のためには、所定レベル以上の電流をコイルを介して供給する必要があるが、かかる駆動電流に対して、コイルの磁性体が磁束飽和を生じないようにすることが必要である。コイルの小型化をめざすあまり、前述の特許文献1,2では、コンバータICのシリコン基板上に磁性薄膜を介してコイルパターンを形成している。そのため、所定レベル以上の電流に対してその磁性体が磁束飽和を起こし、逆にコイルのインダクタンス成分の低下を招くおそれがある。つまり磁性薄膜ではコイルの許容電流を大きくすることができない。
Furthermore, for power conversion, it is necessary to supply a current of a predetermined level or more through the coil, but it is necessary to prevent the magnetic material of the coil from causing magnetic flux saturation with respect to such drive current. is there. In order to reduce the size of the coil, in
そこで、本発明の目的は、コイルを集積回路基板に一体に搭載して小型化し且つ電磁波ノイズを抑制した電力変換装置または磁気デバイスを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power conversion apparatus or magnetic device that is miniaturized by mounting a coil integrally on an integrated circuit board and suppresses electromagnetic noise.
また、本発明の別の目的は、コイルを集積回路基板に一体に搭載して小型化し且つコイルの許容電流を大きくした電力変換装置または磁気デバイスを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a power conversion device or magnetic device in which a coil is integrally mounted on an integrated circuit board to reduce the size and increase the allowable current of the coil.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面では、フェライトなどの磁性材料からなる第1の磁性基板の第1の面にコイル用導体パターンを形成し、第1の磁性基板の第2の面に集積回路基板を搭載すると共に入出力用導体パターンを設け、集積回路基板とコイル用導体パターンとは第1の磁性基板のスルーホールを介して接続し、前記コイル用導体パターン上に第2の磁性基板を設け、第1の磁性基板の第2の面側の集積回路基板と入出力用導体パターンの一部とを磁性材料を含有する封止材で封止すると共に、第1の磁性基板の第1の面と第2の磁性基板との間のコイル用導体パターン間を前記封止材で充填する。 In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, a coil conductor pattern is formed on a first surface of a first magnetic substrate made of a magnetic material such as ferrite, and the first magnetic substrate An integrated circuit board is mounted on the second surface and an input / output conductor pattern is provided, and the integrated circuit board and the coil conductor pattern are connected via a through hole of the first magnetic substrate, The second magnetic substrate is provided, and the integrated circuit substrate on the second surface side of the first magnetic substrate and a part of the input / output conductor pattern are sealed with a sealing material containing a magnetic material. The space between the coil conductor patterns between the first surface of the first magnetic substrate and the second magnetic substrate is filled with the sealing material.
第1の側面によれば、所定の厚さを持つ第1の磁性基板をベースにして、その第1の面にコイル用導体パターン設けると共に第2の磁性基板を重ね、その第2の面に集積回路基板を搭載し、集積回路基板とコイル用導体パターン間とを磁性材料を含有する封止材で封止及び充填している。したがって、高周波信号が伝播するコイルや集積回路基板とその配線が磁性基板や磁性材料含有封止材で閉じこめられ、高周波ノイズが外部に漏れることが抑えられる。また、コイル用導体パターンが第1及び第2の磁性基板で挟まれ、コイル用導体パターン間が磁性材料含有封止材で充填されているので、コイル用導体パターンの周囲に閉磁路を形成し、所定電流に対して磁束飽和が生ぜず許容電流レベルを高くすることができる。そして、2つの磁性基板と集積回路基板の積層構造は、モジュールの小型化に寄与することができる。 According to the first aspect, the first magnetic substrate having a predetermined thickness is used as a base, the coil conductor pattern is provided on the first surface, and the second magnetic substrate is overlaid on the second surface. An integrated circuit board is mounted, and between the integrated circuit board and the coil conductor pattern is sealed and filled with a sealing material containing a magnetic material. Therefore, the coil or integrated circuit board through which the high-frequency signal propagates and its wiring are confined by the magnetic substrate or the magnetic material-containing sealing material, and leakage of high-frequency noise to the outside can be suppressed. Further, since the coil conductor pattern is sandwiched between the first and second magnetic substrates and the space between the coil conductor patterns is filled with the magnetic material-containing sealing material, a closed magnetic circuit is formed around the coil conductor pattern. The magnetic flux saturation does not occur for a predetermined current, and the allowable current level can be increased. The laminated structure of the two magnetic substrates and the integrated circuit substrate can contribute to miniaturization of the module.
上記の第1の側面において、好ましい実施例では、第1の磁性基板には、接続用のスルーホールに加えて、封止材の通過を可能にする封止用ホールが形成され、第2の磁性基板にも、コイル用導体パターンへの封止材の充填を可能にする充填用ホールが形成されている。このような封止用ホールと充填用ホールを設けることで、封止工程において、第1の磁性基板の第2の面上の集積回路基板の磁性材料含有封止材による封止と、コイル用導体パターン間への前記封止材の充填とを同時に行うことができるという、メリットを有する。 In the first aspect described above, in a preferred embodiment, the first magnetic substrate is provided with a sealing hole that allows passage of the sealing material in addition to the connection through hole, The magnetic substrate is also formed with a filling hole that enables filling of the coil conductor pattern with the sealing material. By providing such a sealing hole and a filling hole, in the sealing process, the sealing of the integrated circuit substrate on the second surface of the first magnetic substrate with the magnetic material-containing sealing material, and the coil It has the merit that filling of the sealing material between the conductor patterns can be performed simultaneously.
上記の第1の側面において、好ましい実施例では、第1及び第2の磁性基板は、フェライトなどの磁性材料を成形した所定の厚みを有する基板である。これにより、コイル用導電パターンの周囲に充分なボリュームの磁性体が配置され、有効に磁束が閉じこめられ、許容電流以下の電流に対して磁束飽和を起こすことがない。 In the first aspect, in a preferred embodiment, the first and second magnetic substrates are substrates having a predetermined thickness formed by molding a magnetic material such as ferrite. As a result, a sufficient volume of the magnetic material is disposed around the coil conductive pattern, and the magnetic flux is effectively confined, and magnetic flux saturation does not occur for currents below the allowable current.
上記の第1の側面において、好ましい実施例では、第1の磁性基板の第2の面側に集積回路基板を収納するためのキャビティが設けられ、当該キャビティが磁性材料含有封止材により埋められている。そして、キャビティの底面及び斜面から上面にかけて集積回路基板に接続される入出力用導体パターンが設けられ、底面及び斜面上の入出力用導体パターンは封止材により封止され、露出された入出力用導体パターンにより外部との接続が行われる。 In the first aspect described above, in a preferred embodiment, a cavity for housing the integrated circuit substrate is provided on the second surface side of the first magnetic substrate, and the cavity is filled with a magnetic material-containing sealing material. ing. An input / output conductor pattern connected to the integrated circuit board is provided from the bottom surface and the slope to the top surface of the cavity, and the input / output conductor pattern on the bottom surface and the slope is sealed with a sealing material and exposed input / output. Connection to the outside is made by the conductor pattern.
上記の目的を達成するために、本発明の第2の側面によれば、集積回路基板とその出力端に接続されるインダクタンス素子とを一体にモジュール化した磁気デバイスにおいて、
第1の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第1の面上に形成されたコイル用導体パターンと、
前記第1の磁性基板の第1の面上に、前記コイル用導体パターンを挟むように配置された第2の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に搭載され、前記コイル用導体パターンと当該第1の磁性基板のスルーホールを介して接続された集積回路基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に形成された前記集積回路基板の入出力用導体パターンとを有し、
前記第1の磁性基板の第2の面において前記集積回路基板が磁性材料を含有する封止材で封止され、更に、前記第1及び第2の磁性基板間の前記コイル用導体パターン間が前記封止材で充填されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in a magnetic device in which an integrated circuit board and an inductance element connected to an output end thereof are integrated into a module,
A first magnetic substrate;
A coil conductor pattern formed on the first surface of the first magnetic substrate;
A second magnetic substrate disposed on the first surface of the first magnetic substrate so as to sandwich the coil conductor pattern;
An integrated circuit board mounted on the second surface of the first magnetic substrate and connected to the coil conductor pattern via a through-hole of the first magnetic substrate;
An input / output conductor pattern of the integrated circuit substrate formed on the second surface of the first magnetic substrate;
On the second surface of the first magnetic substrate, the integrated circuit substrate is sealed with a sealing material containing a magnetic material, and a gap between the coil conductor patterns between the first and second magnetic substrates is further provided. It is filled with the sealing material.
上記の目的を達成するために、本発明の第3の側面によれば、集積回路基板とその出力端に接続されるインダクタンス素子とを一体にモジュール化した磁気デバイスの製造方法において、
第1の面上にコイル用導体パターンが形成され、第2の面上に入出力用導体パターンが形成され、前記コイル用導体パターンと前記入出力用導体パターンとを接続するスルーホールと、封止材が通過可能な封止用ホールとを有する第1の磁性基板の、前記第2の面上に、集積回路基板を搭載する工程と、
前記第1の磁性基板の第1の面上及び前記コイル用導体パターン上に、封止材が通過可能な充填用ホールを有する第2の磁性基板を重ねた状態で、磁性材料を含有する封止剤により前記第1の磁性基板の第2の面上の前記集積回路基板と入出力用導体パターンの一部とを封止すると共に、前記封止材を前記コイル用導体パターン間に充填する封止工程とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in a method of manufacturing a magnetic device in which an integrated circuit board and an inductance element connected to an output end thereof are integrated into a module,
A coil conductor pattern is formed on the first surface, an input / output conductor pattern is formed on the second surface, a through hole connecting the coil conductor pattern and the input / output conductor pattern, and a seal Mounting an integrated circuit substrate on the second surface of the first magnetic substrate having a sealing hole through which a stopper can pass;
A sealing containing a magnetic material in a state where a second magnetic substrate having a filling hole through which a sealing material can pass is overlaid on the first surface of the first magnetic substrate and the coil conductor pattern. The integrated circuit board on the second surface of the first magnetic substrate and a part of the input / output conductor pattern are sealed with a stopper, and the sealing material is filled between the coil conductor patterns. And a sealing step.
本発明の側面によれば、高周波ノイズが発生する可能性のある集積回路基板、その入出力用導体パターン、コイル用導体パターンが全て磁性基板上に形成され、磁性基板間に形成され、磁性材料含有封止材により被覆されているので、高周波ノイズが外部に漏れることが抑えられる。 According to an aspect of the present invention, an integrated circuit board that may generate high-frequency noise, its input / output conductor pattern, and a coil conductor pattern are all formed on a magnetic board, formed between the magnetic boards, and a magnetic material. Since it is coat | covered with the containing sealing material, it is suppressed that a high frequency noise leaks outside.
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.
図1は、本実施の形態の電力変換装置の一例であるDC−DCコンバータの構成図である。図1には、2種類のDC−DCコンバータが示されている。図1(A)は、降圧型DC−DCコンバータ回路であり、DC−DCコンバータIC(集積回路装置)10と、その出力端子に接続されたコイルLとによりDC−DCコンバータモジュール20が構成される。このモジュール20の出力Voutには、平滑化コンデンサCが接続されている。DC−DCコンバータIC10は、内部にCMOSトランジスタP1,N1によるスイッチング回路を有し、第1の直流電源VDDを降圧して第2の直流電源を出力Voutに生成する。トランジスタP1,N1により、コイルLに間欠的に電流が供給され、コイルLとコンデンサCとによるフィルタ特性により出力端Lxの交番電流の脈流が平滑化され、出力Voutに直流電圧が生成される。DC−DCコンバータIC10には、電源端子VDDと、グランド端子Gと、制御端子CNTと、基準電圧端子VREFと、フィードバック端子OUTとを有する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a DC-DC converter that is an example of the power conversion apparatus according to the present embodiment. FIG. 1 shows two types of DC-DC converters. FIG. 1A shows a step-down DC-DC converter circuit, and a DC-
図1(B)は、昇圧型DC−DCコンバータであり、同様に、DC−DCコンバータIC(集積回路装置)10と、その外部端子12に接続されたコイルLとで、DC−DCコンバータモジュール20が構成される。このDC−DCコンバータIC10も、内部にCMOSトランジスタP3,N4を有し、コイルLに対して交互に電流を供給し、第1の直流電源VDDを昇圧して第2の直流電源を出力Voutに生成する。この出力Voutには、平滑化コンデンサCが接続される。
FIG. 1B shows a step-up DC-DC converter. Similarly, a DC-DC converter module including a DC-DC converter IC (integrated circuit device) 10 and a coil L connected to an
いずれのDC−DCコンバータにおいても、DC−DCコンバータICのスイッチング動作により生成される交番電圧が、コイルLとコンデンサCからなるフィルタにより平滑化され、直流電圧が生成される。そこで、スイッチング周波数(f=2πω)を増大することで、コイルLのインピーダンス(jωL)を増大することができ、逆に言えば、コイルLのインダクタンスを小さくすることができ、よって、コイルLのサイズを小さくすることができる。このように、コンバータICのスイッチング周波数を増大することで、コイルLのサイズを小さくすることができるので、DC−DCコンバータの極小化のためには、スイッチング周波数の増大が有効である。また、スイッチング周波数を高くすることにより、出力側の急激な要求電力の変化に対しても柔軟に対応することができる。 In any DC-DC converter, the alternating voltage generated by the switching operation of the DC-DC converter IC is smoothed by the filter composed of the coil L and the capacitor C to generate a DC voltage. Therefore, by increasing the switching frequency (f = 2πω), the impedance (jωL) of the coil L can be increased, and conversely, the inductance of the coil L can be reduced. The size can be reduced. Thus, since the size of the coil L can be reduced by increasing the switching frequency of the converter IC, increasing the switching frequency is effective for minimizing the DC-DC converter. In addition, by increasing the switching frequency, it is possible to flexibly cope with a sudden change in required power on the output side.
しかしながら、スイッチング周波数の増大に伴い、集積回路装置10の入出力端子やそれに接続されるモジュールの入出力端子、コイルL、電源端子VDD、GNDなどに高周波成分の信号が伝播し、そこから高周波信号が送出され、周辺機器へのノイズ源となる。このような高周波ノイズの問題は、コイルのサイズを小さくするためにスイッチング周波数を高くすることにより生じる問題であり、従来のDC−DCコンバータにはない新規な課題である。そこで、DC−DCコンバータなどの電力変換装置を小型化するためには、この高周波ノイズを抑制できる構造が必要である。
However, as the switching frequency increases, high-frequency component signals propagate to the input / output terminals of the
更に、コイルLに電流を供給するとコイル用導電パターンの周囲の磁性体に磁束が発生する。電流を増加させると発生する磁束も増加し、磁性体の体積が少ないと磁束飽和が生じ、それ以上電流を増加させるとインダクタンスが低下してゼロになるという磁気飽和現象が知られている。従って、実質的にインダクタンス素子として機能させるためには、コイルの構成において、許容電流の範囲では磁束飽和が生じないような構成にすることが望まれる。 Further, when a current is supplied to the coil L, a magnetic flux is generated in the magnetic body around the coil conductive pattern. A magnetic saturation phenomenon is known in which when the current is increased, the generated magnetic flux is also increased. When the volume of the magnetic material is small, magnetic flux saturation occurs, and when the current is further increased, the inductance decreases and becomes zero. Therefore, in order to substantially function as an inductance element, it is desirable that the coil is configured such that magnetic flux saturation does not occur within the allowable current range.
[電力変換装置の構造]
図2は、本実施の形態における電力変換装置の断面図及び平面図である。図2(B)の平面図のA−A'の位置の断面図が図2(A)に示される。本実施の形態における電力変換装置は、フェライトなどの磁性材料により形成された磁性基板1をベースに、コイルLと集積回路基板8とがその表側と裏側にそれぞれ設けられ、全体が磁性材料を含有する樹脂封止剤22により封止されている。磁性基板1には、上側の第1の面に渦巻き状のコイル用導体パターンLが形成されている。一方、磁性基板1の下側の第2の面には、集積回路基板8の入出力端子や基板裏面と接続される入出力用導体パターンI/Oが形成され、その入出力パターンの一部のパターン32が、磁性基板1の中央に設けられたスルーホール24により、第1の面のコイル用導体パターンLの一端と接続される。これらのコイル用導体パターンLや入出力用導体パターンI/Oは、磁性基板1表面に形成されたシリコン酸化膜やタンタル酸化膜などの絶縁膜2上に、後述するメッキ工程により積層された、メッキ下地層3、Cuメッキ層4、半田付け用のNi/Sn層5からなる。スルーホール24の積層構造も同じである。
[Structure of power converter]
FIG. 2 is a cross-sectional view and a plan view of the power conversion device according to the present embodiment. A cross-sectional view taken along the line AA ′ in the plan view of FIG. 2B is shown in FIG. The power conversion device according to the present embodiment is based on a
また、磁性基板1の第1の面上には、第2の磁性基板7が設けられ、コイル用導体パターンLが第1の磁性基板1と第2の磁性基板7とにより挟まれている。
A second
さらに、磁性基板1の第2の面には、集積回路基板8を収納するためのキャビティが形成され、キャビティの底面1aから斜面1b、上面1cに延びて入出力用導体パターンI/Oが形成されている。そして、キャビティ内の集積回路基板8と底面1a、斜面1b上の入出力用導体パターンI/Oが、磁性材料を含有する樹脂封止剤22により封止され、上面1c上の入出力用導体パターンのみが外部に露出されている。そして、第1及び第2の磁性基板1,7の間であって、コイル用導体パターンLの間にも、同じ樹脂封止剤22が充填されている。この樹脂封止剤22による封止工程を簡単にするために、第1の磁性基板1には、封止剤が通過可能な封止用ホールが形成され、第2の磁性基板7には封止剤が通過可能な充填用ホール28が形成される。これらの封止用ホールと充填用ホール28を利用して、上方から下方への樹脂封止剤を供給する封止工程により、集積回路基板8の封止と、コイル用導体パターンL間の充填とが行われる。この工程については、後に詳述する。
Further, a cavity for housing the integrated
上記の電力変換装置モジュールは、例えば3.5mm角、第1の磁性基板1の厚さは0.7mm、キャビティの深さは0.4mm、スルーホールの径は0.3mm程度である。したがって、非常に小型化された電力変換装置が提供可能である。また、第1の磁性基板1の第1の面(上側面)は、第2の磁性基板7が設けられ、第1の磁性基板1の第2の面(下面側)には、磁性材料を含有する封止剤22が設けられていて、唯一外部との接続用の入出力用導体パターンのみが外部に露出している。したがって、回路全体が磁気的に有効に遮蔽され、高周波ノイズが外部に漏れることが効果的に抑えられ、また外部からの高周波ノイズからも保護される。高周波信号が伝播するコイル用導体パターンLは、第1及び第2の磁性基板1,7及びその間に充填された磁性材料含有封止剤22により完全に囲まれて閉磁路が形成され、磁束は有効に内部に閉じこめられている。同様に、入出力用導体パターンI/Oは、第1の磁性基板1と磁性材料含有封止剤22とにより完全に囲まれて閉磁路が形成され、磁束は有効に内部に閉じこめられている。したがって、高周波ノイズが外部に漏れることが抑制される。
The power converter module described above is, for example, 3.5 mm square, the thickness of the first
また、第1、第2の磁性基板1,7は、フェライトなどの磁性材料を成形、焼成して形成された比較的厚い磁性基板であり、充分な体積の磁性材料をコイル用導体パターンLの周辺に設けることができ、また、コイル用導体パターンLの間にも磁性材料含有封止剤22が充填されている。従って、上記インダクタンス素子は、充分な磁束を生成するに足りる磁性体を有し、許容電流の範囲内において、磁束飽和が生じることが防止されている。
The first and second
このように、電力変換装置モジュールが、第1の磁性基板1をベースにして、コイルパターンと集積回路基板とが積層され、封止された構成であるので、非常に効果的に小型化を図ることができ、また機械的強度も充分である。しかも、高周波成分の外部への漏れが抑えられ、磁束飽和も回避可能である。以下、上記のモジュールの製造工程について説明する。
Thus, since the power conversion device module has a configuration in which the coil pattern and the integrated circuit substrate are stacked and sealed based on the first
[電力変換装置の製造工程]
図3は、第1の磁性基板の製造を示す図である。図3には、第1の磁性基板1の斜視図とそのA−A'断面図が示されている。磁性基板1は、NiZn系フェライト、MnZn系フェライト、センダスト系フェライトのいずれかの粉体を、圧粉成形し、焼成して形成される。あるいは、磁性基板1は、所定の厚さの板状に圧粉成形し焼成した基板を、サンドブラスト法によりパターン成形して形成される。図3の例では、比較的大きな基板内に、3×3の電力変換モジュール用基板が同時に形成されている。斜視図から明らかなとおり、磁性基板1には深さ0.4mm程度のキャビティCVが形成され、磁性基板1の厚さは、例えば0.7mmである。キャビティCVの斜面は、例えば20度程度の傾斜を有する。また、キャビティCV内の底面には、スルーホール24が形成され、キャビティCVの4角には封止剤が通過可能な封止用ホール26及び別のスルーホール(図示せず)が形成される。断面図には、キャビティCVとスルーホール24とが示され、スルーホールには、面取りが施されている。このような第1の磁性基板1は、後述する製造工程の最後に、破線で示す位置で切断され、合計で9個のモジュールに分割される。
[Manufacturing process of power converter]
FIG. 3 is a diagram illustrating the manufacture of the first magnetic substrate. FIG. 3 shows a perspective view of the first
図4は、本実施の形態における電力変換装置の製造工程を示す断面図である。以下、順に説明する。図4Aは、図3の断面図を上下逆にしたものである。フェライト材料からなる第1の磁性基板1には、キャビティCVとスルーホール24が形成され、基板表面を平滑化するために、及び基板1が導電性を有する場合の絶縁のために、酸化シリコンや酸化タンタルなどの絶縁膜2が、スパッタリング法により、0.5〜1.0μmの厚みに形成される。磁性基板1が絶縁性の高いNiZn系のフェライトからなる場合は、上記絶縁層2の形成を省略することができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the power conversion device according to the present embodiment. Hereinafter, it demonstrates in order. FIG. 4A is a cross-sectional view of FIG. 3 turned upside down. In the first
図4Bでは、後述するメッキ工程の種層として、磁性基板1の表面に、スパッタリング法により、Ti/Cr/Cuの金属層3を成膜する。Ti/Cr膜はCuの密着性を向上させる目的で下地膜として500〜1000Å程度形成し、Cu膜は0.5〜数μm程度の厚さ形成する。この金属層3は、第1の磁性基板1の両面、スルーホール24内、キャビティCVの底面1a、斜面1b、上面1cの全てに形成される。
In FIG. 4B, a Ti / Cr /
次に、図4Cでは、第1の磁性基板1の両面にフォトレジストRSをスプレーコーティングまたはスピンコーティングによって塗布し、所定の温度で乾燥させた後、フォトリソグラフィ工程によりパターンニングし、コイル用導体パターンと入出力用導体パターンが形成される領域、及びスルーホール24の領域のフォトレジストを除去して、金属層3を部分的に露出させる。
Next, in FIG. 4C, a photoresist RS is applied to both surfaces of the first
次に、図4Dでは、露出された金属層3上に電解メッキ法によりCu導体層4を所望の厚さ析出させ、堆積させる。磁性基板1の第1の面(上方の面)に形成されるコイル用導体パターンとして、Cu導体層4は30〜100μm程度の厚さに堆積させる。さらに、引き続き電解メッキ法により、Cu導体層4の上に、ハンダ付けのためのNi/Sn層5を堆積する。この厚さは、Niを0.5μm程度、Snを数μm程度である。このNi/Sn層5に対して、表面に半田ボールが設けられたフリップチップがフェースダウンで接続される。また、キャビティの底面1aには、Ni/Snメッキ層5の代わりにNi/Auメッキ層を設けても良い。その場合は、集積回路基板は半田付けではなく後述する導電性接着剤によりボンディングされる。そして、ワイヤーボンディングにより接続される。
なお、この工程において、スルーホール24の孔がメッキ層で塞がらないようにする必要があり、最低100μm以上の孔が確保されるように、磁性基板1のスルーホール24のサイズとメッキ層の膜厚を決める。
Next, in FIG. 4D, a desired thickness of
In this step, it is necessary to prevent the hole of the through
そして、図4Eにて、フォトレジストRSを除去し、露出されたメッキ下地膜3を化学エッチング法またはバックスパッタリング法により除去し、コイル用導体パターンL、キャビティの底面1a、斜面1b上の入出力用導体パターンI/O、スルーホール部24のパターン、キャビティCVの上面1c上の入出力端子用導体パターンが電気的に分離される。
In FIG. 4E, the photoresist RS is removed, and the exposed
最後に、図4Fにて、キャビティの底面1aのスルーホール24の導体パターン上に、スパッタリング法によりシリコン酸化膜などの絶縁膜6を部分的に形成する。この絶縁膜6は、スルーホール24の導体パターンと、搭載される集積回路基板(シリコン基板)との絶縁を確保するために形成される。
Finally, in FIG. 4F, an insulating
以上により、第1の磁性基板1の第1の面には、コイル用導体パターンLが形成され、第2の面のキャビティCVには、入出力用導体パターンI/Oが形成され、スルーホール24にはコイル用導体パターンLと入出力用導体パターンI/Oとを接続するパターンが形成される。
As described above, the coil conductor pattern L is formed on the first surface of the first
図5は、図4の工程を終了した第1の磁性基板1の第1の面と第2の面の導体パターンを示す図である。図5(A)は図4の第2の面(下側の面)を、図5(B)は図4の第1の面(上側の面)をそれぞれ示している。図5(A)の第2の面には、キャビティの底面には、集積回路基板が搭載されるマウント用導体パターン30と、スルーホール24につながる導体パターン32とが形成され、導体パターン32は、絶縁膜6により被覆されている。また、キャビティCVの底面1a、斜面1b、上面1cに沿って、入出力用導体パターンI/Oが形成されている。キャビティCVの四隅には、別のスルーホール25と、3個の封止用ホール26とが形成されている。図5(B)の第1の面には、スルーホール24と25との間に、渦巻き状のコイル用導体パターンLが形成されている。また、3個の封止用ホール26も形成されている。
FIG. 5 is a diagram showing conductor patterns on the first surface and the second surface of the first
図4Fと図5から明らかなとおり、導体パターン32は、スルーホール24を介してコイル用導体パターンLの一端に接続され、コイル用導体パターンLの他端は、スルーホール25を介して、出力端子Voutに接続されている。
As is apparent from FIGS. 4F and 5, the
図6は、本実施の形態における製造工程を示す断面図である。図6には、図3のA−A'断面図と、B−B'断面図とが示されている。B−B'断面図には、スルーホール25と封止用ホール26が明確に示されている。そして、第1の磁性基板1のキャビティCV内のマウント用導体パターン30上に、DC−DCコンバータ回路を有する集積回路基板8が、導電性接着剤9によりボンディングされる。または、半田付けされても良い。このとき、導電性接着剤9や半田の余剰分は、スルーホール24内に吸収され、良好なボンディングが施される。更に、集積回路基板8と入出力用導体パターンI/Oおよび導体パターン32とが、導電性ワイヤーWにより接続される。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in the present embodiment. FIG. 6 shows an AA ′ sectional view and a BB ′ sectional view of FIG. 3. The through-
図7は、本実施の形態における封止工程を示す断面図である。図7には、図6のB−B'断面図の封止状態が示されている。封止工程では、図6の集積回路基板8を搭載した状態で、第1の磁性基板1のコイル用導体パターンL上に第2の磁性基板7を重ねて、封止用金型40内に配置する。第2の磁性基板7の中心には、封止剤22を注入するための約0.3mm程度の空気抜き用の孔7aが設けられている。そして、矢印42の方向に磁性材料を含有する封止剤22を注入し、キャビティ内の集積回路基板8を封止剤により封止する。更に、第1の磁性基板1に形成したスルーホール25と封止用スルーホール26とを介して封止剤22を第1の磁性基板1の反対側にも回り込ませて、第1の磁性基板1と第2の磁性基板7との間のコイル用導体パターンL間にも磁性材料を含む封止剤22を充填する。封止剤は、例えば、NiZn系フェライト粉末を混ぜたエポキシ樹脂であり、約150℃程度でエポキシ樹脂を硬化させる。この封止工程により、第2の磁性基板7が第1の磁性基板1と一体化する。従って、封止用スルーホール26は、封止剤22が有効に回り込めるようなサイズと位置に形成される必要がある。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a sealing process in the present embodiment. FIG. 7 shows a sealed state of the BB ′ sectional view of FIG. In the sealing step, the second
図8は、分離された後の電力変換モジュールの断面図である。断面図の方向は、図6と同じである。製造工程の最後に、図3で示した一点鎖線に沿ってダイシングソーあるいはレーザにより切断して、個別の電力変換モジュールに分離する。電力変換モジュールは、第1の磁性基板1の第2の面(上面)のキャビティ内にDC−DCコンバータの集積回路基板8が搭載され、第1の磁性基板2の第1の面(下面)にはコイル用導体パターンLが形成され、そのコイル用導体パターンLは、第1及び第2の磁性基板1,7により挟まれている。そして、コイル用導体パターンLと集積回路基板8とはスルーホールの導体パターンを介して接続され、集積回路基板8と入出力用導体パターンI/Oとは、第1の磁性基板1上で磁性材料含有封止剤22により封止され、コイル用導体パターンLの間にも磁性材料含有封止剤22が充填されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the power conversion module after being separated. The direction of the cross-sectional view is the same as in FIG. At the end of the manufacturing process, the wafer is cut by a dicing saw or laser along the one-dot chain line shown in FIG. 3 and separated into individual power conversion modules. In the power conversion module, the
このように、第1の磁性基板1をベースにして、その両面を利用して集積回路基板8とコイル用導体パターンLとを設け、それらを磁性材料含有封止剤22と第2の磁性基板7とで閉じこめているので、小型で構造が頑丈で、高周波成分の漏れを抑制することができる。つまり、高周波成分が伝播する伝播路が、接続用の入出力端子部を除いて、全て磁性材料で閉じこめられているのである。
As described above, based on the first
[実施の形態の変形例]
図9は、本実施の形態の変形例1を示す図である。この変形例1では、第1の磁性基板1にキャビティを設けずに、集積回路基板を搭載する面に、入出力端子用導体パターンを形成した入出力端子用磁性基板を設け、その入出力端子用磁性基板で囲まれたキャビティ内に集積回路基板を搭載する。それ以外の構成は、図2〜図8の実施例と同じである。
[Modification of Embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating a first modification of the present embodiment. In this modified example 1, without providing a cavity in the first
図9(A)は、第1の磁性基板1の両面に、導体パターンL,30,I/Oを形成した状態の断面図である。この断面図は図4Fの状態に対応し、第1の磁性基板1にはキャビティが設けられず、平坦である。図9(B)は、入出力端子用磁性基板44の断面図及び平面図である。断面図に示されるように、基板44には、4つのスルーホール46が形成され、それらスルーホールには、基板44の両面をつなぐ入出力端子用導体パターンIOTが形成されている。この導体パターンの膜構造は、第1の磁性基板1に形成した導体パターンと同じである。図9(C)には、変形例1における電力変換モジュールの断面図が示される。第1の磁性基板1の集積回路基板8が搭載される面に、図9(B)で示した入出力端子用磁性基板44が導電性接着剤9により、または半田付けにより、接着されている。その結果、入出力端子用磁性基板44により、第1の磁性基板1の下面にキャビティが形成される。そして、そのキャビティ内に集積回路基板8が搭載され、磁性材料含有封止剤22により封止される。図2(B)に示されるように、入出力端子用磁性基板44は、4つの入出力端子用導体パターンIOTを有する基板を2個と、2つの入出力端子用導体パターンIOTを有する基板を2個とを、第1の磁性基板1の周囲に接着することで、キャビティを形成することができる。
FIG. 9A is a cross-sectional view of the state in which the conductor patterns L, 30 and I / O are formed on both surfaces of the first
また、第1の磁性基板1の上面側には、コイル用導体パターンL上に第2の磁性基板7が載せられ、封止剤22により一体化されている。コイル用導体パターンL間にも磁性材料含有封止剤22が充填される。封止工程は、図7で示した方法と同じである。
Further, on the upper surface side of the first
かかる変形例1の構成において、入出力端子用磁性基板44のスルーホールにより入出力端子用導体パターンI/Oと入出力端子用導体パターンIOTとが接続されている。従って、高周波成分が伝搬する配線は、全て磁性基板上または磁性基板内に形成され、更に、磁性材料含有封止剤22により閉じこめられているので、高周波ノイズが外部に漏れることが抑制される。また、第1の磁性基板1の加工工程において、キャビティを形成する必要はなく、スルーホール用の孔を形成するだけである。
In the configuration of the first modification, the input / output terminal conductor pattern I / O and the input / output terminal conductor pattern IOT are connected by the through hole of the input / output terminal
図10は、本実施の形態の変形例2を示す図である。この変形例2では、変形例1の入出力端子用磁性基板44の代わりに、Ni/Snメッキなどで表面加工したCuボール電極50を、入出力用導体パターンI/O上に半田付けまたは導電性接着剤9により接着している。それ以外は、変形例1と同じである。
FIG. 10 is a diagram illustrating a second modification of the present embodiment. In the second modification, instead of the input / output terminal
図11は、本実施の形態の変形例3を示す図である。この変形例3は、図9の変形例と同様に、第1の磁性基板1にキャビティを設けるのではなく、入出力端子用基板44を入出力用導体パターンI/O上に形成すると共に、電源入力端子Vinまたは電源出力端子Voutとグランド端子GNDとを隣接して設け、それらの端子の間に所定のサイズの積層セラミックチップコンデンサC1,C2,C3を導電性接着剤9により接着する構成を有する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a third modification of the present embodiment. In the modified example 3, as in the modified example of FIG. 9, the first
図11(A)は入出力端子側の平面図、図11(B)は平面図におけるD−D'の断面図である。第1の磁性基板1上に形成された入出力用導電パターンI/O上に、チップコンデンサC2,C3の電極の一端を導電性接着剤9により接着し、そのチップコンデンサC2,C3の電極の他端を外部との接続端子にしている。また、チップコンデンサが必要ない入出力端子には、入出力端子用基板44を設けている。断面図に示されるように、入出力端子用基板44の高さと、チップコンデンサC1,C2,C3の高さとを同等にして、外部との接続端子の高さを同じレベルにしている。そして、集積回路基板(図示せず)と、チップコンデンサC1,C2,C3と、入出力端子用基板44とが、磁性材料含有封止材22により、外部との接続領域を除いて封止される。
FIG. 11A is a plan view on the input / output terminal side, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line DD ′ in the plan view. One end of the electrodes of the chip capacitors C2 and C3 is adhered to the input / output conductive pattern I / O formed on the first
変形例3では、入出力端子用基板44に代えて、高周波成分が伝播する電源入力端子Vinと電源出力端子Voutにチップコンデンサを設けているので、電源の高周波ノイズを除去することができる。それ以外の入出力端子は、磁性基板に入出力端子用導電パターンIOTを形成した構成と、磁性材料含有封止材22による封止の構成とにより、高周波ノイズを閉じこめるようにし、高周波ノイズの漏れを抑制することができる。
In
以上の実施の形態では、DC−DCコンバータの集積回路基板を搭載する電力変換装置を例にして説明した。しかしながら、集積回路基板を搭載し、それにインダクタンス素子が接続される磁気デバイスにおいても、同様のモジュール構成を適用することができる。その場合も、高周波ノイズを抑制することができ、インダクタンス素子を囲む磁性材料層の磁束飽和を防止することができる。 In the above embodiment, the power conversion device on which the integrated circuit board of the DC-DC converter is mounted has been described as an example. However, the same module configuration can be applied to a magnetic device on which an integrated circuit board is mounted and an inductance element is connected thereto. Also in this case, high frequency noise can be suppressed, and magnetic flux saturation of the magnetic material layer surrounding the inductance element can be prevented.
以上の実施の形態をまとめると以下の付記の通りである。 The above embodiment is summarized as follows.
(付記1)スイッチング動作を行う集積回路基板とその出力端に接続されるインダクタンス素子とを一体にモジュール化した電力変換装置において、
第1の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第1の面上に形成されたコイル用導体パターンと、
前記第1の磁性基板の第1の面上に、前記コイル用導体パターンを挟むように配置された第2の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に搭載され、前記コイル用導体パターンと当該第1の磁性基板のスルーホールを介して接続された集積回路基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に形成された前記集積回路基板の入出力用導体パターンとを有し、
前記第1の磁性基板の第2の面において前記集積回路基板が磁性材料を含有する封止材で封止され、更に、前記第1及び第2の磁性基板間の前記コイル用導体パターン間が前記封止材で充填されていることを特徴とする電力変換装置。
(Additional remark 1) In the power converter device which modularized the integrated circuit board which performs switching operation, and the inductance element connected to the output terminal,
A first magnetic substrate;
A coil conductor pattern formed on the first surface of the first magnetic substrate;
A second magnetic substrate disposed on the first surface of the first magnetic substrate so as to sandwich the coil conductor pattern;
An integrated circuit board mounted on the second surface of the first magnetic substrate and connected to the coil conductor pattern via a through-hole of the first magnetic substrate;
An input / output conductor pattern of the integrated circuit substrate formed on the second surface of the first magnetic substrate;
On the second surface of the first magnetic substrate, the integrated circuit substrate is sealed with a sealing material containing a magnetic material, and a gap between the coil conductor patterns between the first and second magnetic substrates is further provided. A power conversion device filled with the sealing material.
(付記2)付記1において、
前記第1の磁性基板には、前記封止材の通過を可能にする封止用ホールが形成されていることを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 2) In
The power conversion device according to
(付記3)付記1または2において、
前記第2の磁性基板には、前記コイル用導体パターンへの封止材の充填を可能にする充填用ホールが形成されていることを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 3) In
The power conversion device according to
(付記4)付記1において、
前記第1及び第2の磁性基板は、磁性材料を成形し焼成した所定の厚みを有する基板であることを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 4) In
The first and second magnetic substrates are substrates having a predetermined thickness obtained by molding and baking a magnetic material.
(付記5)付記1において、
前記第1の磁性基板の第2の面側に、前記集積回路基板を収納するキャビティが設けられ、当該キャビティが磁性材料含有封止材により埋められて前記集積回路基板が封止され、前記キャビティの底面及び斜面から上面にかけて前記集積回路基板に接続される入出力用導体パターンが設けられ、底面及び斜面上の入出力用導体パターンは前記封止材により封止され、上面に露出された入出力用導体パターンにより外部との接続が行われることを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 5) In
A cavity for housing the integrated circuit board is provided on the second surface side of the first magnetic substrate, the cavity is filled with a magnetic material-containing sealing material, and the integrated circuit board is sealed, and the cavity An input / output conductor pattern connected to the integrated circuit board is provided from the bottom surface and the slope to the top surface, and the input / output conductor pattern on the bottom surface and the slope is sealed with the sealing material and exposed to the top surface. A power conversion device characterized in that connection to the outside is performed by an output conductor pattern.
(付記6)付記1において、
前記第1の磁性基板の第2の面上に、前記入出力用導体パターンに接続され、スルーホールを有する第3の磁性基板からなる入出力端子部材を有し、当該入出力端子部材により囲まれた凹部に前記集積回路基板が収容され、前記封止材により封止されていることを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 6) In
An input / output terminal member made of a third magnetic substrate connected to the input / output conductor pattern and having a through hole is provided on the second surface of the first magnetic substrate, and is surrounded by the input / output terminal member. The power converter is characterized in that the integrated circuit board is accommodated in the recessed portion and sealed with the sealing material.
(付記7)付記6において、
前記第1の磁性基板の第2の面上に、前記入出力用導体パターンのうち電源用入出力用導電パターンとグランド用導電パターンとの間に接続され、前記入出力端子部材と同等の高さを有するコンデンサ部材を有することを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 7) In
On the second surface of the first magnetic substrate, the power input / output conductive pattern is connected between the power input / output conductive pattern and the ground conductive pattern of the input / output conductor pattern, and the same height as the input / output terminal member is provided. A power conversion device comprising a capacitor member having a thickness.
(付記8)付記1において、
前記第1の磁性基板の第2の面上であって、前記入出力用導体パターン上に設けられた複数の導体ボール端子を有することを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 8) In
A power conversion device comprising a plurality of conductor ball terminals provided on the second surface of the first magnetic substrate and on the input / output conductor pattern.
(付記9)付記1において、
前記集積回路基板は、第1の直流電源を供給され、前記コイル用導体パターンの一端側に間欠的に電流を供給するスイッチング回路を有し、前記コイル用導体パターンの他端側に前記第1の直流電源と異なる電圧レベルの第2の直流電源を生成することを特徴とする電力変換装置。
(Appendix 9) In
The integrated circuit board includes a switching circuit that is supplied with a first DC power source and intermittently supplies a current to one end side of the coil conductor pattern, and the first circuit is provided on the other end side of the coil conductor pattern. A power converter for generating a second DC power supply having a voltage level different from that of the DC power supply.
(付記10)集積回路基板とその出力端に接続されるインダクタンス素子とを一体にモジュール化した磁気デバイスにおいて、
第1の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第1の面上に形成されたコイル用導体パターンと、
前記第1の磁性基板の第1の面上に、前記コイル用導体パターンを挟むように配置された第2の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に搭載され、前記コイル用導体パターンと当該第1の磁性基板のスルーホールを介して接続された集積回路基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に形成された前記集積回路基板の入出力用導体パターンとを有し、
前記第1の磁性基板の第2の面において前記集積回路基板が磁性材料を含有する封止材で封止され、更に、前記第1及び第2の磁性基板間の前記コイル用導体パターン間が前記封止材で充填されていることを特徴とする磁気デバイス。
(Supplementary Note 10) In a magnetic device in which an integrated circuit board and an inductance element connected to an output end thereof are integrated into a module,
A first magnetic substrate;
A coil conductor pattern formed on the first surface of the first magnetic substrate;
A second magnetic substrate disposed on the first surface of the first magnetic substrate so as to sandwich the coil conductor pattern;
An integrated circuit board mounted on the second surface of the first magnetic substrate and connected to the coil conductor pattern via a through-hole of the first magnetic substrate;
An input / output conductor pattern of the integrated circuit substrate formed on the second surface of the first magnetic substrate;
On the second surface of the first magnetic substrate, the integrated circuit substrate is sealed with a sealing material containing a magnetic material, and a gap between the coil conductor patterns between the first and second magnetic substrates is further provided. A magnetic device filled with the sealing material.
(付記11)集積回路基板とその出力端に接続されるインダクタンス素子とを一体にモジュール化した磁気デバイスの製造方法において、
第1の面上にコイル用導体パターンが形成され、第2の面上に入出力用導体パターンが形成され、前記コイル用導体パターンと前記入出力用導体パターンとを接続するスルーホールと、封止材が通過可能な封止用ホールとを有する第1の磁性基板の、前記第2の面上に、集積回路基板を搭載する工程と、
前記第1の磁性基板の第1の面上及び前記コイル用導体パターン上に、封止材が通過可能な充填用ホールを有する第2の磁性基板を重ねた状態で、磁性材料を含有する封止剤により前記第1の磁性基板の第2の面上の前記集積回路基板と入出力用導体パターンの一部とを封止すると共に、前記封止材を前記コイル用導体パターン間に充填する封止工程とを有することを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
(Additional remark 11) In the manufacturing method of the magnetic device which integrated the integrated circuit board and the inductance element connected to the output end into a module,
A coil conductor pattern is formed on the first surface, an input / output conductor pattern is formed on the second surface, a through hole connecting the coil conductor pattern and the input / output conductor pattern, and a seal Mounting an integrated circuit substrate on the second surface of the first magnetic substrate having a sealing hole through which a stopper can pass;
A sealing containing a magnetic material in a state where a second magnetic substrate having a filling hole through which a sealing material can pass is overlaid on the first surface of the first magnetic substrate and the coil conductor pattern. The integrated circuit board on the second surface of the first magnetic substrate and a part of the input / output conductor pattern are sealed with a stopper, and the sealing material is filled between the coil conductor patterns. A method for manufacturing a magnetic device, comprising: a sealing step.
(付記12)付記11において、
前記封止工程において、前記封止材が前記第1の磁性基板の第2の面側から供給され、前記第2の磁性基板の封止用ホールを介して前記封止材が前記第2の面から第1の面に向けて供給され、前記第1の磁性基板の充填用ホールを介して前記封止材が供給されることを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
(Appendix 12) In Appendix 11,
In the sealing step, the sealing material is supplied from the second surface side of the first magnetic substrate, and the sealing material is supplied to the second magnetic substrate via a sealing hole. A method of manufacturing a magnetic device, wherein the sealing material is supplied from a surface toward the first surface and supplied through a filling hole of the first magnetic substrate.
1:第1の磁性基板、7:第2の磁性基板、8:集積回路基板
22:磁性材料含有封止材、24:スルーホール、25:スルーホール
26:封止用ホール、28:充填用ホール
L:コイル用導体パターン、I/O:入出力用導体パターン
1: 1st magnetic substrate, 7: 2nd magnetic substrate, 8: Integrated circuit board 22: Magnetic material containing sealing material, 24: Through hole, 25: Through hole 26: Hole for sealing, 28: For filling Hall L: Conductor pattern for coil, I / O: Conductor pattern for input / output
Claims (5)
第1の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第1の面上に形成されたコイル用導体パターンと、
前記第1の磁性基板の第1の面上に、前記コイル用導体パターンを挟むように配置された第2の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面側に設けられたキャビティ内に収容され、前記コイル用導体パターンと当該第1の磁性基板のスルーホールを介して接続された集積回路基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に形成された前記集積回路基板の入出力用導体パターンとを有し、
前記キャビティが磁性材料含有封止材により埋められて前記集積回路基板が封止され、更に、前記第1及び第2の磁性基板間の前記コイル用導体パターン間が前記封止材で充填されていることを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device in which an integrated circuit board that performs a switching operation and an inductance element connected to an output end thereof are integrated into a module,
A first magnetic substrate;
A coil conductor pattern formed on the first surface of the first magnetic substrate;
A second magnetic substrate disposed on the first surface of the first magnetic substrate so as to sandwich the coil conductor pattern;
An integrated circuit substrate housed in a cavity provided on the second surface side of the first magnetic substrate, and connected to the coil conductor pattern via a through hole of the first magnetic substrate;
An input / output conductor pattern of the integrated circuit substrate formed on the second surface of the first magnetic substrate;
The cavity is filled with a magnetic material-containing sealing material to seal the integrated circuit board, and the space between the coil conductor patterns between the first and second magnetic boards is filled with the sealing material. A power converter characterized by comprising:
前記第1の磁性基板には、前記封止材の通過を可能にする封止用ホールが形成されていることを特徴とする電力変換装置。 In claim 1,
The power conversion device according to claim 1, wherein a sealing hole that allows the sealing material to pass through is formed in the first magnetic substrate.
前記第2の磁性基板には、前記コイル用導体パターンへの封止材の充填を可能にする充填用ホールが形成されていることを特徴とする電力変換装置。 In claim 1 or 2,
The power conversion device according to claim 1, wherein a filling hole is formed in the second magnetic substrate so that the coil conductor pattern can be filled with a sealing material.
第1の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第1の面上に形成されたコイル用導体パターンと、
前記第1の磁性基板の第1の面上に、前記コイル用導体パターンを挟むように配置された第2の磁性基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面側に設けられたキャビティ内に収容され、前記コイル用導体パターンと当該第1の磁性基板のスルーホールを介して接続された集積回路基板と、
前記第1の磁性基板の第2の面上に形成された前記集積回路基板の入出力用導体パターンとを有し、
前記キャビティが磁性材料含有封止材により埋められて前記集積回路基板が封止され、前記キャビティの底面から上面にかけて前記集積回路基板に接続される入出力用導体パターンが設けられ、底面上の入出力用導体パターンは前記封止材により封止され、上面に露出された入出力用導体パターンにより外部との接続が行われ、更に、前記第1及び第2の磁性基板間の前記コイル用導体パターン間が前記封止材で充填されていることを特徴とする磁気デバイス。 In a magnetic device in which an integrated circuit board and an inductance element connected to its output end are integrated into a module,
A first magnetic substrate;
A coil conductor pattern formed on the first surface of the first magnetic substrate;
A second magnetic substrate disposed on the first surface of the first magnetic substrate so as to sandwich the coil conductor pattern;
An integrated circuit substrate housed in a cavity provided on the second surface side of the first magnetic substrate, and connected to the coil conductor pattern via a through hole of the first magnetic substrate;
An input / output conductor pattern of the integrated circuit substrate formed on the second surface of the first magnetic substrate;
The cavity is filled with a sealing material containing a magnetic material to seal the integrated circuit board, and an input / output conductor pattern connected to the integrated circuit board is provided from the bottom surface to the top surface of the cavity. The output conductor pattern is sealed with the sealing material, connected to the outside by the input / output conductor pattern exposed on the upper surface, and further, the coil conductor between the first and second magnetic substrates. A magnetic device characterized in that a space between patterns is filled with the sealing material.
第1の面上にコイル用導体パターンが形成され、第2の面側にキャビティが設けられ、前記第2の面上に前記キャビティの底面から上面にかけて入出力用導体パターンが形成され、前記コイル用導体パターンと前記入出力用導体パターンとを接続するスルーホールと、封止材が通過可能な封止用ホールとを有する第1の磁性基板の、前記第2の面上の前記キャビティ内に、集積回路基板を搭載する工程と、
前記第1の磁性基板の第1の面上及び前記コイル用導体パターン上に、封止材が通過可能な充填用ホールを有する第2の磁性基板を重ねた状態で、前記封止用ホールと前記充填用ホールを介して供給される磁性材料を含有する封止剤により前記第1の磁性基板の第2の面上の前記キャビティ内の前記集積回路基板と前記上面を除く底面上の入出力用導体パターンとを封止すると共に、前記封止材を前記コイル用導体パターン間に充填する封止工程とを有することを特徴とする磁気デバイスの製造方法。 In a method of manufacturing a magnetic device in which an integrated circuit board and an inductance element connected to an output end thereof are integrated into a module,
A coil conductor pattern is formed on the first surface, a cavity is provided on the second surface side, an input / output conductor pattern is formed on the second surface from the bottom surface to the top surface of the cavity, and the coil In the cavity on the second surface of the first magnetic substrate having a through hole connecting the conductive pattern for input and the input / output conductive pattern and a sealing hole through which the sealing material can pass. Mounting the integrated circuit board; and
In a state where a second magnetic substrate having a filling hole through which a sealing material can pass is overlaid on the first surface of the first magnetic substrate and the conductor pattern for the coil , Input / output on the bottom surface excluding the integrated circuit substrate and the top surface in the cavity on the second surface of the first magnetic substrate by a sealant containing a magnetic material supplied through the filling hole And a sealing step of sealing the sealing material between the coil conductor patterns.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004221005A JP4472453B2 (en) | 2004-07-29 | 2004-07-29 | Ultra-compact power converter and magnetic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004221005A JP4472453B2 (en) | 2004-07-29 | 2004-07-29 | Ultra-compact power converter and magnetic device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006042538A JP2006042538A (en) | 2006-02-09 |
JP4472453B2 true JP4472453B2 (en) | 2010-06-02 |
Family
ID=35906903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004221005A Expired - Fee Related JP4472453B2 (en) | 2004-07-29 | 2004-07-29 | Ultra-compact power converter and magnetic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4472453B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102263495B (en) * | 2007-01-19 | 2012-10-10 | 株式会社村田制作所 | Magnetic substrate for DC-DC converter |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4721274B2 (en) * | 2005-11-25 | 2011-07-13 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | DC / DC converter |
JP2009176877A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Micro power supply module |
JP5154262B2 (en) * | 2008-02-26 | 2013-02-27 | 太陽誘電株式会社 | Electronic components |
JP5030024B2 (en) * | 2008-03-26 | 2012-09-19 | Tdk株式会社 | Electronic component mounting structure |
WO2012101858A1 (en) | 2011-01-25 | 2012-08-02 | 株式会社村田製作所 | Dc-dc convertor module and multilayer substrate |
JP5136732B1 (en) * | 2011-06-10 | 2013-02-06 | 株式会社村田製作所 | Multi-channel DC-DC converter |
JP6432460B2 (en) * | 2015-07-15 | 2018-12-05 | 株式会社村田製作所 | DC-DC converter |
-
2004
- 2004-07-29 JP JP2004221005A patent/JP4472453B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102263495B (en) * | 2007-01-19 | 2012-10-10 | 株式会社村田制作所 | Magnetic substrate for DC-DC converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006042538A (en) | 2006-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150084208A1 (en) | Connection member, semiconductor device, and stacked structure | |
JP4606849B2 (en) | Semiconductor chip package having decoupling capacitor and manufacturing method thereof | |
JP6950757B2 (en) | High frequency module | |
KR101090016B1 (en) | Electronic device | |
JPWO2011102561A1 (en) | Multilayer printed wiring board and manufacturing method thereof | |
JP2004274004A (en) | Microminiature power converter | |
JP2000331835A (en) | Laminated electronic part and circuit module | |
JP2008171965A (en) | Microminiature power converter | |
JP2002233140A (en) | Microminiature power converter | |
JP2004349457A (en) | Large-scale integrated circuit (lsi) package | |
JP6365696B2 (en) | module | |
JP4395166B2 (en) | Semiconductor device with built-in capacitor and manufacturing method thereof | |
JP4472453B2 (en) | Ultra-compact power converter and magnetic device | |
JP3649214B2 (en) | Ultra-compact power converter and manufacturing method thereof | |
JP3642688B2 (en) | Electronic components | |
JP2005167468A (en) | Electronic apparatus and semiconductor device | |
JP2002164658A (en) | Module board | |
WO2018051858A1 (en) | Electronic component | |
WO2018052081A1 (en) | High frequency module | |
JP2002134639A (en) | Package for high freaquency electronic component and high freaquency electronic component using it | |
JP2006102845A (en) | Functional element package, manufacturing method thereof, circuit module having functional element package and manufacturing method thereof | |
JP4582922B2 (en) | Electronic component device and manufacturing method thereof | |
JP3840187B2 (en) | Temperature compensated crystal oscillator | |
JP2006344631A (en) | Component built-in substrate | |
JP2002359343A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070409 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080731 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091124 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100302 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100303 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4472453 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |