JP5890148B2 - コイル内蔵基板および電子装置 - Google Patents

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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、フェライト基体と、フェライト基体内に設けられたコイル導体とを含んでいる。例えば、ＩＣ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。
特開2005−158975号公報
コイル内蔵基板のコイル導体における発熱およびコイル内蔵基板に実装されるＩＣ素子における発熱によって、ＩＣ素子の動作に影響が生じる可能性がある。したがって、コイル内蔵基板においては、コイル導体の特性を考慮しつつＩＣ素子およびコイル導体の放熱性を向上させる必要がある。
本発明の一つの態様によれば、コイル内蔵基板は、フェライト基体と、フェライト基体内に設けられたコイル導体と、フェライト基体の上面に設けられたＩＣ素子用導体層と、ＩＣ素子用導体層およびコイル導体に熱的に結合されておりフェライト基体の表面に熱を伝導するようにフェライト基体内に設けられている熱伝導経路とを含んでいる。熱伝導経路は、フェライト基体よりも低い比透磁率およびフェライト基体よりも高い熱伝導率を有する材料を含んでおり、コイル導体に対し全体が重なるように、コイル導体に沿って帯状に設けられている。
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ＩＣ素子用導体層上に実装された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は、フェライト基体と、フェライト基体内に設けられたコイル導体と、フェライト基体の上面に設けられたＩＣ素子用導体層と、ＩＣ素子用導体層およびコイル導体に熱的に結合されておりフェライト基体の下面に熱を伝導するようにフェライト基体内に設けられている熱伝導経路を含んでおり、熱伝導経路が、フェライト基体よりも低い比透磁率およびフェライト基体よりも高い熱伝導率を有する材料を含んでおり、コイル導体に対し全体が重なるように、コイル導体に沿って帯状に設けられていることによって、コイル導体の特性を向上させつつＩＣ素子およびコイル導体の放熱性を向上させることができる。
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と、コイル内蔵基板のＩＣ素子用導体層上に実装されたＩＣ素子とを含んでいることによって、コイル導体の特性が向上されておりかつＩＣ素子およびコイル導体における放熱性が向上されている。
本発明の第１の実施形態におけるコイル内蔵基板を示す分解斜視図である。 図１に示されたコイル内蔵基板の縦断面図である。 図１に示されたコイル内蔵基板の下面図である。 図２に示された電子装置の第１の変形例を示す縦断面図である。 図２に示された電子装置の第２の変形例を示す縦断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明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ＩＣ素子２とを含んでいる。コイル内蔵基板１は、フェライト基体11と、フェライト基体11内に設けられたコイル導体12および熱伝導経路13と、フェライト基体11の上面に設けられたＩＣ素子用導体層14と、フェライト基体11の下面に設けられた実装用導体層15とを含んでいる。図１において、コイル内蔵基板は、仮想のｘｙｚ空間内に設けられており、上方向とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。
フェライト基体11は、複数のフェライト層11ａ〜11ｅを含んでおり、複数のフェライト層11ａ〜11ｅは互いに積層されている。複数のフェライト層11ａ〜11ｅのうちフェライト基体11の表面部に位置するフェライト層11ａおよび11ｅを表面フェライト層11ａおよび11ｅといい、表面フェライト層11ａおよび11ｅの間に設けられたフェライト層11ｂ〜11ｄを介在フェライト層11ｂ〜11ｄという。フェライト基体11の材料例は、例えば、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４,ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ２
Ｏ４，ＳｒＦｅ２Ｏ４またはＣｕＦｅ２Ｏ４である。
コイル導体12は、平面的に複数回巻かれた形状を有している。図１および図２に示された例において、コイル導体12は、複数の層にわたって設けられており、複数の層に設けられたコイル導体12は、互いに電気的に接続されている。コイル導体12の材料例は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）または銀合金等である。
熱伝導経路３は、ＩＣ素子用導体層14およびコイル導体12に熱的に結合されており、フェライト基体11の下面に熱を伝導するようにフェライト基体11内に設けられている。図１および図２に示された例において、熱伝導経路３は、ＩＣ素子用導体層14およびコイル導体12に接している。熱伝導経路３は、フェライト基体11よりも低い比透磁率およびフェライト基体11よりも高い熱伝導率を有する材料を含んでいる。熱伝導経路３の材料例は、非磁性フェライト、アルミナまたは窒化アルミ等である。
ＩＣ素子用導体層14は、熱伝導経路３上に設けられており、実装用導体層15はフェライト基体11の下面に設けられている。図１および図２等において構成の一部が省略されているが、ＩＣ素子用導体層14はコイル導体12に電気的に接続されており、コイル導体12は実装用導体層15に電気的に接続されている。
ＩＣ素子２は、コイル内蔵基板１のＩＣ素子用導体層14に実装されており、コイル導体２に電気的に接続されている。
本実施形態のコイル内蔵基板１において、コイル導体12およびＩＣ素子用導体層14に熱的に結合された熱伝導経路３が、フェライト基体11よりも低い比透磁率およびフェライト基体11よりも高い熱伝導率を有する材料を含んでいることによって、コイル導体12の特性を向上させつつＩＣ素子２およびコイル導体12の放熱性を向上させることができる。さらに詳細には、本実施形態のコイル内蔵基板１において、フェライト基体11よりも低い比透磁率を有する熱伝導経路13がコイル導体12の上方及び下方に設けられていることによって、コイル導体12の周りに発生する磁束による磁気飽和が起こりにくくなり、コイル導体12
の重畳特性を向上させることができる。また、本実施形態のコイル内蔵基板１において、フェライト基体11よりも高い熱伝導率を有する熱伝導経路13がコイル導体12およびＩＣ素子用導体層14に熱的に結合されていることによって、コイル導体12およびＩＣ素子用導体層14における放熱性が向上されている。図２において、ＩＣ素子用導体層14およびコイル導体12における熱の伝導がブロック矢印によって模式的に示されている。
図２等に示された構成の第１の変形例について図４を参照して説明する。図２等に示された構成において、熱伝送経路13の幅がコイル導体12の幅と同じであることに対して、第１の変形例において、熱伝送経路13の幅はコイル導体12の幅よりも狭い。熱伝送経路13の幅およびコイル導体12の幅とは、図４における部分拡大図において示されているように、縦断面図における熱伝送経路13およびコイル導体12それぞれの横方向の長さのことをいう。第１の変形例において、熱伝送経路13の幅がコイル導体12の幅よりも狭いことによって、図２等に示された構成に比べて、コイル導体12の周りのフェライト基体11の量を多くすることができ、コイル導体12のインダクタンス値を増大させることができる。
図２等に示された構成の第２の変形例について図５を参照して説明する。図２等に示された構成において、熱伝送経路13の幅がコイル導体12の幅と同じであることに対して、第２の変形例において、熱伝送経路13の幅はコイル導体12の幅よりも広い。第２の変形例において、熱伝送経路13の幅がコイル導体12の幅よりも広いことによって、図２等に示された構成に比べて、ＩＣ素子２およびコイル導体12における放熱性を向上させることができる。
本実施形態の電子装置は、コイル内蔵基板１と、コイル内蔵基板１のＩＣ素子用導体層14上に実装されたＩＣ素子２とを含んでいることによって、コイル導体12の特性が向上されておりかつＩＣ素子２およびコイル導体12における放熱性が向上され、ＩＣ素子２の動作特性が向上されている。
１ コイル内蔵基板
11 フェライト基体
11ａ〜11ｂ フェライト層
12 コイル導体
13 熱伝導経路
14 ＩＣ素子用導体層
15 実装用導体層
２ ＩＣ素子

Claims (4)

  1. フェライト基体と、
    該フェライト基体内に設けられたコイル導体と、
    前記フェライト基体の上面に設けられたＩＣ素子用導体層と、
    前記ＩＣ素子用導体層および前記コイル導体に熱的に結合されており、前記フェライト基体の下面に熱を伝導するように前記フェライト基体内に設けられている熱伝導経路とを備えており、
    該熱伝導経路が、前記フェライト基体よりも低い比透磁率および前記フェライト基体よりも高い熱伝導率を有する材料を含んでおり、前記コイル導体に対し全体が重なるように、前記コイル導体に沿って帯状に設けられていることを特徴とするコイル内蔵基板。
  2. 前記熱伝導経路の幅が前記コイル導体の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１記載のコイル内蔵基板。
  3. 前記熱伝導経路の幅が前記コイル導体の幅よりも広いことを特徴とする請求項１記載のコイル内蔵基板。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコイル内蔵基板と、
    該コイル内蔵基板の前記ＩＣ素子用導体層上に実装されたＩＣ素子とを備えていることを特徴とする電子装置。
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