JP6017926B2

JP6017926B2 - Coil-embedded substrate and electronic device

Info

Publication number: JP6017926B2
Application number: JP2012241965A
Authority: JP
Inventors: 哲也岡元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: JP2014093366A

Description

本発明は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられるコイル内蔵基板に関するものである。 The present invention relates to a coil built-in substrate used for a DC-DC converter, for example.

例えば携帯電話等に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ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、基体と、基体内に設けられたコイル導体とを有している。コイル内蔵基板の上面にはＩＣ素子が実装される場合がある。 For example, a substrate with a built-in coil is used in a DC-DC converter or the like mounted on a mobile phone or the like. The coil built-in substrate has a base and a coil conductor provided in the base. An IC element may be mounted on the upper surface of the coil built-in substrate.

特開2005−158975号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-158975

コイル内蔵基板の上面に実装されたＩＣ素子は、実動作時において、熱を発生し、ＩＣ自身が発生した熱によってＩＣ素子の動作特性が低下する可能性があった。 The IC element mounted on the upper surface of the coil-embedded substrate generates heat during actual operation, and there is a possibility that the operating characteristics of the IC element may deteriorate due to the heat generated by the IC itself.

本発明の一つの態様によれば、コイル内蔵基板は、基体と、基体の内部に設けられたコイルとを含んでいる。コイルは、複数のコイル導体から成り、複数のコイル導体のそれぞれは、上下方向に重なるように配置されており互いに複数のビア導体によって電気的に接続された複数の導体層から成る。平面透視において、複数のビア導体は、基体において偏在するように配置されている。 According to one aspect of the present invention, the coil-embedded substrate includes a base body and a coil provided inside the base body. The coil includes a plurality of coil conductors, and each of the plurality of coil conductors includes a plurality of conductor layers that are arranged so as to overlap in the vertical direction and are electrically connected to each other by a plurality of via conductors. In planar perspective, the plurality of via conductors are arranged so as to be unevenly distributed in the base body.

本発明の一つの態様によれば、コイル内蔵基板は、コイル内蔵基板は、基体と、基体の内部に設けられたコイルとを含んでいる。コイルは、複数のコイル導体から成り、複数のコイル導体のそれぞれは、上下方向に重なるように配置されており互いに複数のビア導体によって電気的に接続された複数の導体層から成る。平面透視において、複数のビア導体は、基体において偏在するように配置されていることによって、例えば複数のビア導体が偏在されている部分の直上にＩＣ素子が実装される場合には、ＩＣ素子の放熱性を向上させた電子装置を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, the coil-embedded substrate includes a base body and a coil provided inside the base body. The coil includes a plurality of coil conductors, and each of the plurality of coil conductors includes a plurality of conductor layers that are arranged so as to overlap in the vertical direction and are electrically connected to each other by a plurality of via conductors. In the planar perspective, the plurality of via conductors are arranged so as to be unevenly distributed in the base. For example, when an IC element is mounted immediately above a portion where the plurality of via conductors are unevenly distributed, An electronic device with improved heat dissipation can be realized.

本発明の実施形態における電子装置の模式的な斜視図を示している。1 shows a schematic perspective view of an electronic device according to an embodiment of the present invention. 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を示している。FIG. 2 is a perspective plan view of a coil built-in substrate in the electronic device shown in FIG. 1. 図１に示された電子装置の他の構造例を示す模式的な斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing another example structure of the electronic device shown in FIG. 1. 図３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を示している。FIG. 4 is a plan perspective view of a coil built-in substrate in the electronic device shown in FIG. 3. 図３に示された電子装置の回路図を示している。FIG. 4 shows a circuit diagram of the electronic device shown in FIG. 3. 図３に示された電子装置におけるコイル１２の説明図である。It is explanatory drawing of the coil 12 in the electronic apparatus shown by FIG.

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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の実施形態における電子装置は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられるものである。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の上面に実装されたＩＣ素子２とを含んでいる。 The electronic device according to the embodiment of the present invention is used for a DC-DC converter, for example. The electronic device of the present embodiment includes a coil built-in substrate 1 and an IC element 2 mounted on the upper surface of the coil built-in substrate 1.

図１に示されているように、コイル内蔵基板１は、基体11と、基体11の内部に設けられたコイル12とを含んでいる。 As shown in FIG. 1 , the coil-embedded substrate 1 includes a base body 11 and a coil 12 provided inside the base body 11.

基体11は、ＩＣ素子２の実装領域を含む上面を有している。基体11は、例えば、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４，ＭｎＦｅ_２Ｏ_４，ＦｅＦｅ_２Ｏ_４，ＣｏＦｅ_２Ｏ_４,ＮｉＦｅ_２Ｏ_４，ＢａＦ
ｅ_２Ｏ_４，ＳｒＦｅ_２Ｏ_４またはＣｕＦｅ_２Ｏ_４等のフェライト材料から成る。 The base 11 has an upper surface including the mounting area of the IC element 2. The substrate 11 is, for example, ZnFe ₂ O ₄ , MnFe ₂ O ₄ , FeFe ₂ O ₄ , CoFe ₂ O ₄ , NiFe ₂ O ₄ , BaF.
consisting of _{_{_{e 2 O 4, SrFe 2 O}}} 4 or CuFe ₂ O ₄ ferrite material or the like.

コイル12は、複数のコイル導体12ａ〜12ｃによって構成されており、複数のコイル導体12ａ〜12ｃは、上下方向に配置されており、互いに重なるように設けられている。複数のコイル導体12ａ〜12ｃは、互いに端部において電気的に接続されている。図１において、複数のコイル導体12ａ〜12ｃの電気的接続が一点鎖線によって模式的に示されている。複数のコイル導体12ａ〜12ｃの電気的接続は、基体11内に設けられたビア導体によって行われている。 The coil 12 is composed of a plurality of coil conductors 12a to 12c, and the plurality of coil conductors 12a to 12c are arranged in the vertical direction and are provided so as to overlap each other. The plurality of coil conductors 12a to 12c are electrically connected to each other at the end portions. In FIG. 1, the electrical connection of the plurality of coil conductors 12a to 12c is schematically shown by a one-dot chain line. The plurality of coil conductors 12 a to 12 c are electrically connected by via conductors provided in the base 11.

コイル12は、連続的に電気的に接続された複数のコイル導体12ａ〜12ｃによって、上下方向に形成されたスパイラルコイルとなっている。コイル12は、ＩＣ素子２に電気的に接続されているとともに、基体11の下面に設けられた外部端子に電気的に接続されている。 The coil 12 is a spiral coil formed in the vertical direction by a plurality of coil conductors 12a to 12c that are continuously electrically connected. The coil 12 is electrically connected to the IC element 2 and is also electrically connected to an external terminal provided on the lower surface of the base 11.

複数のコイル導体12ａ〜12ｃのそれぞれは、互いに重なるように上下方向に配置された複数の導体層によって構成されている。図１における部分拡大図に示されているように、例えばコイル導体12ａは、互いに重なるように上下方向に配置された複数の導体層12ａ_１および12ａ_２によって構成されている。 Each of the plurality of coil conductors 12a to 12c is constituted by a plurality of conductor layers arranged in the vertical direction so as to overlap each other. As shown in the partial enlarged view in FIG. 1, for example, coil conductors 12a is constituted by a plurality of conductor layers 12a ₁ and 12a ₂ which are arranged in the vertical direction so as to overlap each other.

複数のコイル導体12ａ〜12ｃを構成する複数の導体層は、例えば銀等の導電材料から成る。 The plurality of conductor layers constituting the plurality of coil conductors 12a to 12c are made of a conductive material such as silver, for example.

複数のコイル導体12ａ〜12ｃを構成する複数の導体層は、互いに複数のビア導体12ｄによって電気的に接続されている。例えばコイル導体12ａを構成する複数の導体層12ａ_１および12ａ_２は、複数のビア導体12ｂによって電気的に接続されている。コイル導体12ｂおよび12ｃにおいても、それらを構成する複数の導体層が互いにビア導体によって電気的に接続されている。 The plurality of conductor layers constituting the plurality of coil conductors 12a to 12c are electrically connected to each other by a plurality of via conductors 12d. For example, the plurality of conductor layers 12a ₁ and 12a ₂ constituting the coil conductor 12a are electrically connected by a plurality of via conductors 12b. Also in the coil conductors 12b and 12c, a plurality of conductor layers constituting them are electrically connected to each other by via conductors.

コイル導体12ａ〜12ｃが複数の導体層（例えばコイル導体12ａであれば複数の導体層12ａ_１および12ａ_２）によって構成されていることによって、設計上、導体層の幅および厚みに制限がある場合にも、コイル導体12ａ〜12ｃの電気抵抗値を低減させることができる。 By coil conductor 12a~12c is constituted by a plurality of conductor layers (e.g., if the coil conductor 12a a plurality of conductor layers 12a ₁ and 12a _2), on the design, if there is a limit to the width and thickness of the conductor layer In addition, the electrical resistance values of the coil conductors 12a to 12c can be reduced.

図２に示されているように、平面透視において、複数のビア導体12ｄは、基体11のある特定の部分に偏在して設けられている。コイル内蔵基板１は、このように偏在して設けられた複数のビア導体12ｄを有していることによって、ある特定の部分における放熱性が向上されており、ある特定の部分における発熱量が多い電子装置において、その発生された熱を効率的に取り除くことが可能となる。 As shown in FIG. 2, the plurality of via conductors 12 d are provided unevenly on a specific portion of the base 11 in a plan view. Since the coil-embedded substrate 1 has the plurality of via conductors 12d provided in this way, heat dissipation in a specific part is improved, and a large amount of heat is generated in the specific part. In the electronic device, the generated heat can be efficiently removed.

例えば、複数のビア導体12ｄは、基体11においてＩＣ素子２の実装領域11ａに偏在して設けられている。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、ＩＣ素子２によって発生された熱を効率的に取り除くことができ、動作信頼性が向上された電
子装置を実現することができる。 For example, the plurality of via conductors 12 d are provided unevenly in the mounting region 11 a of the IC element 2 in the base 11. Since the coil-embedded substrate 1 has such a configuration, the heat generated by the IC element 2 can be efficiently removed, and an electronic apparatus with improved operational reliability can be realized. .

図１および図２に示されたコイル内蔵基板１は、基体11の上面においてＩＣ素子２の実装領域11ａが部分的に設けられており、コイル12とＩＣ素子２の実装領域11ａが部分的に重なっているものである。このようなコイル12とＩＣ素子２の実装領域11ａが部分的に重なっている構造において、複数のビア導体12ｄがＩＣ素子２の実装領域11ａに偏在して設けられていることによって、ＩＣ素子２によって発生された熱を効率的に取り除くことができ、動作信頼性が向上された電子装置を実現することができる。 In the coil-embedded substrate 1 shown in FIGS. 1 and 2, the mounting area 11a for the IC element 2 is partially provided on the upper surface of the base 11, and the mounting area 11a for the coil 12 and the IC element 2 is partially provided. It is something that overlaps. In such a structure in which the coil 12 and the mounting area 11a of the IC element 2 partially overlap each other, the plurality of via conductors 12d are provided unevenly in the mounting area 11a of the IC element 2, whereby the IC element 2 Thus, it is possible to efficiently remove the heat generated by the electronic device and to realize an electronic device with improved operational reliability.

ここからは、ＩＣ素子２の実装領域11ａが基体11の上面のほぼ全体を占めているような構造に関して図３および図４を参照して説明する。 From now on, a structure in which the mounting region 11a of the IC element 2 occupies almost the entire upper surface of the base 11 will be described with reference to FIGS.

図３および図４に示されているように、平面透視において、複数のビア導体12は、ＩＣ素子２の実装領域11ａ内におけるある特定の部分に重なる位置に偏在するように配置されている。このような構成によって、ＩＣ素子２のある特定の部分の発熱量が多い場合にも、その特定部分において発生された熱を効率的に取り除くことができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of via conductors 12 are arranged so as to be unevenly distributed at a position overlapping a specific portion in the mounting region 11 a of the IC element 2 in a plan view. With such a configuration, even when a specific part of the IC element 2 generates a large amount of heat, heat generated in the specific part can be efficiently removed.

図３および図４に示された構造において、複数のビア導体12は、ＩＣ素子２の発熱領
域２ａに重なる位置に偏在するように配置されている。このような構成によって、ＩＣ素子２の放熱性を向上させた電子装置を実現することができる。 In the structure shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of via conductors 12 are arranged to be unevenly distributed at positions overlapping the heat generating region 2 a of the IC element 2. With such a configuration, an electronic device with improved heat dissipation of the IC element 2 can be realized.

ここでいう「ＩＣ素子の発熱領域」とは、例えば、ＩＣ素子２内の出力バッファ２ｂが設けられている領域である。このＩＣ素子２の発熱領域は、例えば、コイル導体12につながるパッド２ｃの辺りに存在する。 Here, the “heat generation region of the IC element” is, for example, a region where the output buffer 2b in the IC element 2 is provided. The heat generation region of the IC element 2 exists, for example, around the pad 2 c connected to the coil conductor 12.

図５に示されているように、出力バッファ２ｂは、コイル導体12に電流を供給するための回路要素であり、コイル導体12に電気的に接続されているパッド２ｃに電気的に接続された出力ノードを有している。 As shown in FIG. 5, the output buffer 2 b is a circuit element for supplying current to the coil conductor 12, and is electrically connected to a pad 2 c that is electrically connected to the coil conductor 12. Has an output node.

本実施形態におけるコイル内蔵基板１において、コイル導体12ａ〜12ｃは、上下方向に重なるように配置されており互いに複数のビア導体12ｄによって電気的に接続された複数の導体層（例えばコイル導体12ａであれば複数の導体層12ａ_１および12ａ_２）によって構成されており、平面透視において、複数のビア導体12ｄが、ＩＣ素子２の発熱領域２ａに重なる位置に偏在するように配置されている場合は、ある特定の発明領域を有するＩＣ素子２の放熱性を向上させた電子装置を実現することができる。 In the coil-embedded substrate 1 according to the present embodiment, the coil conductors 12a to 12c are arranged so as to overlap in the vertical direction and are electrically connected to each other by a plurality of via conductors 12d (for example, coil conductors 12a). If there is a plurality of conductor layers 12a ₁ and 12a ₂ ), the plurality of via conductors 12d are arranged so as to be unevenly distributed at positions overlapping with the heat generation region 2a of the IC element 2 in a plan view. An electronic device with improved heat dissipation of the IC element 2 having a specific invention area can be realized.

なお、図６において、複数のビア導体12ｄが偏在して密集している部分を符号12ｅを付して破線によって示されているが、その密集部分12ｅが上下方向において重なるように配置されているとよい。これは、ＩＣ素子２の発熱領域２ａによって発生された熱がコイル内蔵基板１内を下方へ伝導されやすくなり、ＩＣ素子２の効率的な放熱を行うことが可能となる。 In FIG. 6, a portion where a plurality of via conductors 12d are unevenly distributed and dense is indicated by a broken line with reference numeral 12e, but the dense portions 12e are arranged so as to overlap in the vertical direction. Good. This makes it easier for the heat generated by the heat generating region 2a of the IC element 2 to be conducted downward in the coil-embedded substrate 1, and the IC element 2 can be efficiently radiated.

１コイル内蔵基板
11 基体
12 コイル
12ａ〜12ｃコイル導体
12ａ_１，12ａ_２導体層
12ｄビア導体
２ＩＣ素子
２ａ発熱領域 1 Coil-embedded substrate
11 Substrate
12 coils
12a-12c Coil conductor
12a ₁ , 12a ₂ conductor layers
12d Via conductor 2 IC element 2a Heat generation area

Claims

A substrate;
A coil provided inside the substrate,
The coil is composed of a plurality of coil conductors,
Each of the plurality of coil conductors is composed of a plurality of conductor layers arranged so as to overlap in the vertical direction and electrically connected to each other by a plurality of via conductors,
The substrate with a built-in coil, wherein the plurality of via conductors are arranged so as to be unevenly distributed in the base body in a plan view.

2. The coil-embedded substrate according to claim 1, wherein the plurality of via conductors are arranged so as to be unevenly distributed in a mounting region of the IC element in the base body in a plan view.

The coil-embedded substrate according to claim 1,
Mounted on the upper surface of the coil-embedded substrate, and an IC element electrically connected to the coil conductor,
The electronic device, wherein the plurality of via conductors are arranged so as to be unevenly distributed immediately below the IC element.

In plane perspective,
The electronic device according to claim 3 , wherein the plurality of via conductors are arranged so as to be unevenly distributed at positions overlapping with a heat generation region of the IC element.