JP6508434B2 - 基板モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、内部にコイル導体が形成されたフェライト基板と、該フェライト基板の第1主面に実装された実装型電子部品とを含むフェライト基板モジュールに関する。
従来、基板と実装型電子部品とを有するモジュールが各種提案されている。例えば、特許文献1に記載のモジュールは、誘電体基板と実装型電子部品とを備える。実装型電子部品は、誘電体基板の表面に実装されている。誘電体基板の表面側は、封止部材によって覆われている。誘電体基板の側面と封止部材の側面および表面(誘電体基板と反対側の面)は、金属膜に覆われている。誘電体基板は、側面から露出する複数の電極を備える。これらの電極は、金属膜に接続されている。
また、特許文献2に記載の部品内蔵モジュールは、積層体、内蔵型電子部品、および、実装型電子部品を備える。内蔵型部品は、積層体に内蔵されている。実装型電子部品は、積層体の表面に実装されている。積層体の表面側は、封止部材によって覆われている。積層体の側面と封止部材の側面および表面(積層体と反対側の面)は、金属膜に覆われている。積層体には、側面に露出する電極、および、平面視して半円状のインナービアが形成されている。これら側面に露出する電極および半円状のインナービアは、金属膜に接続されている。
特許第5402482号明細書 特開2009−4584号公報
しかしながら、特許文献1に記載の構成をフェライト基板に適用した場合、側面から露出して金属膜に接続する電極パターンを、フェライト基板内に形成することになる。この場合、金属膜と基準電位(グランド電位)との間に、当該電極パターンによる寄生インダクタンスが生じ、金属膜が、安定した基準電位(グランド電位)を得られなくなってしまう。
また、特許文献2に記載の構成をフェライト基板に適用し、フェライト基板におけるインナービアの厚み方向の位置とコイル導体パターンの厚み方向の位置とが重なる場合には、次の問題が生じる。
積層体の形状を大きくせずに、小型化を優先する場合、コイル導体パターンの幅を小さくする、または、コイル導体パターンによって形成される螺旋形のコイルの開口面積を小さくしなければならない。これにより、コイルの特性が低下する。一方、コイルの特性を優先する場合、インナービアが形成される領域分、積層体の平面面積が大きくなり、積層体が大型化してしまう。
したがって、本発明の目的は、コイルの特性やグランド特性を含む電気的特性に優れ、且つ、小型のフェライト基板モジュールを提供することにある。
本発明のフェライト基板モジュールは、フェライト基板、実装型電子部品、および、外面導体を備える。フェライト基板は、互いに対向する第1主面および第2主面と、第1主面と第2主面を連接する側面とを有し、第1主面を備え、第2主面に端子導体を備える。実装型電子部品は、部品実装用ランド導体に実装されている。外面導体は、フェライト基板の第1主面側および側面を覆っている。
フェライト基板は、コイルが形成された磁性体層と、該磁性体層を挟んで配置された第1非磁性体層および第2非磁性体層と、を備える。第1非磁性体層の磁性体層と反対側の面がフェライト基板の第1主面であり、第2非磁性体層の磁性体層と反対側の面がフェライト基板の第2主面である。
さらに、フェライト基板は、第2主面側凹部、および、第2主面側配線導体を備える。第2主面側凹部は、第2主面と側面とに開口し、第2主面に直交する方向に視て非直線状の内壁面を有する。第2主面側配線導体は、第2非磁性体層に設けられている。第2主面側配線導体は、端子導体に接続され、第2主面側凹部の内壁面に露出する。外面導体は、第2主面側凹部の内壁面に形成され、第2主面側配線導体に接続されている。
この構成では、第2主面側配線導体と外面導体との接続面積が大きくなり、第2主面側配線導体によって接続される端子導体と外面導体との間の接続抵抗が低くなる。したがって、例えば、外面導体に接続する端子導体が基準電位を構成する場合に、外面導体による基準電位(例えば、グランド電位)が安定する。すなわち、フェライト基板の第1主面側に実装された実装型電子部品に対する基準電位が安定する。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であることが好ましい。
さらに、フェライト基板は、第1主面側凹部、および、第1主面側配線導体を備える。第1主面側凹部は、第1主面と側面とに開口し、第1主面に直交する方向に視て、非直線状の内壁面を有する。第1主面側配線導体は、第1非磁性体層に設けられている。第1主面側配線導体は、部品実装用ランド導体に接続され、第1主面側凹部の内壁面に露出している。外面導体は、第1主面側凹部の内壁面に形成され、第1主面側配線導体に接続されている。
この構成では、第1主面側配線導体と外面導体との接続面積が大きくなり、フェライト基板の第1主面側に実装された実装型電子部品に対する基準電位がさらに安定する。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であることが好ましい。第2非磁性体層の線膨張係数は、磁性体層の線膨張係数よりも小さい。
この構成では、フェライト基板の抗折強度が向上する。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であることが好ましい。第2主面側配線導体は、第2非磁性体層と磁性体層との界面に配置されている。
この構成では、第2主面側配線導体の延性によって、磁性体層の線膨張係数と第2非磁性体層の線膨張係数との差による応力が緩和し、クラックが抑制される。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、第2配線導体における内壁面へ露出する端部に接続し、フェライト基板の厚み方向に所定の長さを有する配線補助導体を備えることが好ましい。
この構成では、内壁面におけるフェライト基板内の導体パターンと外面導体との接続面積が大きくなる。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であることが好ましい。第2主面側配線導体は、端子導体に接続する側の端部を含む第1部分と、第2主面側凹部の内壁面に露出する第2部分と、を有する。第2部分は、第1部分よりも延性が低い。
この構成では、複数のフェライト基板モジュールが一体形成されたマザー積層体を分割して、各フェライト基板モジュールを個片化する時に、分割性が向上する。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、第1部分は、Agを主成分とした材料であり、第2部分は、Agを主成分とする材料に添加物が加えられた材料であるとよい。
この構成では、第2主面側配線導体の材料の具体例を示しており、第1部分および第2部分をこの構成とすることによって、上述の第2主面側配線導体の延性と分割性とが容易に実現される。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、添加物の線膨張係数は、フェライト基板を構成する材料の線膨張係数と同等または小さいことが好ましい。
この構成では、上述のクラックがより効果的に抑制される。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、添加物の融点は、Agの融点よりも高いことが好ましい。
この構成では、上述の分割性が容易に実現される。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であってもよい。フェライト基板モジュールは、上述の構成のフェライト基板、実装型電子部品、および、外面導体を備える。フェライト基板モジュールは、第1主面側凹部、および、第1主面側配線導体を備える。第1主面側凹部は、フェライト基板の第1主面と側面とに開口し、第1主面に直交する方向に視て、非直線状の内壁面を有する。第1主面側配線導体は、第1非磁性体層に設けられ、部品実装用ランド導体に接続され、第1主面側凹部の内壁面に露出する。外面導体は、第1主面側凹部の内壁面に形成され、第1主面側配線導体に接続されている。
この構成では、第1主面側配線導体と外面導体との接続面積が大きくなり、フェライト基板の第1主面側に実装された実装型電子部品に対する基準電位が安定する。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であることが好ましい。第1非磁性体層の線膨張係数は、磁性体層の線膨張係数よりも小さい。
この構成では、フェライト基板の抗折強度が向上する。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であることが好ましい。第1主面側配線導体は、第1非磁性体層と磁性体層との界面に配置されている。
この構成では、第1主面側配線導体の延性によって、磁性体層の線膨張係数と第1非磁性体層の線膨張係数との差によるクラックが抑制される。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、第1配線導体における内壁面へ露出する端部に接続し、フェライト基板の厚み方向に所定の長さを有する配線補助導体を備えることが好ましい。
この構成では、内壁面におけるフェライト基板内の導体パターンと外面導体との接続面積が大きくなる。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、次の構成であることが好ましい。第1主面側配線導体は、部品実装用ランド導体に接続する側の端部を含む第3部分と、第1主面側凹部の内壁面に露出する第4部分と、を有する。第4部分は、第3部分よりも延性が低い。
この構成では、複数のフェライト基板モジュールが一体形成されたマザー積層体を分割して、各フェライト基板モジュールを個片化する時に、分割性が向上する。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、第3部分は、Agを主成分とした材料であり、第4部分は、Agを主成分とする材料に添加物が加えられた材料であるとよい。
この構成では、第1主面側配線導体の材料の具体例を示しており、第3部分および第4部分をこの構成にすることによって、上述の第1主面側配線導体の延性と分割性とが容易に実現される。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、添加物の線膨張係数は、フェライト基板を構成する材料の線膨張係数と同等または小さいことが好ましい。
この構成では、上述のクラックがより効果的に抑制される。
また、この発明のフェライト基板モジュールでは、添加物の融点は、Agの融点よりも高いことが好ましい。
この構成では、上述の分割性が容易に実現される。
この発明によれば、電気的特性に優れ、且つ、小型のフェライト基板モジュールを実現できる。
本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールの凹部の拡大斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールが適用される電源回路例を示す概略回路図である。 本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールの製造方法を示すフローチャートである。 (A)、(B)、(C)は、製造過程の構成を示す側面断面図である。 (A)、(B)は、製造過程の構成を示す側面断面図であり、(C)、(D)は、マザー積層体状態での凹部を拡大した平面断面図である。 本発明のフェライト基板モジュールの第2態様の凹部の拡大斜視図である。 本発明のフェライト基板モジュールの第3態様の凹部の拡大斜視図である。 本発明のフェライト基板モジュールの第4態様の凹部の拡大斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るフェライト基板モジュールの凹部の拡大斜視図である。 (A)、(B)、(C)は、製造過程の構成を示す側面断面図であり、(D)は、マザー積層体状態での凹部を拡大した平面断面図である。 本発明の第3の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。 本発明の第4の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。 (A)、(B)は、製造過程の構成を示す側面断面図である。
本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールについて、図を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールの凹部の拡大斜視図である。図2は、図1における太矢印の方向に視た拡大斜視図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールが適用される電源回路例を示す概略回路図である。
図1に示すように、フェライト基板モジュール10は、フェライト基板20、封止樹脂30、実装型電子部品51、52、および、外面導体60を備える。
フェライト基板20は、平面視して矩形、すなわち、直方体形状である。言い換えれば、フェライト基板20は、互いに対向する第1主面203、第2主面204を備え、さらに、当該第1主面203と第2主面204とを連接させる第1側面201および第2側面202を有する。
フェライト基板20は、磁性体層21、22、非磁性体層23、24、25を備える。非磁性体層23は、省略することも可能であるが、設けることによってコイルの直流重畳特性を向上できる。
磁性体層21、22は、本発明の「磁性体層」に対応し、非磁性体層24は、本発明の「第1非磁性体層」に対応し、非磁性体層25は、本発明の「第2非磁性体層」に対応する。
磁性体層21と磁性体層22とは、非磁性体層23を挟んで積層されている。非磁性体層24は、磁性体層21における非磁性体層23への当接面と反対側の面に当接している。非磁性体層25は、磁性体層22における非磁性体層23への当接面と反対側の面に当接している。言い換えれば、フェライト基板20は、厚み方向に沿って、非磁性体層24、磁性体層21、非磁性体層23、磁性体層22、および、非磁性体層25の順に積層されている。
この構成において、フェライト基板20における非磁性体層24側の外面(厚み方向に直交する面)が、フェライト基板20の第1主面203であり、フェライト基板20における非磁性体層25側の外面(厚み方向に直交する面)が、フェライト基板20の第2主面204である。
フェライト基板20には、第1凹部211と第2凹部212とが設けられている。第1凹部211と第2凹部212とが、本発明の「第2主面側凹部」に対応する。
図1、図2に示すように、第1凹部211は、フェライト基板20における第2主面204と第1側面201との双方から凹んだ形状であり、フェライト基板20における第2主面204と第1側面201とが接続する稜CR21の一部が欠けた形状である。図2に示すように、第1凹部211は、フェライト基板20における非磁性体層25を厚み方向の貫通し、磁性体層22における非磁性体層25側の面から磁性体層22を所定深さ凹ませる形状である。さらに、図2に示すように、第1凹部211における第2主面204に直交する内壁面221は、非直線状である。すなわち、第1凹部211は、フェライト基板20の第2主面204と第1側面201とに開口し、第2主面204に直交する方向に視て、非直線状の内壁面221を有する。具体的に図2の態様では、内壁面221は、所定の径を有する曲面である。
第2凹部212は、フェライト基板20における第2主面204と第2側面202との双方から凹んだ形状であり、フェライト基板20における第2主面204と第2側面202とが交差する稜CR22の一部が欠けた形状である。第2凹部212の形状は、第1凹部211と同じであり、フェライト基板20における非磁性体層25を厚み方向に貫通し、磁性体層22における非磁性体層25側の面から磁性体層22を所定深さ凹ませる形状である。さらに、第2凹部212における第2主面204に直交する内壁面222は、非直線状である。すなわち第2凹部212は、フェライト基板20の第2主面204と第2側面202とに開口し、第2主面204に直交する方向に視て、非直線状の内壁面222を有する。具体的には、内壁面222は、所定の径を有する曲面である。
磁性体層21、22および非磁性体層23で構成される積層部には、コイル401が形成されている。コイル401は、複数のコイル導体と複数の層間接続導体を備える。コイル導体は、巻回形、すなわち、周上の一部を切り欠いた環状である。複数のコイル導体は、フェライト基板20の磁性体層21、22における厚み方向の異なる位置に形成されており、これら複数のコイル導体は、磁性体層21、22、および、非磁性体層23に形成された層間接続導体(図示を省略している。)によって、1本の導体となるように接続されている。この構成によって、コイル401は、フェライト基板20を平面視して中央に開口部を有し、厚み方向を軸方向とする螺旋形の導体として実現されている。
非磁性体層24には、部品実装用ランド導体441、442、配線導体451、452、および、層間接続導体461、462が形成されている。配線導体451、452が、本発明の「第1主面側配線導体」に対応する。
部品実装用ランド導体441、442は、非磁性体層24における磁性体層21への当接面と反対側の面に形成されている。すなわち、部品実装用ランド導体441、442は、フェライト基板20の第1主面203に形成されている。部品実装用ランド導体441には、実装型電子部品51が実装されている。部品実装用ランド導体442には、実装型電子部品52が実装されている。
配線導体451は、非磁性体層24と磁性体層21との界面に形成されている。配線導体451の一方端付近は、層間接続導体461を介して、部品実装用ランド導体441に接続されている。配線導体451の他方端は、フェライト基板20の第1側面201に露出している。言い換えれば、配線導体451の他方端の端面は、フェライト基板20の第1側面201に対して面一になっている。
配線導体452は、非磁性体層24と磁性体層21との界面に形成されている。配線導体452の一方端付近は、層間接続導体462を介して、部品実装用ランド導体442に接続されている。配線導体452の他方端は、フェライト基板20の第2側面202に露出している。言い換えれば、配線導体452の他方端の端面は、フェライト基板20の第2側面202に対して面一になっている。
非磁性体層25には、端子導体411、412、配線導体421、422、および、層間接続導体431、432が形成されている。配線導体421、422が、本発明の「第2主面側配線導体」に対応する。
端子導体411、412は、非磁性体層25における磁性体層22への当接面と反対側の面に形成されている。すなわち、端子導体411、412は、フェライト基板20の第2主面204に形成されている。端子導体411、412は、基準電位用の端子導体、例えば、グランド(接地)用の端子導体である。
配線導体421は、非磁性体層25と磁性体層22との界面に形成されている。配線導体421の一方端付近は、層間接続導体431を介して、端子導体411に接続されている。配線導体421の他方端は、凹部211の内壁面221の曲面に露出している。言い換えれば、配線導体421の他方端の端面は、曲面に沿った形状になっている。このような構成とすることによって、配線導体421の端面が第1側面201と面一になる態様と比較して、配線導体421の他方端の端面の面積は、大きくなる。
配線導体422は、非磁性体層25と磁性体層22との界面に形成されている。配線導体422の一方端付近は、層間接続導体432を介して、端子導体412に接続されている。配線導体422の他方端は、凹部212の内壁面222の曲面に露出している。言い換えれば、配線導体422の他方端の端面は、曲面に沿った形状になっている。このような構成とすることによって、配線導体422の端面が第2側面202と面一になる態様と比較して、配線導体422の他方端の端面の面積は、大きくなる。
封止樹脂30は、フェライト基板20の第1主面203と実装型電子部品51、52とを覆っている。
外面導体60は、封止樹脂30におけるフェライト基板20に当接する面と反対側の面(フェライト基板モジュール10としての表面)、封止樹脂30の側面、フェライト基板20の第1側面201と第2側面202とを含む側面を覆っている。この際、外面導体60は、第1凹部211の内壁面221および第2凹部212の内壁面222を覆っている。
この構成によって、配線導体421、422と、配線導体451、452とは、外面導体60に接続される。そして、上述のように、フェライト基板20に第1凹部211と第2凹部212とを備えることによって、外面導体60と配線導体421との接続面積、および、外面導体60と配線導体422との接続面積は、それぞれに大きくなる。したがって、実装型電子部品51、52のグランドを端子導体411、412で実現する場合に、シールドとしての外面導体60とグランドである端子導体411、412との接続の安定性が向上する。また、実装型電子部品51、52に対して安定したグランドを実現できる。
さらに、上述の構成では、グランドおよび外面導体に配線するための導体、すなわち、配線導体421、422、451、452が、磁性体層21、22内に配置されていないので、寄生インダクタンスが発生せず、グランドが安定する。
また、図1に示すように、フェライト基板20の厚み方向において、第1凹部211および第2凹部212は、コイル401を構成する巻回形のコイル導体と重ならない深さで形成されている。これにより、コイル401の中央の開口部が小さくなることを抑制でき、コイル導体の幅が狭くなることを抑制できる。したがって、コイル401の特性の低下を抑制できる。すなわち、小型のフェライト基板20において、優れたコイル特性を実現できる。
このように、本実施形態の構成を用いることによって、実装型電子部品51、52のグランドが安定し、且つ、コイル401の特性が低下しないので、フェライト基板モジュール10は、小型でありながら、優れた電気特性を実現できる。
なお、配線導体421、422、451、452は、Agを主成分とすることが好ましい。これにより、配線導体421、422、451、452の導電率が向上し、グランドを、より安定化できる。
また、磁性体層21、22の線膨張係数α1は、非磁性体層24、25の線膨張係数α2よりも大きいことが好ましい(α1>α2)。これにより、フェライト基板20は、高い抗折強度を実現でき、信頼性が向上する。
また、配線導体421、422、451、452では、主成分であるAgに対して、配線導体421、422、451、452の線膨張係数を調整する添加物を加えてもよい。例えば、添加物としてフェライト粉を加える。これにより、配線導体421、422、451、452の線膨張係数を、磁性体層21、22の線膨張係数α1および非磁性体層24、25の線膨張係数α2に近づけることができる。この結果、配線導体421、422、451、452の近傍での磁性体層21、22または非磁性体層24、25のクラックを抑制でき、フェライト基板20の信頼性が向上する。なお、この線膨張係数を調整する添加物は、少なくとも配線導体421、422、451、452が凹部または側面に露出する端部に加えられていれば、少なくともこの効果が得られる。また、Agの線膨張係数は、磁性体層21、22の線膨張係数α1および非磁性体層24、25の線膨張係数α2よりも大きいので、この線膨張係数を調整する添加物は、磁性体層21、22の線膨張係数α1および非磁性体層24、25の線膨張係数α2と同じ線膨張係数、または、低い線膨張係数の材料であるとよい。
このような構成のフェライト基板モジュール10は、図3に示すような回路に適用される。図3に示すように、フェライト基板モジュール10は、入力端子PIN、出力端子POUT、グランド端子PGND、制御IC91、入力コンデンサ92、インダクタ(チョークコイル)93、および、出力コンデンサ94を備える。
入力端子PINには、制御IC91の入力端が接続されている。入力端子PINとグランド端子PGNDとの間には、入力コンデンサ92が接続されている。制御IC91の出力端にはインダクタ93が接続されており、当該インダクタ93は、出力端子POUTに接続されている。出力端子POUTとグランド端子PGNDとの間には、出力コンデンサ94が接続されている。グランド端子PGNDは、基準電位である外部のグランド(接地電位)に接続されている。
この構成によって、フェライト基板モジュール10は、制御IC91によるスイッチング制御を用いて、入力端子PINに与えられた入力電圧Vinを、出力電圧Voutとして出力端子POUTから出力する。すなわち、フェライト基板モジュール10は、降圧型のDCDCコンバータとして機能する。
そして、フェライト基板モジュール10に図1、図2に示す構成を適用する。
この場合、図1の実装型電子部品51によって、図3の制御IC91が実現され、図1の実装型電子部品52によって、図3の入力コンデンサ92、および、出力コンデンサ94が実現され、図1のコイル401によって、図3のインダクタ93が実現される。そして、これらをシールドする外面導体60とグランド端子PGNDとの接続の安定性が向上することで、ノイズを抑制したDCDCコンバータを構成できる。
また、配線導体421、422、451、452が、磁性体層21、22内に配置されていないので、寄生インダクタンスが発生せず、グランドが安定する。この結果、制御IC91の動作が安定し、入力コンデンサ92、および、出力コンデンサ94のグランドが安定し、コイル401の特性の低下が抑制される。したがって、フェライト基板モジュール10は、安定したグランド(接地電位)を実現でき、所望の出力特性を有する電源回路を実現できる。
なお、本実施形態では、フェライト基板モジュール10として、降圧型のDCDCコンバータを例に示したが、インダクタ93と制御IC91を少なくとも備える昇圧型のDCDCコンバータ、または昇降圧型のDCDCコンバータにも適用可能である。また、フェライト基板モジュール10は、インダクタ93と制御IC91を少なくとも備える他の電子回路にも適用可能である。例えばフィルタ回路(LC回路)を備えた通信回路などにも適用可能である。
このような構成を有するフェライト基板モジュール10は、次に示す方法によって製造されている。図4は、本発明の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュールの製造方法を示すフローチャートである。図5(A)、図5(B)、図5(C)、図6(A)、図6(B)は、製造過程の構成を示す側面断面図である。図6(C)、図6(D)は、マザー積層体状態での凹部を拡大した平面断面図である。以下、図4のフローチャートにしたがい、図5(A)、図5(B)、図5(C)、図6(A)、図6(B)、図6(C)、図6(D)を参照して説明する。
まず、図5(A)に示すように、磁性体層21M、22Mを構成する複数の磁性体シート、および、非磁性体層24M、25Mを構成する複数の非磁性体シートに、それぞれ導体パターンを形成する(S101)。磁性体層21M、22Mを構成する複数の磁性体シート、および、非磁性体層24M、25Mを構成する複数の非磁性体シートは、複数のフェライト基板20を一括で形成できる大きさのシート(マザーシート)である。導体パターンは、このマザーシートに対して、最終形状として複数のフェライト基板が配列するように、形成されている。
磁性体層21M、22Mを構成する複数の磁性体シートには、コイル401を構成するコイル導体および層間接続導体が形成される。非磁性体層24Mを構成する複数の非磁性体シートには、部品実装用ランド導体441、442、配線導体450、層間接続導体461、462が形成される。非磁性体層25Mを構成する複数の非磁性体シートには、部品実装用ランド導体441、442、配線導体420、層間接続導体431、432が形成される。配線導体420、450は、複数の素子部を跨ぐ形状である。なお、素子部とは、最終的に1個のフェライト基板モジュール10(フェライト基板20)となる部分を示す。
次に、図5(A)に示すように、磁性体層21M、22Mを構成する複数の磁性体シート、非磁性体層24M、25Mを構成する複数の非磁性体シート、および、非磁性体層23Mを構成する非磁性体シートを積層し、マザー積層体を形成する(S102)。
次に、図5(B)に示すように、マザー積層体20Mの非磁性体層25M側の面(第2主面)から、各素子部の側面を凹ませる形状の凹部210を形成する(S103)。例えば、マザー積層体20Mにおける隣り合うコイル401の略中心位置を円筒形の中心とするように、円筒形の凹部210を形成する。凹部210は、ドリル等によって形成される。
凹部210は、非磁性体層25Mおよび配線導体420を貫通し、磁性体層22Mにおけるコイル導体パターンに達しない深さに底面が配置されるように、形成されている。この際、図6(C)に示すように、凹部210は、配線導体420を分断するように形成されている。これにより、凹部210の内壁面には、配線導体421、422が露出する。
次に、マザー積層体20Mを焼成する(S104)。次に、図5(C)に示すように、焼成後のマザー積層体20Mの第1主面203に実装型電子部品51、52を実装する。実装型電子部品51は、部品実装用ランド導体441に実装され、実装型電子部品52は、部品実装用ランド導体442に実装される。
次に、図6(A)に示すように、マザー積層体20Mの第1主面203側に、封止樹脂30を形成する(S106)。
次に、図6(B)に示すように、マザー積層体20Mに対して素子部単位に分断する溝GRを形成し、マザー積層体20Mから複数の素子部(ここでは、フェライト基板モジュール10における外面導体60が形成されていないもの)に個片化する(S107)。これにより、フェライト基板モジュール10毎の凹部211、212が形成される。
次に、複数の素子部に対して、外面導体60を形成する(S108)。この際、凹部211、212の内壁面221、222にも外面導体60は形成される。外面導体60の形成は、例えばスパッタリング法等によって実現される。
このような製造方法を用いることによって、上述の構成のフェライト基板モジュール10を製造できる。
なお、凹部210は、円筒形に限るものではなく、図6(D)に示すように、複数の円筒形が連なる溝210Gであってもよい。この場合、隣り合う円筒形の中心間距離を、円筒形の半径よりも大きくすることによって、溝210Gの内壁面は非直線状になる。これにより、凹部210と同様の作用効果を得られ、グランドの安定化を実現できる。
また、凹部と配線電極とは次の形状および関係であってもよい。図7は、本発明のフェライト基板モジュールの第2態様の凹部の拡大斜視図である。図8は、本発明のフェライト基板モジュールの第3態様の凹部の拡大斜視図である。図9は、本発明のフェライト基板モジュールの第3態様の凹部の拡大斜視図である。図7、図8、図9は、第1凹部のみを示すが、第2凹部も第1凹部と同様の構成である。したがって、第1凹部のみを説明する。
図7に示す第2態様では、配線導体421の幅は、第1凹部211の直径よりも長い。したがって、配線導体421の端面は、第1凹部211の内壁面221とフェライト基板20の第1側面201とに露出する。このような構成でも、配線導体421と外面導体60(図示を省略)との接続面積を増加できる。
図8に示す第3態様では、第1凹部211Aは、円錐形の穴である。この場合、第1凹部211Aは、レーザの照射等によって形成される。このような構成でも、配線導体421と外面導体60(図示を省略)との接続面積を増加できる。なお、図8では、配線導体421の端面は、第1凹部211Aの内壁面221とフェライト基板20の第1側面201とに露出しているが、第1凹部211Aの内壁面221のみに露出していてもよい。
図9に示す第4態様では、配線導体421は、第1部分4211と第2部分4212とを備える。第1部分4211と第2部分4212は繋がっており、配線導体421の延びる方向の一方端側が第1部分4211であり、他方端側が第2部分4212である。第1部分4211は、層間接続導体431(図1参照)を介して端子導体411(図1参照)に接続されている。第2部分4212は、第1凹部211の内壁面221に露出している。
第1部分4211と第2部分4212とは、材料の組成が異なる。具体的には、第1部分4211は、Agを主成分としており、第2部分4212のような添加物は追加されていない。第2部分4212は、主成分であるAgに添加物を加えている。この添加物は、第1部分4211に対して第2部分4212の延性を低下させるものであり、例えば、Agの焼結遅延させる材料(Agよりも融点が高い材料)であり、一例としてAlである。
このような構成とすることによって、第2部分4212は、第1部分4211と比較して、ネッキングを抑制できる。したがって、第1凹部211を形成する時の配線導体421の切断性を向上でき、マザー積層体から各素子部を分割する時の分割性を向上できる。
なお、図7、図8、図9のそれぞれの凹部の形状と配線導体の形状は、それぞれを組み合わせて適用することも可能である。また、凹部の内壁面は、平面視して湾曲する形状に限らず、平面視して屈曲する形状(多角形の辺状)であってもよい。
次に、本発明の第2の実施形態に係るフェライト基板モジュールについて、図を参照して説明する。図10は、本発明の第2の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。図11は、本発明の第2の実施形態に係るフェライト基板モジュールの凹部の拡大斜視図である。
第2の実施形態に係るフェライト基板モジュール10Aは、第1の実施形態に係るフェライト基板モジュール10に対して、配線補助導体471、472を追加した点で異なる。フェライト基板モジュール10Aの他の構成は、フェライト基板モジュール10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
配線補助導体471は、配線導体421における第1凹部211に露出する側の端部に形成され、配線導体421に接続している。配線補助導体471は、厚み方向に長さを有する柱状である。配線補助導体471の第1凹部211への露出面は、平面視して非直線状の面(湾曲面)である。
このような構成によって、第1凹部211の内壁面221に形成された外面導体60は、配線導体421と配線補助導体471とに接続する。これにより、配線導体421のみが外面導体60に接続するよりも、内壁面221の位置での外面導体60との接続面積が大きくなり、グランドをさらに安定化できる。
配線補助導体472は、配線導体422における第2凹部212に露出する側の端部に形成され、配線導体422に接続している。配線補助導体472は、厚み方向に長さを有する柱状である。配線補助導体472の第2凹部212への露出面は、平面視して非直線状の面(湾曲面)である。
このような構成によって、第2凹部212の内壁面222に形成された外面導体60は、配線導体422と配線補助導体472とに接続する。これにより、配線導体422のみが外面導体60に接続するよりも、内壁面222の位置での外面導体60との接続面積が大きくなり、グランドをさらに安定化できる。
また、フェライト基板20の厚み方向において、配線補助導体471における配線導体421に当接する端面と反対側の端面は、コイル401を形成する複数のコイル導体における非磁性体層25に最も近いコイル導体の非磁性体層25側の面よりも非磁性体層25側に配置されている。同様に、フェライト基板20の厚み方向において、配線補助導体472における配線導体422に当接する端面と反対側の端面は、コイル401を形成する複数のコイル導体における非磁性体層25に最も近いコイル導体の非磁性体層25側の面よりも非磁性体層25側に配置されている。すなわち、図10に示すGapが0よりも大きい。
この構成によって、コイル401を構成するコイル導体の中央の開口部を大きくでき、コイル特性を向上できる。言い換えれば、配線補助導体471、472を形成することによるコイル401の特性低下を抑制できる。
なお、配線補助導体471、472は、Agを主成分とすることが好ましい。さらには、配線補助導体471、472は、Agを主成分として、配線補助導体471、472の延性を低下させる添加物を加えることが、より好ましい。これにより、グランドがさらに安定化するとともに、配線補助導体471、472の切断性および分割性が向上する。
このような構成を有するフェライト基板モジュール10Aは、次に示す方法によって製造されている。図12(A)、図12(B)、図12(C)は、製造過程の構成を示す側面断面図である。図12(D)は、マザー積層体状態での凹部を拡大した平面断面図である。なお、フェライト基板モジュール10Aの基本的な製造フローは、第1の実施形態に係るフェライト基板モジュール10の製造フローと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
図12(A)に示すように、磁性体層22Mを構成する複数の磁性体シートに、配線補助導体470を形成する。配線補助導体470は、磁性体層22Mにおける非磁性体層25Mへの当接面から所定の深さで形成されている。配線補助導体470は、隣り合う素子部を跨ぐ形状である。
図12(B)に示すように、マザー積層体20Mの非磁性体層25M側の面(第2主面)から、各素子部の側面を凹ませる形状の凹部210を形成する。凹部210は、非磁性体層25M、配線導体410および配線補助導体470を貫通し、磁性体層22Mにおけるコイル導体パターンに達しない深さに底面が配置されるように、形成されている。この際、図12(D)に示すように、凹部210は、配線導体410および配線補助導体470を分断するように形成されている。これにより、凹部210の内壁面には、配線導体421、422と、配線補助導体471、472とが露出する。
次に、図12(C)に示すように、マザー積層体20Mに対して素子部単位に分断する溝GRを形成し、マザー積層体20Mから複数の素子部に個片化する。
このような製造方法を用いることによって、上述の構成のフェライト基板モジュール10Aを製造できる。
次に、本発明の第3の実施形態に係るフェライト基板モジュールについて、図を参照して説明する。図13は、本発明の第3の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。
図13に示すように、第3の実施形態に係るフェライト基板モジュール10Bは、第1の実施形態に係るフェライト基板モジュール10に対して、配線導体421および配線導体451の配置が異なる。フェライト基板モジュール10Bの他の構成は、フェライト基板モジュール10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
配線導体421は、非磁性体層25の厚み方向の途中位置に配置されている。配線導体451は、非磁性体層24の厚み方向の途中位置に配置されている。このような構成であっても、グランドの安定化を実現できる。
なお、配線導体422を非磁性体層25の厚み方向の途中位置に配置してもよく、配線導体452を非磁性体層24の厚み方向の途中位置に配置してもよい。ただし、上述の第1の実施形態に係るフェライト基板モジュール10のように、各配線導体が非磁性体層と磁性体層との界面に配置されることが好ましい。この構成によって、非磁性体層と磁性体層との線膨張係数の差による応力は、配線導体の延性によって緩和される。これにより、非磁性体層のクラックが抑制される。
次に、本発明の第4の実施形態に係るフェライト基板モジュールについて、図を参照して説明する。図14は、本発明の第4の実施形態に係るフェライト基板モジュールの概略構成を示す側面断面図である。
図14に示すように、第4の実施形態に係るフェライト基板モジュール10Cは、第1の実施形態に係るフェライト基板モジュール10に対して、非磁性体層24側にも凹部を設けた点で異なる。フェライト基板モジュール10Cの他の構成は、フェライト基板モジュール10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
フェライト基板20および封止樹脂30には、第3凹部213と第4凹部214とが設けられている。第3凹部213と第4凹部214とが本発明の「第1主面側凹部」に対応する。
図14に示すように、第3凹部213は、封止樹脂30の側面(第1側面201に面一の面)と、フェライト基板20における第1側面201とから凹んだ形状である。第3凹部213は、封止樹脂30の天面(フェライト基板20に当接する面と反対側の面)から封止樹脂30を厚み方向に貫通し、フェライト基板20の第1主面203(部品実装用ランド導体441、442の形成面)から所定深さで凹んだ形状である。より具体的には、第3凹部213は、非磁性体層24も厚み方向に貫通し、厚み方向に直交する底面は、磁性体層21まで達している。
第3凹部213における第1主面203に直交する内壁面223は、非直線状である。すなわち第3凹部213は、フェライト基板20の第1主面203と第1側面201とに開口し、第1主面に直交する方向に視て、非直線状の内壁面223を有する。具体的には、第1凹部211の内壁面221と同様に、内壁面223は、所定の径を有する曲面である。
第4凹部214は、封止樹脂30の側面(第2側面202に面一の面)と、フェライト基板20における第2側面202とから凹んだ形状である。第4凹部214の形状は、第3凹部213と同様の形状である。
第4凹部214における第1主面203に直交する内壁面223は、非直線状である。すなわち第4凹部214は、フェライト基板20の第1主面203と第1側面201とに開口し、第1主面に直交する方向に視て、非直線状の内壁面223を有する。具体的には、第2凹部212の内壁面222と同様に、内壁面223は、所定の径を有する曲面である。
なお、厚み方向において、第3凹部213および第4凹部214の厚み方向に直交する底面の位置は、コイル401を形成する非磁性体層24に最も近いコイル導体の非磁性体層24側の面よりも、非磁性体層24に近い位置であることが好ましい。この構成によって、コイル401を構成するコイル導体の中央の開口部を大きくでき、コイル特性を向上できる。
このような構成とすることによって、配線導体451と外面導体60との接続面積、および、配線導体452と外面導体60との接続面積を大きくでき、実装型電子部品51、52に対するグランドをさらに安定化できる。
なお、配線導体451、452も、上述の配線導体421、422と同様に、組成の異なる2つの部分から構成することができる。配線導体451は、層間接続導体461に接続する側の第3部分と、第3凹部213に露出する側の第4部分とを有する。同様に、配線導体452は、層間接続導体462に接続する側の第3部分と、第4凹部214に露出する側の第4部分とを有する。そして、第3部分は、上述の第1部分と同じ組成であり、第4部分は、上述の第2部分と同じ組成である。これにより、フェライト基板20における非磁性体層24側の分割性も向上できる。
また、配線導体421、422に対する配線補助導体471、472と同様に、配線導体451、452に対しても配線補助導体を配置してもよい。
このような構成を有するフェライト基板モジュール10Bは、次に示す方法によって製造されている。図15(A)、図15(B)は、製造過程の構成を示す側面断面図である。なお、フェライト基板モジュール10Bの封止樹脂30Mを形成するまでの製造フローは、第1の実施形態に係るフェライト基板モジュール10の製造フローと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
図15(A)に示すように、マザー積層体20Mの非磁性体層25M側の面(第2主面)から、各素子部の側面を凹ませる形状の凹部210を形成する。凹部210は、非磁性体層25M、および配線導体420(図5参照)を貫通し、磁性体層22Mにおけるコイル導体パターンに達しない深さに底面が配置されるように、形成されている。
また、図15(A)に示すように、封止樹脂30Mにおけるマザー積層体20Mに当接する面と反対側の面から、各素子部の側面を凹ませる形状の凹部260を形成する。凹部260は、封止樹脂30M、非磁性体層24M、配線導体450(図5参照)を貫通し、磁性体層21Mにおけるコイル導体パターンに達しない深さに底面が配置されるように、形成されている。
次に、図15(B)に示すように、封止樹脂30Mの形成後のマザー積層体20Mに対して素子部単位に分断する溝GRを形成し、封止樹脂30Mの形成後のマザー積層体20Mから複数の素子部に個片化する。この後、第1凹部211の内壁面221、第2凹部212の内壁面222、第3凹部213の内壁面223、第4凹部214の内壁面224を含むように外面導体60を形成する。
このような製造方法を用いることによって、上述の構成のフェライト基板モジュール10Bを製造できる。
10、10A、10B、10C:フェライト基板モジュール
20:フェライト基板
20M:マザー積層体
21、21M、22、22M:磁性体層
23、23M、24、24M、25、25M:非磁性体層
30、30M:封止樹脂
51、52:実装型電子部品
60:外面導体
91:制御IC
92:入力コンデンサ
93:インダクタ
94:出力コンデンサ
201:第1側面
202:第2側面
203:第1主面
204:第2主面
210:凹部
210G:溝
211、211A:第1凹部
212:第2凹部
213:第3凹部
214:第4凹部
221、222、223、224:内壁面
260:凹部
401:コイル
411、412:端子導体
420、421、422、450、451、452:配線導体
431、432:層間接続導体
441、442:部品実装用ランド導体
461、462:層間接続導体
470、471、472:配線補助導体
4211:第1部分
4212:第2部分
CR21、CR22:稜
GR:溝

Claims (17)

  1. 互いに対向する第1主面および第2主面と、前記第1主面と前記第2主面を連接する側面とを有し、前記第1主面に部品実装用ランド導体を備え、前記第2主面に端子導体を備える積層基板と、
    前記部品実装用ランド導体に実装された実装型電子部品と、
    前記積層基板の前記第1主面側および前記側面を覆う外面導体と、を備え、
    前記積層基板は、
    コイルが形成された磁性体層と、
    該磁性体層を挟んで配置された第1非磁性体層および第2非磁性体層と、を備え、
    前記第1非磁性体層の前記磁性体層と反対側の面が前記第1主面であり、前記第2非磁性体層の前記磁性体層と反対側の面が前記第2主面であり、
    前記積層基板の前記第2主面と前記側面とに開口し、前記第2主面に直交する方向に視て、非直線状の内壁面を有する第2主面側凹部と、
    前記第2非磁性体層に接するように設けられ、前記端子導体に接続され、前記第2主面側凹部の内壁面に露出する第2主面側配線導体と、
    を備え、
    前記外面導体は、前記第2主面側凹部の内壁面に形成され、前記第2主面側配線導体に接続されている、
    板モジュール。
  2. 前記積層基板の前記第1主面と前記側面とに開口し、前記第1主面に直交する方向に視て、非直線状の内壁面を有する第1主面側凹部と、
    前記第1非磁性体層に設けられ、前記部品実装用ランド導体に接続され、前記第1主面側凹部の内壁面に露出する第1主面側配線導体と、
    をさらに備え、
    前記外面導体は、前記第1主面側凹部の内壁面に形成され、前記第1主面側配線導体に接続されている、
    請求項1に記載の基板モジュール。
  3. 前記第2非磁性体層の線膨張係数は、前記磁性体層の線膨張係数よりも小さい、
    請求項1または請求項2に記載の基板モジュール。
  4. 前記第2主面側配線導体は、前記第2非磁性体層と前記磁性体層との界面に配置されている、
    請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の基板モジュール。
  5. 前記第2主面側配線導体における前記内壁面へ露出する端部に接続し、前記積層基板の厚み方向に所定の長さを有する配線補助導体を備える、
    請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の基板モジュール。
  6. 前記第2主面側配線導体は、
    前記端子導体に接続する側の端部を含む第1部分と、
    前記第2主面側凹部の内壁面に露出する第2部分と、を有し、
    前記第2部分は、前記第1部分よりも延性が低い、
    請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の基板モジュール。
  7. 前記第1部分は、Agを主成分とした材料であり、
    前記第2部分は、Agを主成分とする材料に添加物が加えられた材料である、
    請求項6に記載の基板モジュール。
  8. 前記添加物の線膨張係数は、前記積層基板を構成する材料の線膨張係数と同等または小さい、
    請求項7に記載の基板モジュール。
  9. 前記添加物の融点は、前記Agの融点よりも高い、
    請求項7または請求項8に記載の基板モジュール。
  10. 互いに対向する第1主面および第2主面と、前記第1主面と前記第2主面を連接する側面とを有し、前記第1主面に部品実装用ランド導体を備え、前記第2主面に端子導体を備える積層基板と、
    前記部品実装用ランド導体に実装された実装型電子部品と、
    前記積層基板の前記第1主面側および前記側面を覆う外面導体と、を備え、
    前記積層基板は、
    コイルが形成された磁性体層と、
    該磁性体層を挟んで配置された第1非磁性体層および第2非磁性体層と、を備え、
    前記第1非磁性体層の前記磁性体層と反対側の面が前記第1主面であり、前記第2非磁性体層の前記磁性体層と反対側の面が前記第2主面であり、
    前記積層基板の前記第1主面と前記側面とに開口し、前記第1主面に直交する方向に視て、非直線状の内壁面を有する第1主面側凹部と、
    前記第1非磁性体層に接するように設けられ、前記部品実装用ランド導体に接続され、前記第1主面側凹部の内壁面に露出する第1主面側配線導体と、
    をさらに備え、
    前記外面導体は、前記第1主面側凹部の内壁面に形成され、前記第1主面側配線導体に接続されている、
    板モジュール。
  11. 前記第1非磁性体層の線膨張係数は、前記磁性体層の線膨張係数よりも小さい、
    請求項10に記載の基板モジュール。
  12. 前記第1主面側配線導体は、前記第1非磁性体層と前記磁性体層との界面に配置されている、
    請求項10または請求項11に記載の基板モジュール。
  13. 前記第1主面側配線導体における前記内壁面へ露出する端部に接続し、前記積層基板の厚み方向に所定の長さを有する配線補助導体を備える、
    請求項10乃至請求項12のいずれかに記載の基板モジュール。
  14. 前記第1主面側配線導体は、
    前記部品実装用ランド導体に接続する側の端部を含む第3部分と、
    前記第1主面側凹部の内壁面に露出する第4部分と、を有し、
    前記第4部分は、前記第3部分よりも延性が低い、
    請求項10乃至請求項13のいずれかに記載の基板モジュール。
  15. 前記第3部分は、Agを主成分とした材料であり、
    前記第4部分は、Agを主成分とする材料に添加物が加えられた材料である、
    請求項14に記載の基板モジュール。
  16. 前記添加物の線膨張係数は、前記積層基板を構成する材料の線膨張係数と同等または小さい、
    請求項15に記載の基板モジュール。
  17. 前記添加物の融点は、前記Agの融点よりも高い、
    請求項15または請求項16に記載の基板モジュール。
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