JPWO2017179591A1 - 受動素子アレイおよびプリント配線板 - Google Patents

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Abstract

受動素子アレイ(10)は、複数の基材層(12)を積層してなる素体(11)と、素体(11)内に設けられ、複数の基材層(12)の積層方向(Z)と垂直な方向に配列された第1受動素子(L1)および第2受動素子(L2)と、素体(11)の一方主面(11a)に設けられ、第1受動素子(L1)に接続された一対の第1入出力端子(P11、P12)と、素体(11)の他方主面(11b)に設けられ、第2受動素子(L2)に接続された一対の第2入出力端子(P21、P22)とを備える。

Description

本発明は、複数の受動素子を含む受動素子アレイ、および、この受動素子アレイを内蔵するプリント配線板に関する。
従来、複数の基材層を積層してなる素体内に、複数の受動素子が設けられたチップ型の受動素子アレイが知られている。
その種の受動素子アレイの一例として、特許文献1には、3つのコイル素子(受動素子)と、3つのコイル素子のそれぞれに対応する3組の入出力端子とを備えた受動素子アレイが開示されている。特許文献1に記載された受動素子アレイでは、各コイル素子の巻回軸(コイル軸)を異ならせることによって、各コイル素子間のアイソレーションを確保している。
また、特許文献2には、4つのコイル素子と、4つのコイル素子のそれぞれに対応する4組の入出力端子とを備えた受動素子アレイが開示されている。特許文献2に記載された受動素子アレイでは、隣り合うコイル素子の間に磁束遮蔽層を設けることで、各コイル素子間のアイソレーションを確保している。
特開平8−250333号公報 特開平11−224817号公報
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載された受動素子アレイでは、各コイル素子間のアイソレーションを確保することはできるが、隣り合うコイル素子の入出力端子間のアイソレーションを確保することが困難である。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、各受動素子間の入出力端子間のアイソレーションを確保することができる受動素子アレイ等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る受動素子アレイは、プリント配線板に内蔵される受動素子アレイであって、複数の基材層を積層してなる素体と、前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子とを備える。
これによれば、第1受動素子の第1入出力端子と第2受動素子の第2入出力端子とが、素体の異なる主面にそれぞれ設けられ、素体を介して配置されることになるので、第1入出力端子と第2入出力端子とのアイソレーションを確保することができる。
また、さらに、前記素体内に設けられ、前記第1受動素子に対して、前記積層方向と垂直な方向に配置された第3受動素子と、前記素体の前記一方主面に設けられ、前記第3受動素子に接続された一対の第3入出力端子と、前記素体の前記一方主面に設けられたグランド端子とを備え、前記グランド端子は、前記一対の第1入出力端子と前記一対の第3入出力端子との間に設けられていてもよい。
これによれば、第1入出力端子と第3入出力端子との間にグランド端子が設けられるので、第1入出力端子と第3入出力端子とのアイソレーションを確保することができる。また、第2入出力端子と第3入出力端子とが、素体の異なる主面にそれぞれ設けられ、素体を介して配置されることになるので、第2入出力端子と第3入出力端子とのアイソレーションを確保することができる。
また、前記第3受動素子は、前記第1受動素子および前記第2受動素子が配列された方向に沿って、前記第2受動素子を基準にして前記第1受動素子とは反対側に設けられていてもよい。
これによれば、第1受動素子、第2受動素子および第3受動素子が順に配列されるので、受動素子アレイをシンプルな構造としつつ、入出力端子間のアイソレーションを確保することができる。
また、前記素体を前記積層方向から見た場合に、前記一対の第1入出力端子は、前記第1受動素子と重なる位置に設けられ、前記一対の第2入出力端子は、前記第2受動素子と重なる位置に設けられ、前記一対の第3入出力端子は、前記第3受動素子と重なる位置に設けられ、前記グランド端子は、前記第2受動素子と重なる位置に設けられていてもよい。
これによれは、受動素子アレイの小型化を図るとともに、入出力端子間のアイソレーションを確保することができる。
また、前記グランド端子は、第2のグランド端子であり、さらに、前記素体の前記他方主面に設けられた第1のグランド端子および第3のグランド端子を備え、前記素体を積層方向から見た場合に、前記第1のグランド端子は、前記第1受動素子と重なる位置に設けられ、前記第3のグランド端子は、前記第3受動素子と重なる位置に設けられていてもよい。
これによれば、第2入出力端子の両側にグランド端子が設けられた構造となるので、例えば、受動素子アレイをプリント配線板に内蔵した場合に、第2入出力端子への入出力信号が他の信号と干渉することを抑制できる。また、素体の一方主面に設けられた第1入出力端子および第3入出力端子と対向するように、他方主面にそれぞれグランド端子が設けられる構造となるので、一方主面および他方主面に形成される端子の偏在分布が低減され、素体の製造過程で生じる素体のそりや歪みを抑制することが可能となる。
また、前記第1受動素子および前記第2受動素子は、前記積層方向の異なる位置に設けられていてもよい。
これによれば、第1受動素子と第2受動素子とのアイソレーションを確保することができる。
前記第1受動素子は、前記他方主面よりも前記一方主面に近い位置に設けられ、前記第2受動素子は、前記一方主面よりも前記他方主面に近い位置に設けられていてもよい。
これによれば、第1受動素子と第2受動素子との信号干渉を抑制することができる。
また、前記第1受動素子、前記第2受動素子および前記第3受動素子のそれぞれは、インダクタであってもよい。
これによれば、インダクタである第1受動素子の第1入出力端子と、インダクタである第2受動素子の第2入出力端子とのアイソレーションを確保することができる。これにより、それぞれのインダクタの電気的特性を安定化させることができる。
また、さらに、前記素体内に、第1のグランド端子に対向する第1対向電極、第2のグランド端子に対向する第2対向電極、および、第3のグランド端子に対向する第3対向電極を備え、前記第1対向電極は、前記第1受動素子の一端または他端に接続され、前記第2対向電極は、前記第2受動素子の一端または他端に接続され、前記第3対向電極は、前記第3受動素子の一端または他端に接続されていてもよい。
これによれば、第1のグランド端子および第1対向電極、第2のグランド端子および第2対向電極、並びに、第3のグランド端子および第3対向電極で、3つのコンデンサが形成される。また、第1受動素子、第2受動素子および第3受動素子のそれぞれがインダクタであるので、3つのLCフィルタを有する受動素子アレイを提供することができる。
また、本発明の一態様に係る受動素子アレイは、プリント配線板に実装される受動素子アレイであって、複数の基材層を積層してなる素体と、前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備え、前記第1入出力端子がフレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルに接続され、前記第2入出力端子が前記プリント配線板に接続される。
これによれば、第1入出力端子に接続されるフレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルと、第2入出力端子に接続されるプリント配線板とを、受動素子アレイの素体を介して配置することが可能となる。この受動素子アレイを用いることで、フレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルと、プリント配線板とのアイソレーションを確保することができる。
また、本発明の一態様に係るプリント配線板は、複数の基材層を積層してなる素体と、前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備える受動素子アレイを内蔵している。
これによれば、入出力端子間のアイソレーションが確保された受動素子アレイを内蔵したプリント配線板を提供することが可能になる。
また、本発明の一態様に係るプリント配線板は、複数の基材層を積層してなる素体と、前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備え、前記第1入出力端子がフレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルに接続され、前記第2入出力端子がプリント配線板に接続される、受動素子アレイを実装している。
これによれば、第1入出力端子に接続されるフレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルと、第2入出力端子に接続されるプリント配線板とを、受動素子アレイの素体を介して配置することが可能となる。この受動素子アレイが実装されたプリント配線板を用いることで、フレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルと、プリント配線板とのアイソレーションを確保することができる。
本発明によれば、各受動素子間の入出力端子間のアイソレーションを確保することができる受動素子アレイ等を提供できる。
図1は、実施の形態1に係る受動素子アレイの模式図である。 図2Aは、実施の形態1に係る受動素子アレイをY方向から見た場合の断面の模式図である。 図2Bは、実施の形態1に係る受動素子アレイを積層方向から見た場合の図である。 図3は、実施の形態1に係る受動素子アレイの等価回路を示す図である。 図4は、実施の形態2に係る受動素子アレイの模式図である。 図5Aは、実施の形態2に係る受動素子アレイをY方向から見た場合の断面の模式図である。 図5Bは、実施の形態2に係る受動素子アレイを積層方向から見た場合の図である。 図6は、実施の形態2に係る受動素子アレイの等価回路を示す図である。 図7は、実施の形態2に係る受動素子アレイを内蔵したプリント配線板の斜視図である。 図8は、実施の形態2に係るプリント配線板を図7に示すVIII−VIII線で切断した場合の模式図である。 図9Aは、実施の形態2に係るプリント配線板に内蔵された受動素子アレイの一方主面の接続形態を示す図である。 図9Bは、実施の形態2に係るプリント配線板に内蔵された受動素子アレイの他方主面の接続形態を示す図である。 図10は、実施の形態3に係る受動素子アレイの模式図である。 図11は、実施の形態3に係る受動素子アレイをY方向から見た場合の断面の模式図である。 図12は、実施の形態3に係る受動素子アレイの等価回路を示す図である。 図13Aは、実施の形態1の受動素子アレイを実装したプリント配線板を示す斜視図である。 図13Bは、実施の形態1の受動素子アレイを実装したプリント配線板の他の例を示す斜視図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る受動素子アレイおよびプリント配線板について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、及び、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子等を介して電気的に接続される場合も含まれる。
(実施の形態1)
本実施の形態に係る受動素子アレイは、プリント配線板に内蔵されるチップ型の受動素子アレイである。受動素子アレイを構成する受動素子としては、例えば、インダクタ、コンデンサ、抵抗などが挙げられる。本実施の形態では、受動素子として、インダクタを例に挙げて説明する。
図1は、実施の形態1に係る受動素子アレイ10の模式図である。図2Aは、受動素子アレイ10をY方向から見た場合の断面の模式図である。図2Bは、受動素子アレイ10を積層方向から見た場合の図である。図3は、受動素子アレイ10の等価回路を示す図である。
受動素子アレイ10は、図1、図2Aおよび図2Bに示されるように、複数の基材層12を積層してなる素体11と、素体11内に設けられた第1受動素子L1および第2受動素子L2と、第1受動素子L1に接続された一対の第1入出力端子P11、P12と、第2受動素子L2に接続された一対の第2入出力端子P21、P22とを備えている。また、受動素子アレイ10は、第1受動素子L1に対応する第1のグランド端子PG1と、第2受動素子L2に対応する第2のグランド端子PG2とを備えている。受動素子アレイ10は、図3に示されるように、2つのコイル素子により構成されている。
なお、図2Aおよび図2Bでは、第1受動素子L1または第2受動素子L2のそれぞれに含まれる層間導体(ビア導体)、および、引き出し導体の図示を省略している。
また、以降において、複数の基材層12が積層されている方向を積層方向Z、積層方向Zに垂直な方向であって第1受動素子L1と第2受動素子L2とが並んで配列されている方向をX方向、積層方向ZおよびX方向の両方に垂直な方向をY方向と呼ぶ。
素体11は、直方体状であり、積層方向Zの軸に垂直な一方主面11aと、一方主面11aの反対に位置する他方主面11bとを有している。素体11は、例えば、磁性フェライトセラミックスなどの磁性体である。つまり、各基材層12は磁性体層である。具体的には、素体11の材料としては、酸化鉄を主成分とし、亜鉛、ニッケル及び銅のうち少なくとも1つ以上を含むフェライトが用いられる。また、素体11の材料としては、プリント配線板を構成する基板材料と電気的特性(透磁率、誘電率など)が異なるものが用いられる。
第1受動素子L1は、Z方向に巻回軸を有し、巻回軸方向から見たときの外形が矩形状のコイル素子であり、複数の基材層12に形成されたそれぞれのコイルパターンを層間導体で繋ぐことで形成されたヘリカル型コイル素子である。コイル素子である第1受動素子L1は、X方向に短辺、Y方向に長辺を有し、そのコイル軸は積層方向Zの軸と平行である。また、第1受動素子L1は、素体11の他方主面11bよりも一方主面11aに近い位置に設けられている。
第1入出力端子P11、P12のそれぞれは、素体11の一方主面11aの面内のみに設けられた平面電極端子(つまり、LGA(Land Grid Array)型電極端子)である。第1入出力端子P11は第1受動素子L1の一端に接続され、第1入出力端子P12は第1受動素子L1の他端に接続されている。第1入出力端子P11、P12のそれぞれは、長方形状であり、Y方向に隣り合って配置されている。図2Bに示されるように、第1入出力端子P11、P12のそれぞれは、積層方向Zから見た場合に、第1受動素子L1と重なる位置に設けられている。
第2受動素子L2は、第1受動素子L1に対して、積層方向Zと垂直な方向に配置されている。具体的には、第1受動素子L1および第2受動素子L2は、X方向に隣り合うように配列されている。
第2受動素子L2は、Z方向に巻回軸を有し、巻回軸方向から見たときの外形が矩形状のコイル素子であり、複数の基材層12に形成されたそれぞれのコイルパターンを層間導体で繋ぐことで形成されたヘリカル型コイル素子である。コイル素子である第2受動素子L2は、X方向に短辺、Y方向に長辺を有し、そのコイル軸は積層方向Zの軸と平行である。すなわち、第1受動素子L1および第2受動素子L2のそれぞれのコイル軸は互いに平行である。なお、図1では、第2受動素子L2のコイル巻き方向は、第1受動素子L1のコイル巻き方向と同じである。
また、第2受動素子L2は、素体11の一方主面11aよりも他方主面11bに近い位置であって、第1受動素子L1に対して、積層方向Zに所定距離ずれて配置されている。具体的には、第1受動素子L1および第2受動素子L2は、積層方向Zの異なる位置に設けられ(異なる基材層12に設けられ)、X方向から見た場合に、互いに重ならないように設けられている。
第2入出力端子P21、P22のそれぞれは、素体11の他方主面11bの面内のみに設けられた平面電極端子である。第2入出力端子P21は第2受動素子L2の一端に接続され、第2入出力端子P22は第2受動素子L2の他端に接続されている。第2入出力端子P21、P22のそれぞれは、長方形状であり、Y方向に隣り合って配置されている。図2Bに示されるように、第2入出力端子P21、P22のそれぞれは、積層方向Zから見た場合に、第2受動素子L2と重なる位置に設けられている。
第1のグランド端子PG1は、素体11の他方主面11bの面内のみに設けられた平面電極端子である。第1のグランド端子PG1は、積層方向Zから見て、コイル素子である第1受動素子L1のコイル軸および一対の第1入出力端子P11、P12と重なる位置に設けられている。また、第1のグランド端子PG1は、長方形状であり、積層方向Zから見て、第1受動素子L1および一対の第1入出力端子P11、P12を包含するように形成されている。
第2のグランド端子PG2は、素体11の一方主面11aの面内のみに設けられた平面電極端子である。第2のグランド端子PG2は、積層方向Zから見て、コイル素子である第2受動素子L2のコイル軸および一対の第2入出力端子P21、P22と重なる位置に設けられている。また、第2のグランド端子PG2は、長方形状であり、積層方向Zから見て、第2受動素子L2および一対の第2入出力端子P21、P22を包含するように形成されている。
なお、第1受動素子L1、第2受動素子L2、第1入出力端子P11、P12、第2入出力端子P21、P22、第1のグランド端子PG1および第2のグランド端子PG2の材料としては、例えば、銀を主成分とする金属または合金が用いられる。また、第1入出力端子P11、P12、第2入出力端子P21、P22、第1のグランド端子PG1および第2のグランド端子PG2は、これらの材料に、例えば、ニッケル、パラジウム、または金によるめっきが施されていてもよい。
次に、受動素子アレイ10の製造工程について説明する。
まず、基材層12となるグリーンシートを複数準備する。具体的には、磁性体セラミック粉末を含んだスラリーをシート成形することによって磁性体のグリーンシートを準備する。
次いで、所定のグリーンシートに複数の貫通孔を形成する。そして、当該貫通孔内に導体ペーストを充填して複数のビア導体を形成するとともに、グリーンシート上に導体ペーストを所定パターンで印刷する。これにより、第1受動素子L1を構成するループ状の第1コイルパターンを形成する。また、上記と異なるグリーンシートに複数の貫通孔を形成する。そして、当該貫通孔内に導体ペーストを充填して複数のビア導体を形成するとともに、グリーンシート上に導体ペーストを所定パターンで印刷する。これにより、第2受動素子L2を構成するループ状の第2コイルパターンを形成する。貫通孔は、例えば、レーザー加工により形成される。
また、一方の最外層となるグリーンシートにビア導体を形成するとともに、導体ペーストを所定パターンで印刷し、一対の第1入出力パターンおよび第2のグランドパターンを形成する。また、他方の最外層となるグリーンシートにビア導体を形成するとともに、一対の第2入出力パターンおよび第1のグランドパターンを形成する。
これらのコイルパターン、入出力パターンおよびグランドパターンは、例えば、Ag粉末を含んだ導体ペーストをスクリーン印刷することで形成される。なお、入出力パターンおよびグランドパターンは、印刷工法でなく、焼成後におけるスパッタなどの薄膜形成法で形成されてもよい。
次いで、コイルパターン、入出力パターン、グランドパターン等が形成された上記複数のグリーンシートを積層・圧着した後、個片化し、その後、一括して焼成する。この焼成により、各グリーンシート中の磁性体セラミック粉末が焼結し、また、導体ペースト中のAg粉末が焼結する。これらの工程により受動素子アレイ10を作製する。
以上説明したように、本実施の形態に係る受動素子アレイ10は、プリント配線板に内蔵される受動素子アレイ10であって、複数の基材層12を積層してなる素体11と、素体11内に設けられ、複数の基材層12の積層方向Zと垂直な方向に配列された第1受動素子L1および第2受動素子L2と、素体11の一方主面11aに設けられ、第1受動素子L1に接続された一対の第1入出力端子P11、P12と、素体11の他方主面11bに設けられ、第2受動素子L2に接続された一対の第2入出力端子P21、P22とを備える。
これによれば、第1受動素子L1の第1入出力端子P11、P12と第2受動素子L2の第2入出力端子P21、P22とが、素体11の異なる主面にそれぞれ設けられ、素体11を介して配置されることになるので、第1入出力端子P11、P12と第2入出力端子P21、P22とのアイソレーションを確保することができる。
なお、本実施の形態では、第1受動素子L1および第2受動素子L2をX方向から見た場合に、互いに重ならないように配置されているが、それに限られず、第1受動素子L1および第2受動素子L2のそれぞれの一部が重なるように配置されていてもよい。
また、本実施の形態では、第1受動素子L1が一方主面11a側寄りに、第2受動素子L2が他方主面11b側寄りに配置されているが、それぞれの受動素子と入出力端子とを繋ぐ引き出し導体を積層方向Zに延ばして設け、第1受動素子L1を他方主面11b側寄りに、第2受動素子L2を一方主面11a側寄りに配置してもよい。
また、本実施の形態では、第1受動素子L1が1つのコイル素子で構成されているが、それに限られず、第1受動素子L1は、Y方向に並べて配置した2つのコイル素子を直列接続することで構成されてもよい。また、第2受動素子L2は、Y方向に並べて配置した2つのコイル素子を直列接続することで構成されてもよい。
(実施の形態2)
実施の形態2に係る受動素子アレイ10Aは、実施の形態1に係る受動素子アレイ10に対して、さらに、第3受動素子L3、一対の第3入出力端子P31、P32、および、第3のグランド端子PG3を備えている。
図4は、実施の形態2に係る受動素子アレイ10Aの模式図である。図5Aは、受動素子アレイ10AをY方向から見た場合の断面の模式図である。図5Bは、受動素子アレイ10Aを積層方向Zから見た場合の図である。図6は、受動素子アレイ10Aの等価回路を示す図である。
受動素子アレイ10Aは、図4、図5Aおよび図5Bに示されるように、複数の基材層12を積層してなる素体11、素体11内に設けられた第1受動素子L1、第2受動素子L2および第3受動素子L3と、第1受動素子L1に接続された一対の第1入出力端子P11、P12と、第2受動素子L2に接続された一対の第2入出力端子P21、P22と、第3受動素子L3に接続された一対の第3入出力端子P31、P32とを備えている。また、受動素子アレイ10Aは、第1受動素子L1に対応する第1のグランド端子PG1と、第2受動素子L2に対応する第2のグランド端子PG2と、第3受動素子L3に対応する第3のグランド端子PG3とを備えている。受動素子アレイ10Aは、図6に示されるように、3つのコイル素子により構成されている。
なお、図5Aおよび図5Bでは、第1受動素子L1、第2受動素子L2および第3受動素子L3のそれぞれに含まれる層間導体(ビア導体)や引き回し導体の図示を省略している。
素体11は、直方体状であり、積層方向Zの軸に垂直な一方主面11aと、一方主面の反対に位置する他方主面11bとを有している。
第3受動素子L3は、第1受動素子L1および第2受動素子L2が設けられた方向(X方向)に沿って、第2受動素子L2を基準にして第1受動素子L1とは反対側に設けられている。すなわち、第1受動素子L1、第2受動素子L2および第3受動素子L3は、X方向に沿って順に配列されている。
第3受動素子L3は、外形が矩形状のコイル素子であり、X方向に短辺、Y方向に長辺を有し、そのコイル軸は積層方向Zの軸と平行である。すなわち、第1受動素子L1、第2受動素子L2および第3受動素子L3のそれぞれのコイル軸は互いに平行である。なお、第3受動素子L3のコイル巻き方向は、第1受動素子L1のコイル巻き方向と同じである。
また、第3受動素子L3は、素体11の他方主面11bよりも一方主面11aに近い位置であって、第2受動素子L2に対して、積層方向Zに所定距離ずれて配置されている。具体的には、第3受動素子L3は、X方向から見た場合に、第1受動素子L1に重なり、第2受動素子L2に重ならないように設けられている。
第3入出力端子P31、P32のそれぞれは、素体11の一方主面11aの面内のみに設けられた平面電極端子である。第3入出力端子P31は第3受動素子L3の一端に接続され、第3入出力端子P32は第3受動素子L3の他端に接続されている。第3入出力端子P31、P32のそれぞれは、長方形状であり、Y方向に隣り合って配置されている。図5Bに示されるように、第3入出力端子P31、P32のそれぞれは、積層方向Zから見た場合に、第3受動素子L3と重なる位置に設けられている。
第3のグランド端子PG3は、素体11の他方主面11bの面内のみに設けられた平面電極端子である。第3のグランド端子PG3は、積層方向Zから見て、コイル素子である第3受動素子L3のコイル軸および一対の第3入出力端子P31、P32と重なる位置に設けられている。また、第3のグランド端子PG3は、長方形状であり、積層方向Zから見て、第3受動素子L3および一対の第3入出力端子P31、P32を包含するように形成されている。
そして、第2のグランド端子PG2は、一対の第1入出力端子P11、P12と一対の第3入出力端子P31、P32との間に設けられている。具体的には、第2のグランド端子PG2は、第1入出力端子P11と第3入出力端子P31との間から、第1入出力端子P12と第3入出力端子P32との間に渡って、Y方向に延びて設けられている。
すなわち、本実施の形態に係る受動素子アレイ10Aは、素体11内に設けられ、積層方向Zと垂直な方向に順次配列された第1受動素子L1、第2受動素子L2および第3受動素子L3と、素体11の一方主面11aに設けられ、第1受動素子L1に接続された一対の第1入出力端子P11、P12と、素体11の他方主面11bに設けられ、第2受動素子L2に接続された一対の第2入出力端子P21、P22と、素体11の一方主面11aに設けられ、第3受動素子L3に接続された一対の第3入出力端子P31、P32と、素体11の一方主面11aに設けられたグランド端子PG2とを備え、グランド端子PG2は、一対の第1入出力端子P11、P12と一対の第3入出力端子P31、P32との間に設けられている。
このように、グランド端子PG2を第1入出力端子P11、P12と第3入出力端子P31、P32との間に設けることで、第1入出力端子P11、P12と第3入出力端子P31、P32とのアイソレーションを確保することができる。
また、第1入出力端子P11、P12と第2入出力端子P21、P22とが、素体11の異なる主面にそれぞれ設けられ、素体11を介して配置されることになるので、第1入出力端子P11、P12と第2入出力端子P21、P22とのアイソレーションを確保することができる。また、第2入出力端子P21、P22と第3入出力端子P31、P32とが、素体11の異なる主面にそれぞれ設けられ、素体11を介して配置されることになるので、第2入出力端子P21、P22と第3入出力端子P31、P32とのアイソレーションを確保することができる。
次に、受動素子アレイ10Aを、プリント配線板に内蔵した場合について説明する。
図7は、受動素子アレイ10Aを内蔵したプリント配線板20の斜視図である。図8は、プリント配線板20を図7に示すVIII−VIII線で切断した場合の模式図である。
本実施の形態に係るプリント配線板20は、例えば、高周波モジュール50を構成する基板として用いられる。高周波モジュール50は、例えば、DC−DCコンバータであり、図7に示されるように、受動素子アレイ10Aを内蔵したプリント配線板20と、プリント配線板20に搭載された実装部品30(スイッチングIC31、チップコンデンサ32、33など)とを備えている。スイッチングIC31は、入力端子に入力される電圧をスイッチングして出力端子から出力するICである。チップコンデンサ32、33は入力側および出力側の平滑コンデンサである。受動素子アレイ10Aのコイル素子の1つは、チョークコイルとして用いられる。
プリント配線板20は、各種の電子部品を実装し、これらを接続する配線パターンを備えた回路基板である。例えば、複数の樹脂基材層112が積層圧着されることで形成された基板である。樹脂基材層112の材料としては、例えば、液晶ポリマー(LCP)またはポリイミドなどの熱可塑性樹脂シートが用いられる。プリント配線板20には、面内導体、層間導体、表面導体などの各種の導体が設けられる。受動素子アレイ10Aは、その全体がプリント配線板20に埋め込まれ、上記各種の導体を介して実装部品30に接続される。なお、プリント配線板20は、樹脂基材層112の積層体に限られず、磁性体材料よりも透磁率が低い材料からなる基材の積層体であってもよい。
次に、プリント配線板20内における、受動素子アレイ10Aの各入出力端子および各グランド端子の接続形態について説明する。
図9Aは、プリント配線板20に内蔵された受動素子アレイ10Aの一方主面11aの接続形態を示す図である。図9Bは、プリント配線板20に内蔵された受動素子アレイ10Aの他方主面11bの接続形態を示す図である。
図9Aに示されるように、受動素子アレイ10Aの一方主面11a側において、第1入出力端子P11、P12は、層間導体251、252を介して、第1信号ライン211、212にそれぞれ接続される。第1信号ライン211、212のそれぞれはX方向に沿って引き出され、所定の実装部品30に接続される。第3入出力端子P31、P32は、層間導体255、256を介して第3信号ライン231、232にそれぞれ接続される。第3信号ライン231、232のそれぞれはX方向に沿って引き出され、所定の実装部品30に接続される。また、第2のグランド端子PG2は、層間導体253、254を介して、第2のグランドライン242に接続される。第2のグランドライン242は、Y方向に沿って引き出され、プリント配線板20のほぼ全面に設けられたグランド電極に接続される。
本実施の形態では、受動素子アレイ10Aが、第1入出力端子P11、P12と第3入出力端子P31、P32との間に第2のグランド端子PG2を有しているので、受動素子アレイ10Aをプリント配線板20に内蔵した場合に、第1信号ライン211、212と第3信号ライン231、232との間に第2のグランドライン242が配置された構造となる。これらの構造により、プリント配線板20における第1信号ライン211、212と第3信号ライン231、232とのアイソレーションを確保することができる。
また、図9Bに示されるように、受動素子アレイ10Aの他方主面11b側において、第2入出力端子P21、P22は、層間導体263、264を介して、第2信号ライン221、222にそれぞれ接続される。第2信号ライン221、222のそれぞれは、Y方向に沿ってそれぞれ引き出されている。また、第1のグランド端子PG1は、層間導体261、262を介して、第1のグランドライン241に接続される。第1のグランドライン241は、X方向に沿って引き出され、グランドに接続される。また、第3のグランド端子PG3は、層間導体265、266を介して第3のグランドライン243に接続される。第3のグランドライン243は、X方向に沿って引き出され、プリント配線板20のほぼ全面に設けられたグランド電極に接続される。
本実施の形態では、受動素子アレイ10Aが、第2入出力端子P21、P22のX方向負側に第1のグランド端子PG1を有し、第2入出力端子P21、P22のX方向正側に第3のグランド端子PG3を有しているので、受動素子アレイ10Aをプリント配線板20に内蔵した場合に、受動素子アレイ10Aの近傍における第2信号ライン221、222が、第1のグランドライン241および第3のグランドライン243で挟まれた構造となる。これらの構造により、第2信号ライン221、222の信号と、プリント配線板20内の他の信号ラインの信号との干渉を抑制することができる。
なお、本実施の形態では、第1入出力端子P11、P12と第3入出力端子P31、P32との間に、長方形状の第2のグランド端子PG2を設けているが、第2のグランド端子PG2の形状はこれに限られない。例えば、第2のグランド端子PG2の一部にメッシュが形成されていてもよい。また、第2のグランド端子PG2に、Y方向に沿ったスリットなどが形成されていてもよい。
また、第2のグランド端子PG2は、第1入出力端子P11、P12と第3入出力端子P31、P32との間を完全に割り込むように設けられているが、これに限られず、第1入出力端子P11、P12と第3入出力端子P31、P32との間の一部を割り込むように設けられていてもよい。すなわち、第2のグランド端子PG2は、X方向から見た場合に、第1入出力端子P11、P12の一部および第3入出力端子P31、P32の一部に重なっていればよい。
(実施の形態3)
実施の形態3に係る受動素子アレイ10Bは、実施の形態2で示した3つのコイル素子に対応する3つのコンデンサをそれぞれ備えている。
図10は、実施の形態3に係る受動素子アレイ10Bの模式図である。図11は、受動素子アレイ10BをY方向から見た場合の断面の模式図である。図12は、受動素子アレイ10Bの等価回路を示す図である。
実施の形態3に係る受動素子アレイ10Bは、素体11内に、第1対向電極OP1、第2対向電極OP2および第3対向電極OP3を備えている。
第1対向電極OP1は、平型状の内部電極であり、第1のグランド端子PG1と対向して設けられる。第1対向電極OP1と第1のグランド端子PG1とが対向することで、第1コンデンサC1が形成される。第1対向電極OP1は、第1受動素子L1の一端または他端に接続される。本実施の形態では、第1対向電極OP1は、第1受動素子L1と第1入出力端子P12との間に接続されている。
第2対向電極OP2は、平型状の内部電極であり、第2のグランド端子PG2と対向して設けられる。第2対向電極OP2と第2のグランド端子PG2とが対向することで、第2コンデンサC2が形成される。第2対向電極OP2は、第2受動素子L2の一端または他端に接続される。本実施の形態では、第2対向電極OP2は、第2受動素子L2と第2入出力端子P22との間に接続されている。
第3対向電極OP3は、平型状の内部電極であり、第3のグランド端子PG3と対向して設けられる。第3対向電極OP3と第3のグランド端子PG3とが対向することで、第3コンデンサC3が形成される。第3対向電極OP3は、第3受動素子L3の一端または他端に接続される。本実施の形態では、第3対向電極OP3は、第3受動素子L3と第3入出力端子P32との間に接続されている。
これらにより、受動素子アレイ10Bは、図12に示されるように、3つのLCフィルタ(ローパスフィルタ)を有する構造となっている。
なお、本実施の形態では、第1受動素子L1、第2受動素子L2および第3受動素子L3をX方向から見た場合に、第2受動素子L2が、第1受動素子L1の一部および第3受動素子L3の一部に重なるように配置されている。
なお、第1対向電極OP1と第1のグランド端子PG1との間、第2対向電極OP2と第2のグランド端子PG2との間、および、第3対向電極OP3と第3グランドの端子PG3との間の層を、誘電体材料により形成してもよい。その場合、第1コンデンサC1、第2コンデンサC2および第3コンデンサC3の容量を大きくすることが可能である。
(実施の形態4)
実施の形態4では、実施の形態1に示す受動素子アレイ10が実装されたプリント配線板320について説明する。図13Aは、受動素子アレイ10が実装されたプリント配線板320を示す斜視図である。なお、図13Aでは、フレキシブルケーブル340の一部を切り欠いた状態で示している。
本実施の形態のプリント配線板320は、電子機器に内蔵されるマザーボードであり、図13Aに示すように受動素子アレイ10および複数の表面実装部品330(例えば、スイッチングIC、チップコンデンサなど)が搭載されている。
プリント配線板320に実装された受動素子アレイ10には、フレキシブルケーブル340が接続されている。具体的には、受動素子アレイ10の一方主面11a側の第1入出力端子P11、P12および第2のグランド端子PG2のそれぞれが、フレキシブルケーブル340にはんだ等で接合されている。また、受動素子アレイ10の他方主面11b側の第2入出力端子P21、P22および第1のグランド端子PG1のそれぞれが、プリント配線板320にはんだ等で接合されている。すなわち、フレキシブルケーブル340とプリント配線板320とは、受動素子アレイ10の素体11を間に挟んで接続されており、受動素子アレイ10は、フレキシブルケーブル340およびプリント配線板320のインターポーザとして用いられている。
本実施の形態のプリント配線板320には、実施の形態1に示す受動素子アレイ10が実装されている。そして、受動素子アレイ10の第2入出力端子P21、P22は、プリント配線板320に接続されている。また、受動素子アレイ10の第1入出力端子P11、P12は、フレキシブルケーブル340に接続される構造となっている。
このプリント配線板320によれば、第1入出力端子P11、P12に接続されるフレキシブルケーブル340と、第2入出力端子P21、P22に接続されるプリント配線板320とが受動素子アレイ10の素体11を介して配置されるため、フレキシブルケーブル340とプリント配線板320とのアイソレーションを確保することができる。
なお、図13Aでは、受動素子アレイ10にフレキシブルケーブル340が接続される例を示したが、これに限られず、例えば、図13Bに示すように、受動素子アレイ10にフレキシブル配線板350が接続されてもよい。すなわち、プリント配線板320には、実施の形態1に示す受動素子アレイ10が実装され、受動素子アレイ10の第1入出力端子P11、P12が、フレキシブル配線板350に接続される構造であってもよい。
また、上記実施の形態では、受動素子アレイとして実施の形態1に示す受動素子アレイ10を例に挙げて説明したが、それに限られず、プリント配線板320には、実施の形態2に示す受動素子アレイ10Aが実装されてもよいし、実施の形態3に示す受動素子アレイ10Bが実装されてもよい。
すなわち、プリント配線板320には、実施の形態2に示す受動素子アレイ10Aが実装され、受動素子アレイ10Aの第2入出力端子P21、P22、第1のグランド端子PG1および第3のグランド端子PG3のそれぞれが、プリント配線板320に接続され、受動素子アレイ10Aの第1入出力端子P11、P12、第3入出力端子P31、P32および第2のグランド端子PG2のそれぞれが、フレキシブルケーブル340またはフレキシブル配線板350に接続される構造であってもよい。
また、プリント配線板320には、実施の形態3に示す受動素子アレイ10Bが実装され、受動素子アレイ10Bの第2入出力端子P21、P22、第1のグランド端子PG1および第3のグランド端子PG3のそれぞれが、プリント配線板320に接続され、受動素子アレイ10Bの第1入出力端子P11、P12、第3入出力端子P31、P32および第2のグランド端子PG2のそれぞれが、フレキシブルケーブル340またはフレキシブル配線板350に接続される構造であってもよい。
(その他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態1、2、3、4に係る受動素子アレイおよびプリント配線板20、320について説明したが、本発明は、個々の実施の形態1、2、3、4には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態1、2、3、4に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
例えば、受動素子アレイは、受動素子を4つ以上備えていてもよい。
すなわち、受動素子アレイは、受動素子、一対の入出力端子およびグランド端子を一組とする複数の受動素子ユニットが順次配列され、素体11の一方主面11aには、奇数番目の受動素子ユニットの一対の入出力端子および偶数番目の受動素子ユニットのグランド端子が順に設けられ、素体11の他方主面11bには、奇数番目の受動素子ユニットのグランド端子および偶数番目の受動素子ユニットの一対の入出力端子が順に設けられた構造であってもよい。これにより、奇数番目に配置された入出力端子間に偶数番目のグランド端子が設けられるので、奇数番目に配置された入出力端子間のアイソレーションを確保することができる。また、偶数番目に配置された入出力端子間に奇数番目のグランド端子が設けられるので、偶数番目に配置された入出力端子間のアイソレーションを確保することができる。
また、実施の形態1、2、3、4では、受動素子としてインダクタを例に挙げて説明したが、それに限られず、受動素子は複数の対向電極を有するコンデンサであってもよい。その場合、コンデンサである第1受動素子L1の一端および他端に第1入出力端子P11、P12をそれぞれ接続し、コンデンサである第2受動素子L2の一端および他端に第2入出力端子P21、P22をそれぞれ接続し、コンデンサである第3受動素子L3の一端および他端に第3入出力端子P31、P32をそれぞれ接続すればよい。
本発明の受動素子アレイは、例えば、プリント配線板に内蔵される形態で利用することができる。また、本発明のプリント配線板は、DC−DCコンバータなどの高周波モジュールに用いられる基板として広く利用することができる。
10、10A、10B 受動素子アレイ
11 素体
11a 一方主面
11b 他方主面
12 基材層
20 プリント配線板
30 実装部品
31 スイッチングIC
32、33 チップコンデンサ
50 高周波モジュール
112 樹脂基材層
211、212 第1信号ライン
221、222 第2信号ライン
231、232 第3信号ライン
241 第1のグランドライン
242 第2のグランドライン
243 第3のグランドライン
251、252、253、254、255、256、261、262、263、264、265、266 層間導体
320 プリント配線板
330 表面実装部品
340 フレキシブルケーブル
350 フレキシブル配線板
C1 第1コンデンサ
C2 第2コンデンサ
C3 第3コンデンサ
L1 第1受動素子
L2 第2受動素子
L3 第3受動素子
OP1 第1対向電極
OP2 第2対向電極
OP3 第3対向電極
P11、P12 第1入出力端子
P21、P22 第2入出力端子
P31、P32 第3入出力端子
G1 第1のグランド端子
G2 第2のグランド端子
G3 第3のグランド端子
X 受動素子が配列されている方向
Y 積層方向ZおよびX方向の両方に垂直な方向
Z 積層方向
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る受動素子アレイは、プリント配線板に内蔵される受動素子アレイであって、複数の基材層を積層してなる素体と、前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備え、前記素体の一方主面には前記第2受動素子に接続された端子を含まず、前記素体の他方主面には前記第1受動素子に接続された端子を含まない。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る受動素子アレイは、プリント配線板に内蔵される受動素子アレイであって、複数の基材層を積層してなる素体と、前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備え、さらに、前記素体内に設けられ、前記第1受動素子に対して、前記積層方向と垂直な方向に配置された第3受動素子と、前記素体の前記一方主面に設けられ、前記第3受動素子に接続された一対の第3入出力端子と、前記素体の前記一方主面に設けられたグランド端子とを備え、前記グランド端子は、前記一対の第1入出力端子と前記一対の第3入出力端子との間に設けられている。
また、本発明の一態様に係るプリント配線板は、複数の基材層を積層してなる素体と、前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備える受動素子アレイであって、前記素体の一方主面には前記第2受動素子に接続された端子を含まず、前記素体の他方主面には前記第1受動素子に接続された端子を含まない前記受動素子アレイを内蔵している。

Claims (12)

  1. プリント配線板に内蔵される受動素子アレイであって、
    複数の基材層を積層してなる素体と、
    前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、
    前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、
    前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、
    を備える
    受動素子アレイ。
  2. さらに、
    前記素体内に設けられ、前記第1受動素子に対して、前記積層方向と垂直な方向に配置された第3受動素子と、
    前記素体の前記一方主面に設けられ、前記第3受動素子に接続された一対の第3入出力端子と、
    前記素体の前記一方主面に設けられたグランド端子と
    を備え、
    前記グランド端子は、前記一対の第1入出力端子と前記一対の第3入出力端子との間に設けられている
    請求項1に記載の受動素子アレイ。
  3. 前記第3受動素子は、前記第1受動素子および前記第2受動素子が配列された方向に沿って、前記第2受動素子を基準にして前記第1受動素子とは反対側に設けられている
    請求項2に記載の受動素子アレイ。
  4. 前記素体を前記積層方向から見た場合に、
    前記一対の第1入出力端子は、前記第1受動素子と重なる位置に設けられ、
    前記一対の第2入出力端子は、前記第2受動素子と重なる位置に設けられ、
    前記一対の第3入出力端子は、前記第3受動素子と重なる位置に設けられ、
    前記グランド端子は、前記第2受動素子と重なる位置に設けられている
    請求項2または3に記載の受動素子アレイ。
  5. 前記グランド端子は、第2のグランド端子であり、
    さらに、
    前記素体の前記他方主面に設けられた第1のグランド端子および第3のグランド端子を備え、
    前記素体を積層方向から見た場合に、
    前記第1のグランド端子は、前記第1受動素子と重なる位置に設けられ、
    前記第3のグランド端子は、前記第3受動素子と重なる位置に設けられている
    請求項4に記載の受動素子アレイ。
  6. 前記第1受動素子および前記第2受動素子は、前記積層方向の異なる位置に設けられている
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の受動素子アレイ。
  7. 前記第1受動素子は、前記他方主面よりも前記一方主面に近い位置に設けられ、前記第2受動素子は、前記一方主面よりも前記他方主面に近い位置に設けられている
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の受動素子アレイ。
  8. 前記第1受動素子、前記第2受動素子および前記第3受動素子のそれぞれは、インダクタである
    請求項2〜7のいずれか1項に記載の受動素子アレイ。
  9. さらに、
    前記素体内に、第1のグランド端子に対向する第1対向電極、第2のグランド端子に対向する第2対向電極、および、第3のグランド端子に対向する第3対向電極を備え、
    前記第1対向電極は、前記第1受動素子の一端または他端に接続され、
    前記第2対向電極は、前記第2受動素子の一端または他端に接続され、
    前記第3対向電極は、前記第3受動素子の一端または他端に接続されている
    請求項8に記載の受動素子アレイ。
  10. プリント配線板に実装される受動素子アレイであって、
    複数の基材層を積層してなる素体と、
    前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、
    前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、
    前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備え、
    前記第1入出力端子がフレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルに接続され、前記第2入出力端子が前記プリント配線板に接続される、
    受動素子アレイ。
  11. 複数の基材層を積層してなる素体と、
    前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、
    前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、
    前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、
    を備える受動素子アレイを内蔵したプリント配線板。
  12. 複数の基材層を積層してなる素体と、
    前記素体内に設けられ、前記複数の基材層の積層方向と垂直な方向に配列された第1受動素子および第2受動素子と、
    前記素体の一方主面に設けられ、前記第1受動素子に接続された一対の第1入出力端子と、
    前記素体の他方主面に設けられ、前記第2受動素子に接続された一対の第2入出力端子と、を備え、
    前記第1入出力端子がフレキシブル配線板またはフレキシブルケーブルに接続され、前記第2入出力端子がプリント配線板に接続される、
    受動素子アレイを実装したプリント配線板。
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