TWI344325B - Inductor and electric power supply using it - Google Patents

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TWI344325B
TWI344325B TW096115327A TW96115327A TWI344325B TW I344325 B TWI344325 B TW I344325B TW 096115327 A TW096115327 A TW 096115327A TW 96115327 A TW96115327 A TW 96115327A TW I344325 B TWI344325 B TW I344325B
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inductor
printed circuit
conductor
magnet
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Yasuhiko Mano
Takashi Karita
Shinobu Kato
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Ibiden Co Ltd
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Description

1344325 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電感器及利用其之電源電路，進一步 具體而言，係關於安裝於印刷基板上之LSI(Large Scale Integration，大塑積體電路）用電源電路之平流電路中所使 用的電感器及利用其之電源電路。 【先前技術】 目前，電子設備中所使用之LSI等半導體裝置，為了同 時達成向性旎化與低電力化’而使聪動電壓降低至1伏左 右非常低的值為止。為對上述LSI負載提供驅動電力 > 必 須提供將交流電源整流為直流並且分幾個階段降低電壓之 電力。對於上述用途，一般而言’使用轉換效率優良之 DC-DC(directcurrent-directcurrent，直流對直流）轉換器， 但必須使用平流電路來抑制輸出中之雜訊。 構成該平流電路之元件，主要藉由電感器與電容器而構 成，但主流是兩者均為表面安裝零件。繼而，於將上述表 面安裝零件搭載於印刷基板上之情形時，需要固定大小之 安裝面積。 [專利文獻1]曰本專利特開平1-3 12885 "電感器埋入電 路基板”（1989年12月18日公開） 專利文獻1中揭示有以下電感器 > 如圊1及2所示，將圓 同狀鐵氧體20埋入通孔丨8，進而將導體以插入圓筒狀鐵氧 體20之通孔22。 然而，上述構造中，細微地覲察，與下述”包括導體、 I202i9.doc 及不與》亥導體空開間隙而密著之磁體之電感器"不同，立 於；體與磁體之間存在空隙’從而無法獲得較大的電感。 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 此處’於實現電子設備之小型化·高密度安裝化方面， 構成平流電路之表面安裝零件存在相對於印刷基板之安裝 面積較大的問題。又’亦存在成本高之問題。
此軚理想的是，開發出安裝面積較小的零件（電感 器、電容器）。 〜 [解決問題之技術手段] 因此，本發明之目的在於提供一種新穎的電感器及其製 造方法。 進而，本發明之目的在於提供一種利用新穎的電感器之 電源電路。 鑒於上述目的，本發明之電感器包括具有貫通孔之磁 體以及形成於上述貫通孔表面上之導體，且構成電源電 路之一部分。 進而’上述電感器中’上述導體亦可由銅而形成。 進而’上述電感器中’上述導體亦可由大體圓柱狀之銅 而形成。 進而’上述電感器中，上述導體亦可由實際上中空之圓 柱狀之銅而形成。 進而’上述電感器中，上述磁體亦可係大體包圍上述導 體之形狀。 120219.doc 進而’上述電子設備中’上料“亦可包括：於上述 基板之厚度方向延伸且具有貫通孔之磁體；以及形成於上 述貫通孔表面上之導體。 進而’上述電子設備中’亦可於上述基板上設置複數組 上述電源電路。 進而，本發明之製造電感器之方法，準備於長度方向上 延伸之磁體，於上述磁體之軸方向上開通貫通孔，對上述 貫通孔之内面進行金屬鍍敷後，製造上述磁體與該金屬密 著之電感器。 進而，上述製造電感之方法中，i述金屬鍵敷亦可係 鍍銅。 進而，上述製造電感器之方法中，上述磁體亦可由鐵氧 體而形成。 進而，上述製it電感$之方法中，上述磁體亦可由包含 磁體與非磁體之複合材料而形成。 進而，本發明之將電感器組裝至基板之方法，包括以下 各步驟：準備於長度方向上延伸之磁體’準備對該磁體之 軸方向上的貫通孔之内面進行金屬鍍敷後而製造出的電感 器，於基板上開通貫通孔，將上述電感器插入上述貫通 孔，利用樹脂填充於上述電感器與上述基板之間而進行固 亦可進而包 上述電感器 進而’上述將電感器組裝至基板之方法中 括將樹脂填充於上述電感器之貫通孔之步驟 進而’上述將電感器組裝至基板之方法中 120219.doc 1344325 亦可利用金屬堵塞貫通孔之兩端。 • 進而’上述將電感器組裝至基板之方法t，亦可進而包 .·括以下步驟：於將上述電感器固定於上述基板上之後，= .該基板表面及該電感器之貫通孔内面進行鍍鋼處理，使該 基板表面及該電感器之貫通孔内面圖案化。 Λ 進而，本發明之將電感器組裝至基板之方法，包括以下 各步驟：準備圓筒狀磁體，於基板上開通貫通孔，將上述 • 4㈣人上述貫通孔’利用樹脂填充於上述電感器與上述 基板之間而進行固定，對上述基板表面及上述磁體之貫通 孔内面進行鍍銅處理，使該基板表面及該電感器之貫通孔 内面圖案化。 進而上述將電感器組裝至基板之方法中，亦可進而包 括將樹脂填充於上述電感器之貫通孔之步驟。 [發明之效果] 根據本發明，可提供一種新穎的電感器及其製造方法。 ® 進而，根據本發明，可提供一種利用了新穎的電感器之 電源電路。 【實施方式】 • 以下，—面參照隨附圖示，一面對本發明之電感器及利 用其之電源電路之實施形態加以詳細說明。再者，該實施 形態為例示，故並不對本發明有任何限定。又，於圖_， 對相同要素附加相同符號，並省略重複說明。 [安裝有電源電路之電子設備] (構成） 120219.doc 1344325 圖1 ϋ表示包括具有電源電路之印刷基板之電子設備1之 構成圖。該電子設備1具備封裝體（ΡΚ)2、以及搭載有封裝 體（ΡΚ)2之母板（ΜΒ)4，兩者例如藉由銷接頭16而電性連 接。母板4包括適當的印刷基板，且適當大小之直流電壓 Vin自外部供給該導體電路14，並經由銷接頭16傳送至封 裝體2。 封裝體2包括適當的印刷基板，例如具備：芯材基板 1 3，分別形成於芯材基板1 3兩面之下層部絕緣層】5 u、 15d ;分別形成於下層部絕緣層15u、15(1之兩面上之上層 部絕緣層25u ' 25d ;以及根據期望而分別形成於上層部絕 緣層25υ、25d之兩面上之阻焊層35u、35d。於芯材基板13 上形成有導體電路52ιι、5 2d及連接該兩個導體之通孔導體 28。於下層部絕緣層15u、15d上形成有導體電路54u、54d 及導孔導體53u、53d。同樣，於上層部絕緣層25u、25d上 形成有導體電路56u、56d及導孔導體5%、5兄^較好的 是’芯材基板13藉由金屬鍍敷通孔法而形成，且下層部絕 緣層15u ' 15d及上層部絕緣層25u、25(1藉由增層法而形 成。 進而，封裝體2包括：基板埋入式電感器（L)1〇，以及形 成於導體電路52u-l、54u-l間之薄膜型電容器（c)8。又， 於封裝體2上，於表面側安裝有半導體裝置（Mpu Micr〇 Processor Unit，微處理器單元）6,且於背面側較好的是於 與MPU 6相對應之位置安裝有電源IC(pw IC)12。 薄膜型電容器（C)8係使介電體8插入於芯材基板導體電 I20219.doc -12· 1344325 路52u_1與下層部導體電路54u-l之兩導體電路間而形成之 薄膜型電容器，較好的是形成於MPU 6附近。關於基板埋 入式電感器（L)l〇與電源IC(PW IC)12，將於之後詳細進行 說明。
藉由包含該等薄膜型電容器（c)8、基板埋入式電感器 (L)10、及電源Ic(pw ic)12之全部或任1個之電路，構成對 MPU 6供電用之電源電路。自電源電路向Mpu 6之供電， 藉由形成於封裝體2上之導體電路（包含通孔導體、導孔導 體，下同）而進行。該電子設備丨中，自該電源電路之輸出 位置至作為負栽之Mpu6為止之距離，例如為丨爪爪以内， 非常短。因用於供電之導體電路長度非常短，故可抑制因 配線之寄生電阻或寄生電感而引起之電壓變動。 再者，基板埋入式電感器（L)l〇形成於封裝體2之芯材基 板Π之部分上，但亦可形成於封裝體2之一部分或整^ 上。然而，以下說明中，為了簡化說明，而列舉將基^埋
入式電感器am形成於s材基板13之部分之情 行說明。 .—u "'T、电崎（刃、 即，一組薄膜型電容器8、基板埋
Tr ^ 八電感态10及開關 1C 12)。於對MPU 6等之供電量較大 -^ 屛形時，亦可準備 複數、·且電源電路，並將該等並聯 電。於該情料，薄膜型電容器8、基= 電路分擔供 及電源K：(PWIC)12，僅分別準備需要之組數/電感器10 (電路及動作） I20219.doc 1344325 圖2係表示圖1之電子設備中所使用之電源電路3之基本 構成圖。該電源電路係將輸入直流電壓進行降壓4Dcdc 轉換Is。該DC-DC轉換器相對輸入電源Vin，串聯連接有 電源IC(PW 1〇12、埋入式電感器（L)1〇、以及作為負載之 MPU 6，進而，於負載河1>11 6之兩端並聯連接有薄膜型電 容ls(C)8。電源iC(PW IC)12包括開關元件（sw)9與二極體 (D)ll，且二極體丨丨作為與負載]^1>11 16並聯連接之續流二 極體而發揮作用。作為負載刪6用電源，開關元件 (SW)9之頻率為（μμομΗζ左右。 該DC-DC轉換器中，於前段，作為直流截波電路，藉由 電源IC(PW 1C) 12使輸入電壓Vin之週期τ與接通時間t⑽之 比率變化，來改變負載電壓之平均值，於後段，使其輸出 電壓平β化。此處，將負載之兩端所產生之電壓設為 Vout ° 圖2所示之〇(：_〇0：轉換器之基本動作如下，當電源 IC(PW IC)12接通時.，作為抗流線圈之埋入式電感器 (L)i〇 4膜型電容器（c)8、及作為負載之Mpu 6中流通有 電*此時，埋入式電感器（L)l〇與薄膜型電容器（C)8令儲 存有電磁。其次，當電源Ic(pw IC)12斷開時，則藉由 儲存於薄膜型電容器(c)8中之電磁能，而使作為負載之 MPU 6中電流繼續流通。同樣，儲存於埋入式電感器（叩〇 中之電磁把通過作為飛輪二極體之二極體⑴）Η而繼續流 田電源IC(PW IC)12再次接通時，二極體（D)ll經過反 °卜復㈣後’埋人式電感器（l)iq、薄膜型電容器（c)8及 I20219.doc 1344325 作為負載之MPU 6令流通有電流，且土里入式電感叫⑽與 薄膜型電谷器（C) 8中再次儲存有電磁能。 • 於該一系列動作中，施加於負載ΜΡϋ ό之電壓v〇ut包含 脈動机，且電壓·電流之脈動流由埋入式電感器（l)〗〇及薄 膜型電容器(C)8之電容而決定。此處，對於脈動流(電流變
• 動AIL)，預先規定有設計規格值，且為了使上述脈動流處 於《亥規格值α下，II由平流電路（包含埋入式電感器⑹W • 及薄膜型電容器（C)8之濾波電路）來對脈動流進行抑制。亦 即，即使輸入電壓Vin為間斷波形，也可藉由使直流電流 流通於二極體D1丨中而成為連續波形，使脈動流變小。進 而，越使埋入式電感器（L)1〇之電感變大，越可進一步使 直流電流平滑。 另 方面，該電源電路係用於驅動電壓為1伏左右之 MPU 1 6者，就上述低電壓而言，必須儘量避免由電阻而 引起之電壓降低。因此，作為埋入式電感器（L)] 〇，必須 • 為電阻值較小，而電感較大者，進而為了電子設備之小型 化·高密度安裝而必須為尺寸較小者。 ' 圖3(A)〜(D)係說明該等動作之電壓、電流之波形圖，任 軸均係時間軸t。圖3(A)表示開關元件（Sw)9為接通狀 態之情形之輸入直流電壓Vin，圖3(B)表示流通於埋入式 電感器（L)l〇中之電流江。只要開關元件（sw)9為接通狀 態’輸入直流電壓Vin及直流電流IL即為固定。 如圖3(C)所示，當開關元件（sw)9於週期τ、時間t〇n接 通時’相對於輸入電壓Vin之輸出電壓為輸入電壓vin間斷 1202I9.doc -15 - 1344325 之方形波。此時之輸入電壓之平均電壓變小為 Vout=(ton/T).Vin。 藉由埋入式電感器（L) 10與薄膜型電容器（c)8，對負載 MPU 16施加包含脈動流但連續之電壓。圖3(D)係流通於埋 入式電感器（L)10中之電流。該電流中，平均值為IL，avg， 脈動流為AIL。 [電感器] (構成） 圖4(A)係表示埋入式電感器10埋入於封裝體2中之狀態 的剖面圖。較好的是，儘量使電感器（L)1〇之電阻值降 低，儘量使電感增大，儘量使尺寸變小。一般而言，若使 導體長度變長則電感增加’但電阻亦增加。另一方面，藉 由於導體附近放置磁體而使電感增加。 因此，本發明者採用金屬銅作為電感器用導體，且藉由 使長度變短而降低電阻值，並且藉由於附近配置磁體而使 電感增加。根據s亥觀點，本發明者提出分別於圖4(A)〜(c) 中所示之基板埋入型電感器1〇作為一實施形態。如上所 述，此處，就將電感器10形成於芯材基板13之部分之情形 進行說明，但亦可形成於封裝體2整體或其一部分上。 圖4(A)所示之埋入式電感器（L)1 〇由導體（c〇n.)32及芯材 (c〇re)30而形成，且通孔銅之内部為中空34，其中上述導 體（c〇n.)32由通孔銅而構成，上述芯#(c〇re)3〇包括包圍導 肢（con. )3 2周圍之圓筒狀鐵氧體。藉由於導體中形成中 空34，來釋放因導體32與芯材3()之間的熱膨脹之差而產生 120219.doc -16 - 1344325 之應力。 埋入式電感器1 〇配置於芯材基板丨3上所開通之貫通孔27 中’且周圍由樹脂38而覆蓋。以堵塞埋入式電感器1〇之兩 端面之開口的方式而形成有通道導體39，且分別與導體層 52u、52d連接。 圖4(B)表示其他實施形態之埋入式電感器（L)1〇，通孔導 體32與:S材基板表面之導體電路（構成形成於芯材基板之 表面上之配線、電源或接地圖案之大致面狀之導體電路， 或用以與進行與上層之導通的通孔導體連接之通孔岸道） 導通。通孔岸道不於芯材基板表面上再配線。 圖4(C)中’將填孔劑36填充於圖4(B)中之通孔導體32 内，進而形成阻塞填孔劑之蓋狀導體39。亦可於該蓋狀導 體3 9上形成通路孔導體。此處，作為填孔劑3 6，較好的是 低彈性之材料。因其可緩和因磁體、通孔導體、怒材基板 間之熱膨脹差而引起之應力。 (性能） 圖5B〜5D係表示使用了圖5A之鐵氧體之芯材埋入式電感 器1 〇之性能的圖表。首先，就使鐵氧體芯材之厚度改變之 情形進行討論。此處，將利用有機材料（FR_4)(相對磁導率 _ 1)形成芯材材料者作為比較例而加以表示。 圖5A係規定圖4之電感器（L)io之外形的圖。此處所示之 埋入式電感器之樣品中’如圖5 B所示，導體3 2及它材3 〇之 長度固定為lc〇n. = lcore=l mm，導體之半徑rc〇n亦固定為 =1 nrn。於該條件之下，使芯材半徑改變為rc〇re=〇 25〜2 1202I9.doc 1344325 另一方面，複合材料芯材之電感器30_2與鐵氧體芯材之 電感器30相比電感較低，但若與空心之電感器扣^相比則 高3倍左右，進而即使電流增加也具有維持固定值之特 性。 圖5D係將複合材料芯材之電感器3〇·2與鐵氧體芯材之電 感器30-1進行比較之Β·τ特性圖。此處，若使磁場強度上 升為0〜20,000 A/m，則鐵氧體芯材之電感3〇-1因相對磁導 率較高而急速磁化，立即引起磁性飽和。對此，複合材料 3材之電感30-2因相對磁導率較低，故不會引起磁性飽 和，而是與磁場強度大致成正比而磁化。該特性推測為以 下原因，於圖5C中，鐵氧體芯材之電感器3〇1之電感較 高’但若電流變高則飽和而緩慢降低，另一方面，複合材 料芯材之電感器3 0 - 2之電感較低，維持固定值。 因本實施形態之電感1 〇用於電源電路，故可能會流通 有較大的電流。當電流值較低時，較好的是電感較高的 鐵氧體芯材之電感器30-1。另一方面，於電流較大之情 形時（例如’為0.1 A以上或1 a以上之情形時），較好的 是，電感較低，但即使電流增加電感亦固定之複合材料 芯材之電感器30-2。當然，本發明者之最終的開發目標 在於開發一種電感高、且即使電流增加也可維持固定電 感之電感器。 本實施形態之電感器可用於（例如，於交換電源電路 中，為使交流電力直流化，或為自直流電流或低頻交流電 流中阻斷高頻成分）構成於高頻區域進行大電流之控制之 120219.doc 1344325 電源電路之一部分的電感器。 (電感器之形成方法） 圖6係對使用鐵氧體作為芯 成方法進行說明的圓。再者， 之情形亦大致相同。 材材料之情形的電感器之形 使用複合材料作為芯材材料 準備作為磁性材料之鐵氧體主體材料30(步驟υ。
其次’使該鐵氧體30成形並燒成為具有貫通孔31之 :(步驟2)。燒成後之圓筒狀鐵氧體3〇之尺寸，較好的是， 高度方向為0K0Q麵。鐵氧體材料之成形及燒成:件 為，燒成後之相對密度為95%以上，較好的是嶋以上。 此時，燒成後之鐵氧體30之相對磁導率為1〇〇〜15〇，飽和 磁化約為0.4 了（特士拉）。如此，形成芯材部分3q。再者， 亦可使鐵氧體成形並燒成為圓形形狀，之後，利用適當的 方法（例如，鑽孔）沿軸線開孔而形成。 其次，利用光阻膜覆蓋除貫通孔34外之圓筒狀鐵氧體3〇
之兩端面，藉由化學鍍銅法（無電解鍍銅）對鐵氧體表面（貫 通孔3 1之内周面）較薄地實施鍍銅，並藉由焦磷酸鍍銅法 (電解鍍銅）實施厚度20 μιΉ左右之鍍銅’從而形成導體 32(步驟3)。藉由利用金屬鍍敷於芯材部分3〇形成導體32， 使兩者成為不空開間隙而密著之關係。之後，將乾膜去 除。此時’於通孔導體32自芯材30突出時，進行研磨並將 之去除。 其次，如日本專利特開2000-232078(公開日2000年08月 22曰）所記載般，將通孔導體32作為陰極，使浸潰有金屬 I20219.doc -20· 1344325 鍵敷液之金屬鍍敷頭與基板表面接 — 成測定用塾32t(步驟4(a)及⑻)，-= 鍍Ni/AU。 了登32t之表面貫施 若以咅:面形狀觀察，則中空34、其周圍之導體32 圍之鐵氧體芯材30配置為同心圓 ° 四狀（χ-χ剖面圖）。圖 5(B〜⑼中，使阻抗分析器之微探針與該測定用墊 而進行測定。 啊
再者’圖5(B)〜(D)中，作為該鐵氡體芯材叫之其他形 態而表不之30-2中，取代鐵氧體而準備複合材料，比較例 中，取代鐵氧體而準備FR_4(難燃性環氧樹脂），且於相同 尺寸、相同步驟、相同條件下完成上述步驟⑴〜⑷。 (埋入基板之方法） 圖7A〜7C係分別說明將已形成之電感㈣埋入芯材基板 之方法的圖。再者’如上所述，亦可將電感器埋入封 裝體2之整體或—部分。
圖A所示之埋入方法中，於芯材&板i 3上，例如利用鑽 孔將電感器埋入用通孔27開通（步驟八_丨）。將於圖6之步驟 (1)〜(4a及4b)中所形成之電感器10插入該通孔（步驟Α_2)。 將樹脂38埋入式電感器1〇之周圍。該樹脂“較好的是於倒 裝晶片安裝中所使用之低CTE(C0efficient ^ Thermal
Expansion，熱膨脹係數）之底部填充樹脂。其次，利用雷 射將兩端面之樹脂38之中心部開孔而形成開口 38a(步驟a_ 3)。藉由無電解鍍銅及電解鍍銅形成場通道39，進而與封 裝體2之表面導體層52u、52d連接（步驟A_4)。較好的是， 120219.doc 1344325 亦可進而形成阻焊層作為絕緣層。 - 圊7B所示之埋入方法中，將附有銅落40之芯材基板13開 . 孔（步驟B-1)，插入電感器10(步驟B-2)，將樹脂埋入式^ ' 感器之周圍（步驟B-3)，實施無電解鍍銅及電解鍍鋼42(步 • 驟B-4a)’並進行圖案化（步驟B_5a)t>再者，亦可於（步驟 • B-3)之後，將填孔用樹脂填充於電感器之開口中（步驟b 4b)，實施無電解鍍銅及電解鍍銅42(步驟B_5a)，並進行圖 • 案化（步驟B~6a)。再者’芯材基板Π亦可為無銅结4〇者\ 圖7C所示之埋入方法係使用無銅箱4〇之芯材基板η，將 電感器10之芯材30插入基板後，形成導體32之例。將芯材 基板13開孔（步驟，插入已於圖6之（步驟ο、步驟2)中 形成之圓筒狀鐵氧體30(步驟c_2)，將樹脂埋入圓筒狀鐵氧 體30之周圍，實施無電解鍍銅及電解鍍銅心（步驟，並 進订圖案化（步驟C-4a)。再者，亦可於（步驟C3)之後，將 填孔用樹脂填充於電感器之開口中（步驟C4b)，實施無電 • 解鍍銅及電解鍍銅42(步驟c_5b)，並進行圖案化（步驟c_ 6b)。再者’芯材基板1 3亦可為有銅箔4〇者。 圖7A〜C之埋入方法中，亦可使用樹脂基板或陶瓷基板 ' 作為基板。 (印刷板製造方法） 圖8對圖1之電子設備丨之封裝體2及用作母板4的印刷基 板之製造方法進行簡單說明。作為多層印刷基板之製造方 法，眾所周知有金屬鍍敷通孔法與新式製程法。作為新式 製程法，存在金屬鍍敷法增層法、導電膏法增層法、增層 i202l9.doc -22- 1344325 轉印法、轉印法、柱狀金屬鍍敷增層法、以及同時積層法 等。進而，關於金屬鍍敷法增層法，亦可根據材料與開孔 法’分為附有樹脂之銅箔方式、熱硬化性樹脂方式、感光 性絕緣樹脂方式等。此處，按照本申請人較多採用之金屬 鍵敷法增層法之熱硬化性樹脂方式進行說明。 如圖8A所不’準備芯材基板13〇。該芯材基板π〇係藉由 金屬鍍敷通孔法而製造者。於玻璃布環氧樹脂銅張積層板 或玻璃布高对熱樹脂銅張積層板上形成内層導體圖案，並 將其準備所需張數，利用所謂預浸體之接著薄板進行積層 接著，形成1張板《對其進行開孔，利用金屬鍍敷通孔法 對孔内之壁面、表面進行金屬鍍敷136，連接内外導體 層。之後，製成表面圖案134，製造出芯材基板。該圖 中’為内層亦具有導體電路之多層芯、材基板，但亦可為兩 面芯材基板，上述兩面芯材基板將兩面銅張積層板作為起 始材料’力内層中並不設置導體電路，而利用通孔導體連 接内外之導體電路。 如圖8Β所示，於芯材基板13〇上形成絕緣層15“該絕緣 層150利用層壓法形成，±述㈣法塗佈餘物、或對膜 狀物進行加熱並利用真空進行壓接。 、 如圖8C所示，於絕緣層上利用雷射開設通孔他。 如圖8D所不，精由對孔内面及絕緣層表面實施無電解錄 鋼與電解鍵銅而使盆道 , ^ 導通此時，為使金屬鍍敷之密著性 提高，而對孔内面及絕緣層表面進行粗面化處理。 士圖8Ε所不’形成表面側之導體圖案"8。導體圖案之 U02l9.doc -23 - 1344325 形成中，進行全面進行電解鍍銅160之全板金屬鍍敷，並 於錢鋼之上表面形成抗餘劑，之後藉由姓刻形成導體圖 案158(移除式）。再者’亦可使用其他方法，例如，半追加 法、全追加法等。 如圖8F所不，同樣形成背面側之導體圖案丨。於該階 奴，形成有1層導體圖案，因此，僅將圖8B〜圖奸之步驟重 複預期次數。
如圖8G所示，此處藉由將圖8B〜圖8ρ之步驟進而重複一 次，來製造多層印刷基板。亦可根據所期望之情形，於最 外層上形成阻焊層（未圖示）。再者，圖8a〜g中並未明確， 但最外層之導體圓案258形成為可適應圖封裝體2及母 板4。之圖案。利用圖7⑷〜(c)中所說明之任一方法而將電 感益埋人已完成之封裝體2。相當於圖7(A)〜(c)之基板^ 者係圖8中之心材基板i 3G，或芯材基板上交替積層有層間 樹脂絕緣層與導體電路之印刷配線。若於圖购之時 刻，形成貫通150、130、15〇之貫通孔，並將利用圖 7(A) (C)之方法所形成之電感器埋入該貫通孔，則可將電 感器内置於整個芯材基板與層間樹脂絕緣層中。 [優點·效果] 本實施形態具有如下優點.效果。 (電感器） ⑴可提供直流電阻值較小之電感器。其係使用如金屬 銅般之電阻率較氏夕么；g n e -之金屬且長度（約！ mm)為基板厚度以下 之電感器，直流電阻值非常小。 120219.doc -24· 1344325 (2) 可提供電感係數較大之電感器。藉由使導體與磁體 構成為密著而不隔開間隙之關係，便可提高電感係數。 (3) 可提供尺寸較小的電感器β電感器例如半徑為 0.2 5〜2 mm，長度為1 mm左右，從而可提供尺寸較小的電 感器。 (4) 可提供可利用與印刷基板相同之製造步驟而形成之 電感器。電感器之製造步驟中，可利用與印刷基板相同之 製造步驟進行開孔、金屬鍍敷。 (5 )因電感係數較大，故可用於流動有〇. 1 a以上，較好 的是1 A以上之電流之電源電路之一部分。 (基板埋入式電感器） (1) 可提供基板埋入式電感器，其與表面安裝零件相 比，相對於印刷基板之安裝面積非常小。因係基板埋入 型，故亦可於其上方搭載其他表面安裝零件，安裝面積實 際上等於零。 (2) 可配置於負載附近。因係基板埋入塑，故亦可形成 於負載之安裝區域。例如，可埋入正下方之印刷配線板 或β材基板。 (3) 可提供可利用與印刷基板之製造步驟相同之製造步 驟而埋入之基板埋入式電感器。可利用與印刷基板相同之 製造步驟’對印刷基板進行開孔、插入、樹脂固定、開口 形成、通道形成、導體圖案形成。 (電子設備） (1)可提供於負載ΜΡυ之附近配置有電源電路之電子設 1202I9.doc -25- 1344325 備。自電源電路之輸出位置至負載Mpu為止之距離，例如 J :為1 _以内非常短’因此，可使用於供電之導體電路長度 .· # “丑'可抑制因配線之寄生電阻或寄生電感而引起之 . 電壓變動。 .示例具體例而進行說明。圖9係表示包括安裝有目前之 電源電路之印刷基板之電子設備〗〇〇的圖。該電子設備1 〇〇 包括封裝體（PK)200、以及搭載有該封裝體（ρκ)2〇〇之母板 # (MB)400，且兩者例如藉由銷接頭160而電性連接。 /成電源電路之電源IC i 20、電感器元件1及電容器 元件80均係表面安裝型個別零件，且必須分別搭載於印刷 基板之固定之搭載區域。因此，電子設備100中，該等表 面女裝型零件120、1〇〇、80安裝於母板MB 4〇〇之輸入電壓 Vin供電端部附近處。藉由形成於母板4〇0上之導體電路 140、銷接頭16〇及形成於封裝體2⑼上之導體電路（包含通 孔導體、通路孔導體）18〇、28〇等，而自電源電路向Mpu • 60供電。該電子設備1〇〇中，自電源電路之輸出位置至作 為負載之MPU 60為止之距離’例如為數〇111至1〇 cm，非常 •長。用於供電之導體電路長度非常長，因此，容易因配線 - 之寄生電阻或寄生電感而引起電壓變動。 若與圖9之目前之電子設備1〇〇進行比較，則明瞭圖玉之 本實施形態之電子設備！中電源電路與負載Mpu 6非常接 近0
[變形例等J 以上，對於本發明之基板埋入式電感器及利用其之電源 I20219.doc •26- 1344325 電路之實施形態進行了說明，但 ^ βΡ ^ ^ "寻你不例而已，並非任 了艮疋本發明者。孰来此 能…、έ …一此項技術者可谷易地對上述實施形 .. 广之追加·變更.改良等允許包含於本發明。本發明之 ,技術性範圍根據隨附之申請專利範圍之記載而決定。 义 . 【圖式簡單說明】 、 設備 ® 1係、表7F包括安裝有電源電路之印刷基板之 之構成圖。 路圖 • 圖2係表示圖1之電子設備中所使用之電源電路之電 之基本構成圖。 圖3(A)〜(D)係說明圖2之電源電路之動作之電壓、電流 的波形圓，且橫軸均係時間軸t。 圖4A係表示將埋入式電感器埋入於封襄之狀態 圖。 之將埋入式電感器埋入於封裝 圖4B係表示其他實施形態 之狀態的剖面圖。 # 圖化係表示進而其他實施形態之將埋入式電感器埋入於 封裝之狀態的剖面圊。 - 圖5A係規定圖4之電感器之外形的圖。 圖5B係將鐵氧體怒材與FR4芯材之電感器之電感進行比 較的圖表。 圖5C係將使電流向G G1〜1() a增加時之電感進行比較 圖。 圖5D係將複合材料芯材之電感器與鐵氧體芯材之電感器 進行比較之B-丁特性圖。 ~ 120219.doc -27· 1344325
圖6⑴、（2)、（3)、（4a)、（4b)係說明電感器之形成方法 之圖。 圖7A(A-1)〜(A_4)係說明將已形成之電感器埋入印刷基 板之方法的圖。 圖 TBAD〜(B_3)、（B_4a)、（B_4b)、（B 5a)、（B 5b)、 (B-6b)係說明將已形成之電感器埋人印刷基板之其他實施 形態之方法的圖。 圖 7C(C-1)〜(C_3)、（C_4a)、（c_4b)、（C 5b)、（c,係說 明將已形成之電感器埋人印刷基板之進而其他實施形態之 方法的圖。 圖8(A)〜（G)係說明圖1之電子言交備中所使用之印刷基板 之製造方法的圖。 圖9係表示包括安裝有目前之電源電路之印刷基板之電 子設備的圓。 【主要元件符號說明】
電子設備 封裝、PK 3 4 電源電路
母板、MB
6 ' MPU
8 ' C 10、 L 11、 D 12 ' PW 1C
半導體裝置 電容器、薄膜型電容器 電感器、基板埋入式電感器 二極體、續流二極體 電源1C I20219.doc •28 - 1344325
13 芯材基板 14 導體電路 16 銷接頭 18 層部導體電路 25 上層部導體電路 27 貫通孔 30 <15材 30-1 鐵氧體怎材 30-2 複合材料芯材 30-3 空心 31 貫通 32 導體 34 中空 36 填孔劑 38 樹脂 39 通道 40 銅络 42 鍍銅（無電解鍍銅及電解鍍銅） 44 填孔用樹脂 46 電解鍍銅 52u ' 52d ' 導體電路 54u ' 54d ' 56u ' 56d 53 ' 53 ' 55 ' 55 通路孔導體 120219.doc -29-

Claims (1)

1344325 吶年(c月）g日修(4)正替換頁 第096115327號專利申請案 中文申έ青專利範圍替換本(99年川月） 十、申請專利範圍： 1. 一種印刷電路板埋入式電感器，其包括： 磁組其於上述印刷電路板之厚度方向上延伸，且大 致為0括·形，其中 上述磁體具有於上述印刷電路板之厚度方向上延伸之 貫通孔，且該貫通孔之内周面全面形成有鍍覆導體； 上述磁體之内周面與上述鍍覆導體之間係不隔開間隙 而密著。
2. 如請求項1之印刷電路板埋入式電感器，其中 上述鍍覆導體包括銅。 3. 如請求項丨之印刷電路板埋入式電感器，其中 進而包括介電材料，其包圍上述磁體之外周側面。 4 ·如咕求項3之印刷電路板埋入式電感器，其中 上述鍍覆導體超過貫通孔之内周面延伸至上述介電材 料，使上述磁體被上述介電材料與上述鍍覆導體所包 圍。 5.如6月求項3之印刷電路板埋入式電感器，其中 上述介電材,料包括具有較低熱冑脹特性之底部填 料。 ' 6_如請求項1之印刷電路板埋入式電感器，其中 上述磁體包括鐵氧體。 7.如請求項丨之印刷電路板埋入式電感器，其中 上述磁體包括包含磁體與非磁體之複合材料。 8‘如請求項1之印刷電路板埋入式電感器，其中 120219-99I026.doc ^44325 —一 __ 們年!ύ月旄日修(¾)正替換頁 I"1 —— 上述磁體包括磁粉與樹脂之複合材料。 9.如請求項1之印刷電路板埋入式電感器，其中 上述磁體包括羰基鐵粉末與樹脂之複合材料。 1 〇.如請求項1之印刷電路板埋入式電感器，其中 上述貫通孔進而被填孔材料充填。 U·—種電子設備，其包括： 電路板；以及 電源電路，其係構成以對架設於上述電路板之表面上 之半導體裝置供電；且 上述電源電路包括電感器； 上述電感器包括於上述電路板之厚度方向上延伸、大 致為圓柱形之磁體；上述磁體具有於上述電路板之厚度 方向上廷倬之貫通孔，且該貫通孔之内周面全面形成有 鍍覆導體；上述磁體之内周面與上述鍍覆導體之間係不 隔開間隙而密著。 h 12 ·如請求項11之電子設備，其中 上述電源電路進而包括： 4膜型電谷器，其形成於平行於上述電路板之夺面 向上；以及 電源1C裝置，其女裝於上述電路板 ¥ ^ „ '、上述+導體裝 置女裝面相反的面上。 13·如請求項12之電子設備，其中 上述電源電路與上述半導體裝置，係 我度1 mm 以下之較短之導電電路連接。 120219-991026.doc 1344325 如請求項！！之電子設備，其中 1解|〇月成日修($)正替换頁 於上述電路板上設置有複數組上述電源電路。 丨5·如請求項π之電子設備，其中 ι述電路板包括—芯材基板，且上述電感器形成於上 述芯材基板。 16.如請求項U之電子設備，其中 上述鍍覆導體係由鍍覆銅形成。 φ 1 7.如請求項11之電子設備，其中 上述電源電路與上述半導體裝置，係以一包含複數個 通路孔導體之導體電路互相連接。 1 8.如請求項丨丨之電子設備，其中 上述電源電路與上述半導體裝置，係以一包含複數個 通路孔導體之長度1 mm以下較短之導體電路互相連接。 19. 一種印刷電路板，其包括： 芯材基板； • 複數個導電電路，分別形成於上述芯材基板之頂面與 底面； 通孔導體，其形成於上述芯材基板上，且電連接於上 述複數個導電電路； 電感器’其形成於上述芯材基板上；以及 •組合層，其形成於上述芯材基板上；且 上述組合層包含複數個相互交錯積層之絕緣層與導電 層，配置於不同層之該等導電層經由通路孔導體互相電 連接； 120219-991026.doc
上述電感器包括於上述站材基板之厚度方向上延伸、 大致為圓柱形之磁體；上述磁體具有於上述芯材基板之 =度方向上延伸之貫通孔，且該貫通孔之内周面全面形 :有鍍覆導體；上述磁體之内周面與上述鍍覆導體之間 係不隔開間隙而密著。 20.如請求項19之印刷電路板，其中 上述芯材基板頂面與 上述鍍覆導體接續於分別形成於 底面之導電電路。 21. 如請求項19之印刷電路板，其中 上述電感器進而形成有通路孔導體。 22. 如請求項19之印刷電路板，其中 上述鍍覆導體包含銅。 23.如請求項19之印刷電路板，其中 上述磁體包含鐵氧體。 24.如請求項19之印刷電路板，其中 上述磁體包含含有磁性材料與非磁性材料之複合材 料0 2 5 ·如請求項19之印刷電路板，其中 上述磁體包含含有磁粉與樹脂之複合材料。 26. 如請求項19之印刷電路板，其中 上述磁體包含含有羰基鐵粉末與樹脂之複合材料 27. 如請求項19之印刷電路板，其中進而包括 介電材料，且 上述介電材料包圍上述磁體之外周側面。 120219-991026.doc 1344325 __ %年.，0月#日修(束)正捺換頁 28.如請求項27之印刷電路板’其中 上述介電材料包含具有較低熱膨脹特性之底部填充材 ' 料。
120219-991026.doc
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