JP2011019083A

JP2011019083A - Electronic composite component

Info

Publication number: JP2011019083A
Application number: JP2009162291A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Suzuki; 俊介鈴木; Tomoji Arai; 智次荒井
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic composite component capable of constituting a DC-DC converter of a power supply circuit or the like, and is compact and one package.SOLUTION: The electronic composite component is characterized in that a second printed circuit board 5 on which an inductor element 1 and a semiconductor element 2 are mounted is connected to a first printed circuit board 7 on which two solid-state electrolytic capacitor element 3 are mounted, and resin-molded to one package.

Description

本発明は小型携帯電子機器に使われる小型の電子複合部品に関し、特に電源装置に使用される小型のＤＣ−ＤＣコンバータなどを実現するのに適した電子複合部品に関する。 The present invention relates to a small electronic composite component used in a small portable electronic device, and more particularly to an electronic composite component suitable for realizing a small DC-DC converter used in a power supply device.

これまで、携帯電話などの通信機器、携帯オーディオプレイヤ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの携帯ＡＶ機器、携帯型ゲーム機器の小型化、薄型化が進められてきた。近年、これら携帯型電子機器に対して高性能化は元より、更に高機能化、多機能化への要求が高まり、携帯型電子機器に搭載される電源装置や、電力変換装置における部品点数の削減、実装面積の低減化へ目が向けられてきている。 Until now, communication AV equipment such as mobile phones, mobile audio players, digital still cameras, digital video cameras, and portable game equipment have been reduced in size and thickness. In recent years, there has been an increasing demand for higher functionality and more functionality in addition to higher performance for these portable electronic devices, and the number of parts in power supply devices and power conversion devices installed in portable electronic devices has increased. Attention has been directed toward reducing the mounting area.

それらの例を挙げると定電圧の直流を供給するＤＣ-ＤＣコンバータの方式の一つとして図４で示す、スイッチングレギュレータがある。これは半導体９にインダクタ１０および入力コンデンサ素子１１と出力コンデンサ素子１２が接続され、高効率で、リップルの少ない直流を供給することを目的としており、小型化への試みとして図４のような複数の素子で構成されるＤＣ-ＤＣコンバータを、モジュールにして、簡易的に定電圧の直流を供給するための方法として、複合部品が提案されている。 As an example thereof, there is a switching regulator shown in FIG. 4 as one of DC-DC converter systems for supplying a constant voltage direct current. This is because the inductor 10 and the input capacitor element 11 and the output capacitor element 12 are connected to the semiconductor 9, and the purpose is to supply high-efficiency and low ripple direct current. A composite component has been proposed as a method for supplying a constant voltage direct current simply by using a DC-DC converter composed of the above elements as a module.

例えば特許文献１には、フレキシブル基板上にコイル導体や薄膜コンデンサ素子、半導体チップを設置してフレキシブル基板を折り曲げて小型化した電力変換装置が示されている。特許文献１では、フレキシブル基板上に磁気誘導素子のコイル導体を実装し、フレキシブル基板を折り曲げてコイル導体を半導体チップの背面に重ねて配置することにより小型化した電力変換装置が得られ、さらに配線や電極端子分の面積が不要となるためコイル面積の拡大によりインダクタンスが１．５倍向上することなどが記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a power conversion device in which a coil conductor, a thin film capacitor element, and a semiconductor chip are installed on a flexible substrate and the flexible substrate is bent to reduce the size. In Patent Document 1, a miniaturized power conversion device is obtained by mounting a coil conductor of a magnetic induction element on a flexible substrate, bending the flexible substrate, and arranging the coil conductor so as to overlap the back surface of the semiconductor chip. In addition, since the area of the electrode terminal is not necessary, the inductance is increased 1.5 times by expanding the coil area.

更に特許文献２にはＳｉ基板上の一方の面に強誘電体層で構成されるコンデンサ素子と更にそのコンデンサ素子に重ねて薄膜コイルを集積することにより小型化した複合集積回路が示されている。特許文献２では強誘電体層としてＢＳＴ（Ｂａ_0.5Ｓｒ_0.5ＴｉＯ₃）をＰＬＤ（パルスレーザ照射デポジション）法で成膜し、コンデンサ素子部では１辺５ｍｍ（面積２５ｍｍ²）の素子とした場合１μＦ以上の静電容量が得られ、低抵抗のＳｉ基板を使用しているためにＥＳＲ（等価直列抵抗）は１５０ｍΩの値が得られたことが記載されている。 Further, Patent Document 2 shows a capacitor element composed of a ferroelectric layer on one side of a Si substrate and a composite integrated circuit that is miniaturized by stacking a thin film coil on the capacitor element. . In Patent Document 2, when BST (Ba _0.5 Sr _0.5 TiO ₃ ) is formed as a ferroelectric layer by a PLD (pulse laser irradiation deposition) method, an element having a side of 5 mm (area 25 mm ² ) is formed in the capacitor element portion. It is described that an electrostatic capacity of 1 μF or more was obtained, and a low resistance Si substrate was used, so that an ESR (equivalent series resistance) value of 150 mΩ was obtained.

特開２００５−３４０７５４号公報JP 2005-340754 A 特開２００２−５７０３７号公報JP 2002-57037 A

しかしながら、特許文献１の技術においては、電子複合部品によりＤＣ−ＤＣコンバータを構成した場合、コンデンサ素子として強誘電体層などの薄膜による薄膜コンデンサ素子を用いているため、十分な静電容量が得られず大きな出力電力を得ることができない。一方、大きな出力電力のＤＣ−ＤＣコンバータなどを有した電源回路を得るためには薄膜コンデンサ素子の面積を大きくする必要があるため小型化には限界が生じてしまうという問題点がある。特許文献２の技術においては、強誘電体層を成膜する工程としてＰＬＤ法等を用いているが設備投資費用、維持費が高額となること、更には薄膜の大面積化の技術が製造コストを増大させる要因となっている。 However, in the technique of Patent Document 1, when a DC-DC converter is configured by an electronic composite component, a thin film capacitor element made of a thin film such as a ferroelectric layer is used as the capacitor element, so that a sufficient capacitance can be obtained. The large output power cannot be obtained. On the other hand, in order to obtain a power supply circuit having a large output power DC-DC converter or the like, it is necessary to increase the area of the thin film capacitor element, and thus there is a problem that downsizing is limited. In the technique of Patent Document 2, the PLD method or the like is used as a process for forming the ferroelectric layer. However, the capital investment cost and the maintenance cost are high, and the technology for increasing the area of the thin film is a manufacturing cost. It is a factor that increases.

また、一般に携帯機器のＤＣ−ＤＣコンバータに必要とされる出力電圧範囲は０．９Ｖから５Ｖ程度であり、最大出力電流は１Ａ以内である。このレベルの出力電力を実現するためにはＤＣ−ＤＣコンバータ回路の入出力コンデンサ素子として数μＦオーダーの静電容量が必要であり、この静電容量を携帯機器に実装するために必要とされる数ｍｍ²のレベルの面積で実現するのは薄膜コンデンサ素子では困難である。 In general, the output voltage range required for a DC-DC converter of a portable device is about 0.9V to 5V, and the maximum output current is within 1A. In order to achieve this level of output power, a capacitance of the order of several μF is required as an input / output capacitor element of the DC-DC converter circuit, and this capacitance is required for mounting on a portable device. It is difficult for a thin film capacitor element to realize an area with a level of several mm ² .

このように従来の技術では、個々の素子、例えば半導体部品、コイル部品、コンデンサ素子部品の同一基板上に集約された電源部品のモジュール化技術や集積回路プロセスを使って、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを小型化し、さらには１チップに構成する技術は開示されてきた。しかし、部品の要求に対して、各種素子の実装面積が基板面積の許容範囲に収まらない場合や製造コストが増大し工業化が難しい場合が多く、性能とコストの両面で適合した製品の提供が望まれていた。 As described above, in the conventional technology, for example, a DC-DC converter is formed by using a modularization technique or an integrated circuit process of power supply components integrated on the same substrate of individual elements such as semiconductor parts, coil parts, and capacitor element parts. Techniques for downsizing and further configuring in one chip have been disclosed. However, there are many cases where the mounting area of various elements does not fit within the allowable range of the board area or the manufacturing cost increases and it is difficult to industrialize in response to the requirements of parts, and it is hoped to provide products that are compatible with both performance and cost. It was rare.

従って、本発明は、電源回路のＤＣ−ＤＣコンバータを構成することが可能で、かつ、小型でワンパッケージに収納された電子複合部品を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic composite component that can constitute a DC-DC converter of a power supply circuit and is small and accommodated in one package.

上記課題を解決するため、本発明による電子複合部品は、電気配線が形成された第一のプリント基板と、前記第一のプリント基板の少なくとも一つの面上に設置された少なくとも一つの固体電解コンデンサ素子と、電気配線が形成された第二のプリント基板と、前記第二のプリント基板の少なくとも一つの面に設置された少なくとも一つのインダクタ素子とを有し、前記固体電解コンデンサ素子は弁作用を有する金属からなる陽極体と前記陽極体の拡面化された表面に形成された誘電体層と前記誘電体層の表面に形成された固体電解質層と前記固体電解質層の表面に形成された陰極導電体層と前記陽極体に接続された陽極電極とを有し、前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板が積層され、前記電気配線が形成された前記第一のプリント基板、または前記第二のプリント基板の表面の一部が外部に露出されて前記固体電解コンデンサ素子と前記インダクタ素子が一体として樹脂モールドされたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electronic composite component according to the present invention includes a first printed circuit board on which electrical wiring is formed, and at least one solid electrolytic capacitor installed on at least one surface of the first printed circuit board. An element, a second printed circuit board on which electrical wiring is formed, and at least one inductor element installed on at least one surface of the second printed circuit board, wherein the solid electrolytic capacitor element has a valve action An anode body made of a metal having a dielectric layer formed on the surface of the anode body, a solid electrolyte layer formed on the surface of the dielectric layer, and a cathode formed on the surface of the solid electrolyte layer The first printed circuit board having a conductor layer and an anode electrode connected to the anode body, wherein the first printed circuit board and the second printed circuit board are laminated to form the electrical wiring. Cement substrate or said second portion of the surface of the printed circuit board is exposed to the outside the solid electrolytic capacitor element and the inductor element, is characterized in that it is a resin molded integrally.

本発明による電子複合部品は前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板がはんだボールを介して電気的に接続され、かつ固定されたことを特徴とする。 The electronic composite component according to the present invention is characterized in that the first printed circuit board and the second printed circuit board are electrically connected and fixed via solder balls.

本発明による電子複合部品は前記第一のプリント基板上の前記固体電解コンデンサ素子と前記第二のプリント基板の底部、または前記第二のプリント基板上の前記インダクタ素子と前記第一のプリント基板の底部が熱接着性樹脂含有テープで固定され、更に前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板がワイヤ・ボンディングで電気的に接続されたことを特徴とする。 An electronic composite component according to the present invention includes a solid electrolytic capacitor element on the first printed circuit board and a bottom of the second printed circuit board, or the inductor element on the second printed circuit board and the first printed circuit board. The bottom is fixed with a heat-adhesive resin-containing tape, and the first printed circuit board and the second printed circuit board are electrically connected by wire bonding.

本発明による電子複合部品は、前記陽極電極と前記陰極導体層は前記電気配線に導電性接着剤で接続固定されていることを特徴とする。 The electronic composite component according to the present invention is characterized in that the anode electrode and the cathode conductor layer are connected and fixed to the electric wiring with a conductive adhesive.

本発明による電子複合部品は、前記固体電解コンデンサ素子は前記陰極導電体層に接続された陰極電極を有し、前記陰極電極と前記陽極電極は前記電気配線に導電性接着剤、または、はんだにより接続固定されていることを特徴とする。 In the electronic composite component according to the present invention, the solid electrolytic capacitor element has a cathode electrode connected to the cathode conductor layer, and the cathode electrode and the anode electrode are connected to the electric wiring by a conductive adhesive or solder. The connection is fixed.

本発明による電子複合部品は、前記第二のプリント基板上に半導体素子が配置され、前記半導体素子と前記固体電解コンデンサ素子と前記インダクタ素子と前記電気配線とによりＤＣ−ＤＣコンバータ回路が形成されていることを特徴とする。 In the electronic composite component according to the present invention, a semiconductor element is disposed on the second printed board, and a DC-DC converter circuit is formed by the semiconductor element, the solid electrolytic capacitor element, the inductor element, and the electric wiring. It is characterized by being.

本発明による電子複合部品は、前記弁作用を有する金属はアルミニウム、またはタンタルであり、前記固体電解質層は導電性高分子層であることを特徴とする。 The electronic composite component according to the present invention is characterized in that the metal having a valve action is aluminum or tantalum, and the solid electrolyte layer is a conductive polymer layer.

本発明による電子複合部品は、前記インダクタ素子は、絶縁層で被覆された導線の巻線を、磁性体粉末を分散させた樹脂でモールドして形成されていることを特徴とする。 The electronic composite component according to the present invention is characterized in that the inductor element is formed by molding a winding of a conductive wire covered with an insulating layer with a resin in which a magnetic powder is dispersed.

本発明による電子複合部品は、前記インダクタ素子は、前記第二のプリント基板上に前記電気配線と同一の材料で形成された巻線パターンと、前記巻線パターンの上方または下方の少なくとも一方に設置された板状のフェライト、または金属磁性体、またはスパッタリング、または蒸着により形成された磁性薄膜からなること特徴とする。 In the electronic composite component according to the present invention, the inductor element is disposed on at least one of a winding pattern formed of the same material as the electrical wiring on the second printed board and above or below the winding pattern. It is characterized by comprising a plate-like ferrite, a metal magnetic material, or a magnetic thin film formed by sputtering or vapor deposition.

本発明による電子複合部品によれば、電気配線が形成された第一のプリント基板上に固体電解コンデンサ素子が導電性接着剤、または、はんだにより接続、固定されている。つづいて電気配線が形成された第二のプリント基板上にインダクタ素子と半導体素子がはんだ等により接続され、固定されている。更に、上記の固体電解コンデンサ素子が接続され、固定された第一のプリント基板の上に上記のインダクタ素子と半導体素子がそれぞれ接続され、固定された第二のプリント基板が例えば、はんだボールを介して電気的に接続され、固定された後、第一のプリント基板の表面の一部が外部に露出された状態で全体が樹脂モールドされている。 According to the electronic composite component of the present invention, the solid electrolytic capacitor element is connected and fixed by the conductive adhesive or solder on the first printed board on which the electric wiring is formed. Subsequently, the inductor element and the semiconductor element are connected and fixed by solder or the like on the second printed board on which the electrical wiring is formed. Further, the above-described solid electrolytic capacitor element is connected, and the inductor element and the semiconductor element are respectively connected on the fixed first printed circuit board, and the fixed second printed circuit board is connected, for example, via a solder ball. After being electrically connected and fixed, the entire surface of the first printed circuit board is resin-molded with a part of the surface exposed to the outside.

以上の構成により、本発明においては出力の大きなＤＣ−ＤＣコンバータに必要とされる大きな静電容量が得られ、かつ、小型化を達成した電子複合部品を得ることが可能となる。 With the above configuration, in the present invention, it is possible to obtain a large capacitance required for a DC-DC converter having a large output and to obtain an electronic composite component that achieves miniaturization.

本発明の実施例１に係る電子複合部品の透視正面図。1 is a perspective front view of an electronic composite component according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施例１に係る電子複合部品の第二のプリント基板の平面図。The top view of the 2nd printed circuit board of the electronic composite component which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る電子複合部品の第一のプリント基板の平面図。The top view of the 1st printed circuit board of the electronic composite component which concerns on Example 1 of this invention. ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図Circuit diagram of DC-DC converter 本発明の実施例２に係る電子複合部品の透視正面図。The transparent front view of the electronic composite component which concerns on Example 2 of this invention.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における電子複合部品の構造について図１を参照しながら説明する。図１は本実施の形態の電子複合部品の透視正面図であり、見易くするためにハッチングを施している。図１において本実施の形態の電子複合部品は電気配線（図示なし）が形成された第一のプリント基板７上に入力と出力の各々１個の固体電解コンデンサ素子３が導電性接着剤または、はんだにより接続され、固定され、つづいて電気配線（図示なし）が形成された第二のプリント基板５上にインダクタ素子１と半導体素子２がはんだにより接続され、固定される。更に、固体電解コンデンサ素子３が接続された第一のプリント基板７の上にインダクタ素子１と半導体素子２がそれぞれ接続された第二のプリント基板５がはんだボール６を介して電気的に接続され、かつ固定された後、第一のプリント基板７の表面の一部を外部に露出させて全体を外装樹脂４により樹脂モールドすることにより形成される。 (Embodiment 1)
First, the structure of the electronic composite component according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective front view of the electronic composite component of the present embodiment, which is hatched for easy viewing. In FIG. 1, the electronic composite component of the present embodiment has a solid electrolytic capacitor element 3 for each of input and output on a first printed circuit board 7 on which electrical wiring (not shown) is formed. The inductor element 1 and the semiconductor element 2 are connected and fixed by solder on the second printed circuit board 5 that is connected and fixed by solder and subsequently formed with electrical wiring (not shown). Further, the second printed circuit board 5 to which the inductor element 1 and the semiconductor element 2 are respectively connected is electrically connected via the solder balls 6 on the first printed circuit board 7 to which the solid electrolytic capacitor element 3 is connected. And after being fixed, a part of the surface of the first printed circuit board 7 is exposed to the outside and the whole is resin-molded with the exterior resin 4.

また、本実施の形態においては第二のプリント基板５上のインダクタ素子１が設置された近傍に半導体素子２が配置され、半導体素子２と固体電解コンデンサ素子３とインダクタ素子１と電気配線とによりＤＣ−ＤＣコンバータ回路が形成されている。 In the present embodiment, the semiconductor element 2 is arranged in the vicinity of the inductor element 1 on the second printed circuit board 5, and the semiconductor element 2, the solid electrolytic capacitor element 3, the inductor element 1, and the electric wiring are used. A DC-DC converter circuit is formed.

図２は、本実施の形態において第二のプリント基板５の平面図であり、見易くするためにハッチングを施しており、第二のプリント基板５の上面に配置されたインダクタ素子１と半導体素子２と第二のプリント基板５の底面に形成されたランド８にはんだボール６が配列されていることが示されている。 FIG. 2 is a plan view of the second printed circuit board 5 in the present embodiment, hatched for easy viewing, and the inductor element 1 and the semiconductor element 2 disposed on the upper surface of the second printed circuit board 5. It is shown that solder balls 6 are arranged on lands 8 formed on the bottom surface of the second printed circuit board 5.

図３は、本実施の形態において第一のプリント基板７の平面図であり、見易くするためにハッチングを施しており、はんだボールが接続されるランド８が形成されている同一の面に入力平滑用、出力平滑用の各々の固体電解コンデンサ素子３が実装されていることを示している。また、第一のプリント基板７の底面にはＤＣ−ＤＣコンバータの入力、出力およびグランドの外部端子(図示なし)が形成されている。 FIG. 3 is a plan view of the first printed circuit board 7 in the present embodiment, which is hatched for easy viewing, and the input smoothing is performed on the same surface on which the lands 8 to which the solder balls are connected are formed. It is shown that the solid electrolytic capacitor elements 3 for smoothing and output smoothing are mounted. In addition, external terminals (not shown) for the input, output and ground of the DC-DC converter are formed on the bottom surface of the first printed circuit board 7.

尚、本実施の形態に用いる固体電解コンデンサ素子３は、弁作用を有する金属からなる陽極体と陽極体の拡面化された表面に形成された誘電体層と誘電体層の表面に形成された固体電解質層と固体電解質層の表面に形成された陰極導電体層と陽極体に接続された陽極電極とを有し、陽極電極と陰極導体層は第一のプリント基板７上に形成された電気配線に導電性接着剤または、はんだで接続され、固定されている。ここで、固体電解コンデンサ素子３が第一のプリント基板７上に形成された電気配線に、はんだで接続され、固定される場合は信頼性を考慮し、陰極導電体層に接続された陰極電極を有した固体電解コンデンサ素子とすることもできる。 The solid electrolytic capacitor element 3 used in the present embodiment is formed on an anode body made of a metal having a valve action, a dielectric layer formed on the enlarged surface of the anode body, and a surface of the dielectric layer. A solid electrolyte layer, a cathode conductor layer formed on the surface of the solid electrolyte layer, and an anode electrode connected to the anode body, and the anode electrode and the cathode conductor layer were formed on the first printed circuit board 7. It is connected and fixed to the electrical wiring with a conductive adhesive or solder. Here, when the solid electrolytic capacitor element 3 is connected to the electrical wiring formed on the first printed circuit board 7 with solder and fixed, the cathode electrode connected to the cathode conductor layer is considered in consideration of reliability. It can also be set as the solid electrolytic capacitor element which has.

より詳細には、陽極体は表面が拡面化された板状又は箔状のアルミニウムから成り、誘電体層は陽極体の表面に形成された陽極体の酸化皮膜から成り、また、誘電体層の表面を陽極部と陰極部とに分離する絶縁部を有し、陰極導電体層はグラファイト層と銀ペースト層とを積層塗布して形成されている。 More specifically, the anode body is made of plate-like or foil-like aluminum whose surface is enlarged, the dielectric layer is made of an oxide film of the anode body formed on the surface of the anode body, and the dielectric layer The cathode conductor layer is formed by laminating and applying a graphite layer and a silver paste layer.

また、アルミニウムの代わりにタンタルを陽極体に使用してもよく、陽極体の表面は拡面化した板状又は箔状のタンタルから構成され、誘電体層は陽極体の表面に形成された陽極体の酸化皮膜から成り、また、誘電体層の表面を陽極部と陰極部とに分離する絶縁部を有し、陰極導電体層はグラファイト層と銀ペースト層とを積層塗布して形成されている。 In addition, tantalum may be used for the anode body instead of aluminum, the surface of the anode body is composed of an enlarged plate-like or foil-like tantalum, and the dielectric layer is an anode formed on the surface of the anode body. The dielectric layer has an insulating portion that separates the surface of the dielectric layer into an anode portion and a cathode portion, and the cathode conductor layer is formed by laminating and applying a graphite layer and a silver paste layer. Yes.

インダクタ素子は占積率が大きくなるようにＣｕ線をアルファ巻きで巻き線され、その後、巻き線を金属磁性粉末を分散させた樹脂でモールドされ形成される。 The inductor element is formed by winding a Cu wire with alpha winding so that the space factor becomes large, and then molding the winding with a resin in which metal magnetic powder is dispersed.

更にインダクタ素子を構成する別の手段としてはプリント基板上に形成された電気配線と同一の材料で形成された巻き線パターンと、その巻き線パターンの上方または下方の少なくとも一方に板状のフェライトまたは金属磁性体、またはスパタッリングまたは蒸着により形成された磁性薄膜が配置されたものも挙げられる。 Furthermore, as another means for configuring the inductor element, a winding pattern formed of the same material as the electric wiring formed on the printed circuit board, and a plate-like ferrite or at least one above or below the winding pattern There may also be mentioned a metal magnetic body or a magnetic thin film formed by sputtering or vapor deposition.

続けてインダクタ素子を構成する別の手段としてはフェライトやセラミックス材料に導体パターンを積み重ねて印刷し、積み重ねた層間をビアでつないでコイルが形成された積層インダクタも挙げられる。 Another means for subsequently configuring the inductor element is a multilayer inductor in which a conductor pattern is stacked and printed on a ferrite or ceramic material, and a coil is formed by connecting the stacked layers with vias.

はんだボールの組成はＳｎ単体または、Ｓｎを主成分としたＡｇ、Ｃｕ，Ｂｉを少なくとも一種類含む金属で構成される。 The composition of the solder ball is composed of Sn alone or a metal containing at least one kind of Ag, Cu, Bi containing Sn as a main component.

（実施の形態２）
図５は本発明の電子複合部品の実施の形態２を説明する図である。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a view for explaining a second embodiment of the electronic composite component of the present invention.

図５は本発明の実施の形態２における電子複合部品の構造について示している。図５は本実施の形態の電子複合部品の透視正面図であり、見易くするためにハッチングを施している。 FIG. 5 shows the structure of the electronic composite component according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 5 is a perspective front view of the electronic composite component of the present embodiment, which is hatched for easy viewing.

第一のプリント基板７、第二のプリント基板５、そしてそれらに設置される固体電解コンデンサ素子３、インダクタ素子１、及び半導体素子２の構造は実施の形態１と同じであり、第一のプリント基板７上に入力と出力の各々１個の固体電解コンデンサ素子３が導電性接着剤またははんだにより接続され、固定され、つづいて電気配線（図示なし）が形成された第二のプリント基板５上にインダクタ素子１と半導体素子２がはんだにより接続され、固定される。 The structures of the first printed circuit board 7, the second printed circuit board 5, and the solid electrolytic capacitor element 3, the inductor element 1, and the semiconductor element 2 installed on them are the same as those in the first embodiment, and the first printed circuit board On the second printed circuit board 5 on which one solid electrolytic capacitor element 3 for each of input and output is connected and fixed on the circuit board 7 with a conductive adhesive or solder, and then electric wiring (not shown) is formed. The inductor element 1 and the semiconductor element 2 are connected to each other by solder and fixed.

その後、第一のプリント基板７上の固体電解コンデンサ素子３と第二のプリント基板５の底部が熱接着性樹脂含有テープで接着された後、固定され、更に第一のプリント基板７と第二のプリント基板５がワイヤ・ボンディングで電気的に接続される。この場合、ワイヤはＡｕ線１６やＣｕ線を使用する。Ｃｕ線はＡｕ線１６と比較してコスト的に有利であるが酸化しやすい性質があるため、酸化を防止できる環境を提供できれば、Ｃｕ線でのワイヤ・ボンディングが可能である。 Thereafter, the solid electrolytic capacitor element 3 on the first printed circuit board 7 and the bottom of the second printed circuit board 5 are bonded with a heat-adhesive resin-containing tape, and then fixed, and further, the first printed circuit board 7 and the second printed circuit board 5 are fixed. The printed circuit boards 5 are electrically connected by wire bonding. In this case, Au wire 16 or Cu wire is used as the wire. The Cu wire is advantageous in terms of cost compared to the Au wire 16 but has a property of being easily oxidized. Therefore, if an environment capable of preventing oxidation is provided, wire bonding with the Cu wire is possible.

（実施例１）
次に実施例１に係る構成を実施の形態１で用いた図１を参照しながら説明する。実施例１で作製した第一のプリント基板７は基材に厚みが２５μｍのポリイミドを使用し、電気配線を構成する銅箔めっきの厚みが３５μｍである。固体電解コンデンサ素子３は、アルミニウムの多孔質体に公知の方法で誘電体酸化皮膜を形成した後、酸化皮膜上に固体電解質層を形成したのち、グラファイト層、銀ペースト層を積層塗布して作製し、形状は横１．３ｍｍ、縦２．８ｍｍ（面積３．６４ｍｍ²）、厚みが０．３ｍｍである。入力平滑側の固体電解コンデンサ素子３の静電容量は４．７μＦ、ＥＳＲは４０ｍΩ、耐圧電圧は６．３Ｖである。出力平滑側の固体電解コンデンサ素子３の静電容量は１０．０μＦ、ＥＳＲは４０ｍΩ、耐圧電圧は２．５Ｖである。はんだボールは鉛フリーであるＳｎ-Ａｇ系の直径５００μｍを使用した。 Example 1
Next, the configuration according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 used in the first embodiment. The first printed circuit board 7 produced in Example 1 uses polyimide having a thickness of 25 μm as a base material, and the thickness of the copper foil plating constituting the electric wiring is 35 μm. The solid electrolytic capacitor element 3 is formed by forming a dielectric oxide film on a porous aluminum body by a known method, forming a solid electrolyte layer on the oxide film, and then laminating and applying a graphite layer and a silver paste layer. The shape is 1.3 mm wide, 2.8 mm long (area 3.64 mm ² ), and the thickness is 0.3 mm. The solid electrolytic capacitor element 3 on the input smoothing side has a capacitance of 4.7 μF, an ESR of 40 mΩ, and a withstand voltage of 6.3 V. The output smoothing solid electrolytic capacitor element 3 has a capacitance of 10.0 μF, an ESR of 40 mΩ, and a withstand voltage of 2.5V. The solder ball used was a lead-free Sn—Ag-based diameter of 500 μm.

第二のプリント基板５は第一のプリント基板７と同様の構成で作製している。半導体素子２はＤＣ−ＤＣコンバータ用のスイッチング周波数が３ＭＨｚのスイッチ素子とコントロール回路などが内蔵されているものを使用した。インダクタ素子１は形状が横３ｍｍ、縦３ｍｍ（面積９ｍｍ²）、厚みが０．６ｍｍである。導線として外径０．１２ｍｍのＣｕ線を使用した。この導線をアルファ巻きにより巻き線を形成し、この巻き線を金属磁性体粉末を分散させた樹脂によりモールドしており、インダクタンスは１．０μＨ、直流抵抗は０．１５Ωであった。 The second printed circuit board 5 is manufactured in the same configuration as the first printed circuit board 7. The semiconductor element 2 used was a switch element having a switching frequency of 3 MHz for a DC-DC converter and a control circuit incorporated therein. The inductor element 1 has a shape of 3 mm in width, 3 mm in length (area 9 mm ² ), and a thickness of 0.6 mm. A Cu wire having an outer diameter of 0.12 mm was used as the conducting wire. This conductive wire was wound by alpha winding, and this winding was molded with a resin in which metal magnetic powder was dispersed. The inductance was 1.0 μH and the direct current resistance was 0.15Ω.

次にフラックスが塗布された第二のプリント基板５のランド８にはんだボール６を搭載し、赤外線リフロー装置にて加熱し固着した。更に第二のプリント基板５にインダクタンス素子１と半導体素子２を赤外線リフロー装置にて加熱し実装した。続いて、第一のプリント基板７に入力平滑側と出力平滑側の固体電解コンデンサ素子３を銀ペーストを用いて実装した。その後、固体電解コンデンサ素子３を実装した第一のプリント基板７の上にインダクタンス素子１と半導体素子２を実装した第二のプリント基板５をはんだボール６を介して電気的に接続し、かつ固定した。この作業も赤外線リフロー装置にて実施した。 Next, the solder balls 6 were mounted on the lands 8 of the second printed circuit board 5 to which the flux was applied, and fixed by heating with an infrared reflow apparatus. Further, the inductance element 1 and the semiconductor element 2 were heated and mounted on the second printed board 5 with an infrared reflow apparatus. Subsequently, the solid electrolytic capacitor element 3 on the input smoothing side and the output smoothing side was mounted on the first printed circuit board 7 using silver paste. Thereafter, the second printed circuit board 5 on which the inductance element 1 and the semiconductor element 2 are mounted is electrically connected to the first printed circuit board 7 on which the solid electrolytic capacitor element 3 is mounted via the solder balls 6 and fixed. did. This operation was also performed with an infrared reflow apparatus.

更にガラスのフィラーを含むエポキシ樹脂で構成される外装樹脂４にてモールド成形し、大きな出力電力を有するＤＣ−ＤＣコンバータの機能を有する電子複合部品を得た。このＤＣ−ＤＣコンバータは面積が１８．５ｍｍ²（４．１ｍｍ×４．５ｍｍ）で高さが１．５７ｍｍであり、入力電圧は２．７〜５．５Ｖ、出力電圧が１．８Ｖ、出力電流は最大で６００ｍＡで動作し、出力電力は約１Ｗである。このＤＣ−ＤＣコンバータでは、これらの部品を通常のプリント基板上に個別に配置した場合と比較して、実装面積を約１０％削減することが可能となった。また、電力変換効率は８０％であり、ＥＳＲが１５０ｍΩである従来のコンデンサ素子を入出力のフィルターに用いた場合に比べ、５％改善できた。なお、出力電圧は半導体素子２を変えることで、１．２Ｖ、１．５Ｖ、１．８Ｖの三種類を出力できた。 Furthermore, it mold-molded with the exterior resin 4 comprised with the epoxy resin containing a glass filler, and obtained the electronic composite component which has a function of the DC-DC converter which has a big output electric power. This DC-DC converter has an area of 18.5 mm ² (4.1 mm × 4.5 mm) and a height of 1.57 mm, an input voltage of 2.7 to 5.5 V, an output voltage of 1.8 V, and an output. The current operates at a maximum of 600 mA and the output power is about 1 W. In this DC-DC converter, it is possible to reduce the mounting area by about 10% compared to the case where these components are individually arranged on a normal printed circuit board. The power conversion efficiency was 80%, which was an improvement of 5% compared to the case where a conventional capacitor element having an ESR of 150 mΩ was used for the input / output filter. In addition, by changing the semiconductor element 2, three types of output voltages of 1.2V, 1.5V, and 1.8V could be output.

また、固体電解コンデンサ素子の陽極体としてアルミニウム以外にタンタルも同様に使用可能であり、同様の効果が得られた。 In addition to aluminum, tantalum can also be used as the anode body of the solid electrolytic capacitor element, and the same effect was obtained.

（実施例２）
続いて実施例２に係る構成を実施の形態２で用いた図５を参照しながら説明する。実施例２では、第一のプリント基板上７の固体電解コンデンサ素子３に第二のプリント基板５の底部が絶縁性をもった熱接着性樹脂含有テープ（図示なし）で固定し、更に第二のプリント基板５と第一のプリント基板７を外径２２μｍのＡｕ線１６でワイヤ・ボンディング装置を使用し接続した以外は実施例１と同様に作製を行い、ＤＣ−ＤＣコンバータとしての機能を有する電子部品複合品を得た。その結果、実施例１と同様の結果が得られた。 (Example 2)
Next, the configuration according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 5 used in the second embodiment. In Example 2, the bottom of the second printed circuit board 5 is fixed to the solid electrolytic capacitor element 3 on the first printed circuit board 7 with a heat-adhesive resin-containing tape (not shown) having an insulating property, The printed circuit board 5 and the first printed circuit board 7 are manufactured in the same manner as in Example 1 except that a wire bonding apparatus is used for connection with an Au wire 16 having an outer diameter of 22 μm, and it has a function as a DC-DC converter. An electronic component composite was obtained. As a result, the same result as in Example 1 was obtained.

また、他の実施例として、インダクタ素子１をプリント基板上に電気配線と同一の材料で電気配線の形成と同時に巻き線パターンも形成しておき、板状のフェライトをその巻き線パターンの上面とプリント基板を挟んだ下面に設置したものを用い、他の部分は上記実施例と同様の方法で構成し電子複合部品を得た。この場合、インダクタ素子１のインダクタンスは１．０μＨ、直流抵抗は０．２Ωであり、同様に大きな出力電力を有するＤＣ−ＤＣコンバータとしての機能を有する電子複合部品を得た。この場合、フェライトの代わりに金属磁性体を用いてもよく、また、板状のフェライトの代わりにスパッタリング等により形成された磁性体薄膜を用いても同様の効果が得られる。 As another embodiment, the inductor element 1 is formed on the printed circuit board with the same material as that of the electrical wiring, and a winding pattern is formed simultaneously with the formation of the electrical wiring, and the plate-like ferrite is formed on the upper surface of the winding pattern. An electronic composite component was obtained by using the one installed on the lower surface across the printed circuit board and configuring the other parts in the same manner as in the above-described example. In this case, the inductance of the inductor element 1 was 1.0 μH, the direct current resistance was 0.2Ω, and an electronic composite component having a function as a DC-DC converter having a large output power was obtained. In this case, a metal magnetic material may be used instead of the ferrite, and the same effect can be obtained by using a magnetic thin film formed by sputtering or the like instead of the plate-like ferrite.

なお、本発明は上記の実施の形態および実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、電子複合部品が目的とする回路機能に応じて設計変更可能である。例えば、大きな容量を必要とするＤＣ−ＤＣコンバータ以外の回路を構成することも可能であり、また、プリント基板に設置する電子部品の種類や数量、プリント基板の積み上げ段数なども用途や目的に合わせて設計することが可能である。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the design can be changed according to the circuit function intended by the electronic composite component. For example, it is possible to configure a circuit other than a DC-DC converter that requires a large capacity. Also, the type and quantity of electronic components installed on the printed circuit board, the number of stacked stages of the printed circuit board, etc. can be adapted to the application and purpose. Can be designed.

１インダクタ素子
２半導体素子
３固体電解コンデンサ素子
４外装樹脂
５第二のプリント基板
６はんだボール
７第一のプリント基板
８ランド
９半導体
１０インダクタ
１１入力コンデンサ
１２出力コンデンサ
１３入力端子
１４グランド端子
１５出力端子
１６Ａｕ線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inductor element 2 Semiconductor element 3 Solid electrolytic capacitor element 4 Exterior resin 5 Second printed circuit board 6 Solder ball 7 First printed circuit board 8 Land 9 Semiconductor 10 Inductor 11 Input capacitor 12 Output capacitor 13 Input terminal 14 Ground terminal 15 Output terminal 16 Au wire

Claims

A first printed circuit board on which electrical wiring is formed; at least one solid electrolytic capacitor element disposed on at least one surface of the first printed circuit board; and a second printed circuit board on which electrical wiring is formed; And at least one inductor element installed on at least one surface of the second printed circuit board, wherein the solid electrolytic capacitor element is an anode body made of a metal having a valve action and the surface of the anode body is enlarged. A dielectric layer formed on the surface, a solid electrolyte layer formed on the surface of the dielectric layer, a cathode conductor layer formed on the surface of the solid electrolyte layer, and an anode electrode connected to the anode body The first printed circuit board on which the first printed circuit board and the second printed circuit board are stacked and the electrical wiring is formed, or a part of the surface of the second printed circuit board Electronic composite component wherein said solid electrolytic capacitor element is exposed to the external inductor element is characterized in that it is a resin molded integrally.

The electronic composite component according to claim 1, wherein the first printed circuit board and the second printed circuit board are electrically connected and fixed via solder balls.

The solid electrolytic capacitor element on the first printed circuit board and the bottom of the second printed circuit board, or the inductor element on the second printed circuit board and the bottom of the first printed circuit board contain a thermal adhesive resin. The electronic composite component according to claim 1, wherein the electronic composite component is fixed with a tape, and the first printed circuit board and the second printed circuit board are electrically connected by wire bonding.

4. The electronic composite component according to claim 1, wherein the anode electrode and the cathode conductor layer of the solid electrolytic capacitor element are connected and fixed to the electric wiring with a conductive adhesive. 5. .

The solid electrolytic capacitor element has a cathode electrode connected to the cathode conductor layer, and the cathode electrode and the anode electrode are connected and fixed to the electric wiring by a conductive adhesive or solder. The electronic composite component according to any one of claims 1 to 3.

The semiconductor element is arranged on the second printed circuit board, and a DC-DC converter circuit is formed by the semiconductor element, the solid electrolytic capacitor element, the inductor element, and the electric wiring. The electronic composite component according to any one of 1 to 5.

The electron according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal having the valve action of the solid electrolytic capacitor element is aluminum or tantalum, and the solid electrolyte layer is a conductive polymer layer. Composite parts.

8. The inductor element according to claim 1, wherein the inductor element is formed by molding a winding of a conductive wire coated with an insulating layer with a resin in which a magnetic powder is dispersed. Electronic composite parts.

The inductor element includes a winding pattern formed of the same material as the electrical wiring formed on the first printed circuit board, and a plate-like shape installed at least above or below the winding pattern. The electronic composite part according to any one of claims 1 to 7, wherein the electronic composite part is made of ferrite or a metal magnetic material, or a magnetic thin film formed by sputtering or vapor deposition.