JP2013098310A - インダクタ部品および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタ部品を含む複数の電子部品の実装面積を低減させ、高電流を流した場合に所望のインダクタンス値となる電子装置を提供する。
【解決手段】
インダクタ部品１は、板状の基体部11と、磁性材料を含んでおり基体部11の下面に設けられた脚部12と、平面透視において基体部11の中心部を囲むように、基体部11に埋設されたトロイダルコイル導体13とを含んでいる。平面透視において脚部12とトロイダルコイル導体13とが重なるように設けられている。電子装置は、インダクタ部品１と、インダクタ部品１の基体部11の下面と脚部12とによって囲まれた空間に設けられたＩＣ素子２とを含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子部品モジュール等に用いられるインダクタ部品および電子装置に関するものである。

例えば携帯電話機等の電子機器分野において、インダクタおよびＩＣ素子等の複数の電子部品が回路基板に実装された電子部品モジュールの開発が進められている。その電子部品モジュールに用いられるインダクタ部品は、例えば電源用途等において、インダクタンス値の増大化が求められており、磁性材料が用いられている。

磁性材料が用いられたインダクタ部品は、高電流におけるインダクタンス値を高くするために、磁性体を飽和させ難くする必要があり、サイズが大きくなる傾向がある。インダクタ部品のサイズの増大化に伴う電子部品モジュールのサイズの増大化を抑えるために、ＩＣ素子上にインダクタ部品が設けられている構造が提案されている。

インダクタ部品として、インダクタンス値を高くするために、例えばトロイダルコイルを埋設されたものが知られている。

特開2008−153456号公報

しかしながら、トロイダルコイルは、高電流を流した場合には低電流を流した場合に比べてインダクタンス値が大きく低下する。その結果、高電流を流した場合に、所望のインダクタンス値が得られないという問題があった。

本発明の一つの態様によれば、板状の基体部と、磁性材料を含んでおり前記基体部の下面に設けられた脚部と、平面透視において前記基体部の中心部を囲むように、前記基体部に埋設されたトロイダルコイル導体とを含んでいる。平面透視において前記脚部と前記トロイダルコイル導体とが重なるように設けられている。

本発明の一つの態様によるインダクタ部品は、磁性材料を含んでおり基体部の下面に設けられた脚部が、平面透視において基体に埋設されたトロイダルコイル導体と重なるように設けられていることによって、トロイダルコイル導体に高電流を流した場合に所望のインダクタンス値を得ることができる。

本発明の第１の実施形態における電子装置の分解斜視図を示している。 図１に示された電子装置のＡ−Ａにおける縦断面図を示している。 （ａ）は図１に示された電子装置の第１の層を除いた状態を示す平面透視図であり、（ｂ）は図１に示された電子装置の第１および第２の層を除いた状態を示す平面透視図を示している。 本発明の第２の実施形態における電子装置の分解斜視図を示している。 （ａ）は図４に示された電子装置の第１の層を除いた状態を示す平面透視図であり、（ｂ）は図４に示された電子装置の第１および第２の層を除いた状態を示す平面透視図を示している。 本発明の第３の実施形態における電子装置の分解斜視図を示している。 （ａ）は図６に示された電子装置の第１の層を除いた状態を示す平面透視図であり、（ｂ）は図６に示された電子装置の第１および第２の層を除いた状態を示す平面透視図を示している。。 第１〜第３の実施形態における電子装置の他の例１を示す断面図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１〜図３に示されているように、第１の実施形態における電子装置は、インダクタ部品１と、インダクタ部品１の下方に設けられたＩＣ素子２とを含んでいる。インダクタ部品１およびＩＣ素子２は、例えば電子部品モジュールを構成する回路基板３上に実装される。

インダクタ部品１は、板状の基体部11と、基体部11の下面に設けられた脚部12と、基体部11に埋設されたトロイダルコイル導体13とを含んでいる。図３において、脚部12、トロイダルコイル導体13およびＩＣ素子２は、基体部11を透視した状態で破線によって示されており、トロイダルコイル導体13は、ドット模様によって塗りつぶされている。

基体部11および脚部12は、磁性材料を含んでおり、焼成によって一体的に形成されている。基体部11および脚部12によって、磁性材料構造体が構成されている。例示的な基体11および脚部12は、99質量％以上のフェライトおよび１質量％未満のガラスから成り、フェライトは、高い透磁率を得るという観点において、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４，ＭｎＦｅ_２Ｏ_４，ＦｅＦｅ_２Ｏ_４，ＣｏＦｅ_２Ｏ_４,ＮｉＦｅ_２Ｏ_４，ＢａＦｅ_２Ｏ_４，ＳｒＦｅ_２Ｏ_４およ
びＣｕＦｅ_２Ｏ_４のうちの少なくとも１種類であることが好ましい。

基体部11は、板形状を有しており、互いに積層された第１の層111〜第３の層113を含んでいる。図２において、第１の層111〜第３の層113の界面は、仮想の二点鎖線によって示されている。第２の層112は、第１の層111の上に積層されており、第３の層113は、第２
の層112の上に積層されている。

脚部12は、平面透視においてトロイダルコイル導体13と重なるように設けられている。本実施形態において、平面透視とは図１および図２に示すＢ方向から見たときの視点である。脚部12が“トロイダルコイル導体13と重なるように設けられている”とは、単にトロイダルコイル導体13の基体部11の側面への引出しパターンの直下に設けられていることではなく、トロイダルコイル導体13の平面透視において基体部11の中心部を囲んでいる部分の少なくとも一部分の直下に設けられていることをいう。脚部12は、枠形状を有しており、ＩＣ素子２が配置された空間を含んでいる。

トロイダルコイル導体13は、平面透視において基体部11の中心部を囲むような形状を有しており、基体部11に埋設されている。例えば、トロイダルコイル導体13は、例えば導体を円環状の仮想線の周りに螺旋状に巻いた形状を有している。平面透視において、トロイダルコイル導体13は、脚部12の幅方向12ｗにおける形成領域内に含まれている。トロイダルコイル導体13は、平面視において複数の直線部分を有しており、脚部12が直線部分の少なくとも一部と重なるように位置している。トロイダルコイル導体13は、第１の層111の
上面に形成された第１のコイルパターン131と第２の層112の上面に形成された第２のコイ
ルパターン132とを含んでいる。第１のコイルパターン131および第２のコイルパターン132は、基体部11の第２の層112に設けられたビア導体によって電気的に接続されている。

ＩＣ素子２は、インダクタ部品１の基体部11の下面と脚部12とによって囲まれた空間14に設けられている。ＩＣ素子２は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータにおける制御用ＩＣ素子である。ＩＣ素子２とインダクタ部品１のトロイダルコイル導体13とは電気的に接続される。

以下、磁性材料としてフェライトを含むインダクタ部品１の製造方法について説明する。インダクタ部品１の製造方法は、フェライトを含むスラリーを得る工程と、スラリーを用いてフェライトグリーンシートを得る工程と、コイルパターンを含む積層体を得る工程と、積層体を焼成する工程とを含んでいる。

スラリーは、フェライト粉末に適当な有機バインダ、可塑剤および有機溶剤等が混合されて得られる。フェライト粉末は、フェライトグリーンシートの焼結状態において均一化を図るために、仮焼が施されており、粒径の均一化が図られており、球形状に近い形状を有するものがよい。フェライト粉末に部分的に小さい粒径の粒子が含まれている場合、その小さい粒径の粒子の部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト層の透磁率が安定しにくい傾向がある。

フェライトグリーンシートは、スラリーを用いて、ドクターブレード法、圧延法およびカレンダーロール法等によって製造される。積層体は、一部のフェライトグリーンシートにコイルパターンが形成されている複数のフェライトグリーンシートを含んでいる。コイルパターンは、銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ）または銀合金等の金属粉末に適用な有機バインダおよび溶剤が混練された導体ペーストを、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等によってフェライトグリーンシートの表面に塗布することによって形成される。

本実施形態におけるインダクタ部品１は、磁性材料を含んでおり基体部11の下面に設けられた脚部12を含んでおり、脚部12は、平面透視において基体部11に埋設されたトロイダルコイル導体13の少なくとも一部と重なるように設けられていることによって、例えば基体部11の下面と脚部12とによって囲まれた空間14にＩＣ素子２を設けてインダクタ部品１を含む複数の電子部品の実装面積を低減させることができる。

本実施形態におけるインダクタ部品１において、トロイダルコイル導体13の周囲に形成される磁束線は、脚部12に入り込むように分布している。したがって、トロイダルコイル導体13に高電流を流した場合に、基体部11の第１のコイルパターン131と第２のコイルパ
ターン132とビア導体とで囲まれた領域に生じる磁束の量が低減される。
磁束の量が低減されると、磁束が飽和状態となる電流値を高くできるので、インダクタ部品１は、トロイダルコイル導体13に高電流を流した場合に所望のインダクタンス値得ることができる。

本実施形態のインダクタ部品１は、トロイダルコイル導体13が、平面透視において脚部12の幅方向12ｗにおける形成領域内に含まれている場合、トロイダルコイル導体13の周囲に発生する磁束線が脚部12内に入り易くなり、トロイダルコイル導体13に高電流値を流した場合にインダクタ部品１のインダクタンス値が得ることができる。

本実施形態のインダクタ部品１において、トロイダルコイル導体13が、平面視で直線部分を含む形状を有しており、脚部12が、平面視において直線部分の少なくとも一部と重なるように位置している場合、直線部分は比較的均一な磁場を発生し易いため、インダクタ部品１のインダクタンス値をさらに向上できる。

本実施形態における電子装置は、上述のインダクタ部品１と、インダクタ部品１の基体部11の下面と脚部12とによって囲まれた空間14に設けられたＩＣ素子２とを含んでいることによって、インダクタ部品１およびＩＣ素子２を含む電子装置の実装面積を低減させ、かつインダクタ部品１の高電流におけるインダクタンス値を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図４および図５を参照して、本発明の第２の実施形態における電子装置について説明する。本実施形態の電子装置において、第１の実施形態における電子装置と異なる構成は、第１の実施形態における枠形状の脚部12に代えて直線状の複数の脚部22ａおよび22ｂを有することである。その他の構成は、第１の実施形態における電子装置と同様である。

複数の脚部22ａおよび22ｂは、下面視において矩形状の基体部11の一対の辺に沿って配置されている。ＩＣ素子２は、複数の脚部22ａおよび22ｂによって挟まれた空間に設けられている。

本実施形態におけるインダクタ部品１は、磁性材料を含んでおり基体部11の下面に設けられた複数の脚部22ａおよび22ｂを含んでおり、複数の脚部22ａおよび22ｂは、基体部11に埋設されたトロイダルコイル導体13の少なくとも一部と重なるように設けられていることによって、例えば基体部11の下面と脚部22ａおよび22ｂとによって囲まれた空間にＩＣ素子２を設けてインダクタ部品１を含む複数の電子部品の実装面積を低減させ、かつインダクタ部品１の特性を向上させてインダクタ部品１を含む電子装置の低背化を図ることができる。

本実施形態のインダクタ部品１において、トロイダルコイル導体13の形成領域が、平面透視において、複数の脚部22ａおよび22ｂの幅方向22ｗにおける形成領域内に含まれている場合、トロイダルコイル導体13の周囲に発生する磁束線が複数の脚部22ａおよび22ｂ内に入り易くなり、トロイダルコイル導体13に高電流値を流した場合でも、インダクタ部品１のインダクタンス値を向上できる。

本実施形態のインダクタ部品１において、トロイダルコイル導体13が、平面視において直線部分を含む形状を有しており、複数の脚部22ａおよび22ｂが、直線部分の直下に位置している場合、インダクタ部品１のインダクタンス値をさらに向上できる。

本実施形態のインダクタ部品１において、直線状の複数の脚部22ａおよび22ｂが基体部11の下面における一対の辺に沿って設けられていることによって、例えばＩＣ素子２の実装領域以外に他の電子部品を実装する等、基体部11の下面を有効に利用することができる。

本実施形態における電子装置は、上述のインダクタ部品１と、インダクタ部品１の基体部11の下面と複数の脚部22ａおよび22ｂとによって囲まれた空間に設けられたＩＣ素子２とを含んでいることによって、インダクタ部品１およびＩＣ素子２を含む電子装置の実装面積を低減させ、かつインダクタ部品１の高電流におけるインダクタンス値を向上できる。

本実施形態の電子装置において、ＩＣ素子２が複数の脚部22ａおよび22ｂによって挟まれた空間に設けられていることによって、ＩＣ素子２によって発生された熱が複数の脚部22ａおよび22ｂの間から放散され、電子装置の放熱性が向上されている。

（第３の実施形態）
図６および図７を参照して、本発明の第３の実施形態における電子装置について説明する。本実施形態の電子装置において、第１の実施形態における電子装置と異なる構成は、第１の実施形態における枠形状の脚部12に代えて柱状の複数の脚部32ａ〜32ｄを有することである。その他の構成は、第１の実施形態における電子装置と同様である。

複数の脚部32ａ〜32ｄは、下面視において矩形状の基体部11の４つの角部分に配置されている。ＩＣ素子２は、複数の脚部32ａ〜32ｄによって囲まれた空間に設けられている。

本実施形態におけるインダクタ部品１は、磁性材料を含んでおり基体部11の下面に設けられた複数の脚部32ａ〜32ｄを含んでおり、複数の脚部32ａ〜32ｄは、基体部11に埋設されたトロイダルコイル導体13の少なくとも一部と重なるように設けられていることによって、例えば基体部11の下面と複数の脚部32ａ〜32ｄとによって囲まれた空間にＩＣ素子２を設けてインダクタ部品１を含む複数の電子部品の実装面積を低減させ、かつ高電流を流した場合にインダクタンス値を向上できるインダクタ部品１を含む電子装置の低背化を図ることができる。

本実施形態のインダクタ部品１において、トロイダルコイル導体13の形成領域が、平面透視において、複数の脚部32ａ〜32ｄの幅方向22ｗにおける形成領域内に含まれている場合、トロイダルコイル導体13の周囲に発生する磁束線が複数の脚部32ａ〜32ｄ内に入り易くなり、トロイダルコイル導体13に高電流を流した場合のインダクタ部品１のインダクタンス値を向上できる。

本実施形態のインダクタ部品１において、平面視でトロイダルコイル導体13の中心から遠い第１および第２のコイルパターンにおける特性が向上されており、トロイダルコイル導体13の直線部分における特性の差が低減されている。

本実施形態のインダクタ部品１において、柱状の複数の脚部32ａ〜32ｄが基体部11の下面における角部分に設けられていることによって、例えばＩＣ素子２の実装領域以外に他の電子部品を実装する等、基体部11の下面を有効に利用することができる。

本実施形態における電子装置は、上述のインダクタ部品１と、インダクタ部品１の基体部11の下面と複数の脚部32ａ〜32ｄとによって囲まれた空間に設けられたＩＣ素子２とを含んでいることによって、インダクタ部品１およびＩＣ素子２を含む電子装置の実装面積を低減させ、かつインダクタ部品１の高電流におけるインダクタンス値を向上できる。

本実施形態の電子装置において、ＩＣ素子２が複数の脚部32ａ〜32ｄによって囲まれた空間に設けられていることによって、ＩＣ素子２によって発生された熱が複数の脚部32ａ〜32ｄの間から放散され、電子装置の放熱性が向上されている。

（第１〜第３の実施形態の他の例１）
図８を参照して、第１〜第３の実施形態の他の例１を第１の実施形態の変形例として説明する。この他の例１は、第２および第３の実施形態にも適用され得る。他の例１の電子装置において、脚部12は、段差部121を有している。ＩＣ素子２は、基体部11の下面に接
合されて、脚部12の段差部121に形成された導体パッドにボンディングワイヤによって電
気的に接続されている。

（第１〜第３の実施形態の他の例２）
第１〜第３の実施形態の他の例２を第１の実施形態の変形例として説明する。この他の例２は、第２および第３の実施形態にも適用され得る。他の例２の電子装置において、基体部11の第１の層111〜第３の層113は、部分的に異なる透磁率を有している。具体的には
、複数のコイルパターン131および132間の第２の層112の透磁率が、第２の層112を挟んでいる第１の層111および第３の層113の透磁率よりも低い。上下方向に位置する複数のコイルパターン131および132間では磁束の方向が同じであり強め合うため、第２の層112の透
磁率を低くすることで、磁束の強め合う力を弱めることができる。その結果、高電流を流した場合のインダクタンス値をさらに向上できる。

１ インダクタ部品
11 基体部
111〜113 第１〜第３の層
12 脚部
121 段差部
13 トロイダルコイル導体
131、132 第１および第２のコイルパターン
14 空間
２ ＩＣ素子
３ 回路基板

Claims (2)

1. 板状の基体部と、
   磁性材料を含んでおり前記基体部の下面に設けられた脚部と、
   平面透視において前記基体部の中心部を囲むように、前記基体部に埋設されたトロイダルコイル導体とを備えており、
   平面透視において前記脚部と前記トロイダルコイル導体とが重なるように設けられていることを特徴とするインダクタ部品。
2. 請求項１に記載されたインダクタ部品と、
   該インダクタ部品の前記基体部の下面と前記脚部とによって囲まれた空間に設けられたＩＣ素子とを備えたことを特徴とする電子装置。

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