TW200803644A - Inductor and electric power supply using it - Google Patents

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200803644 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〇Large Scale Integration，大型積體電路）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 日守達成咼性忐化與低電力化，而使驅動電壓降低至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，使甩轉換效率優良之 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 面安裝零件格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]日本專利特開平1-312885 "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，如圖1及2所示，將圓 筒狀鐵氧體20埋入通孔18，進而將導體地入圓筒狀鐵氧 體20之通孔22。 然而’上述構造中，細.微地觀察，與下述，，包括導體、 120219.doc 200803644 及不與該導體空開間隙而密著之 、 兹體之電感器"不同，豆 於導體與磁體之間存在空隙，#而 〆、 【發明内容】 ^讀大的電感。 [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 而接&丄 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。 ' —^ 1 #λ"的疋開發出安裝面積較小的零件(電感 斋、電容器）〇 [解決問題之技術手段] 因此，本發明之目的在於提一 ^ . 圾1八種新穎的電感器及其製 造方法。 :而纟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 =μ及形成於上述貫通孔表面上之導體，且構成電源 路之一部分。 進 而 J 上述 電 感 器 中， 進 而 J 上述 電 感 器 中， 而形 成 〇 進 而 5 上述 電 感 器 中， 柱狀 之 銅 而形 成 0 進 而 > 上述 電 感 器 中， 體之 形 狀 〇 12Q219.d〇, 200803644 上述磁體亦可由鐵氧體而形成。 上述磁體亦可由包含磁體與非磁 上述磁體亦可由磁粉與樹脂之複 匕、：上述電感'中’上述磁體亦可由碳翁鐵粉末與樹 月曰之複合材料而形成。

進而，上述電感器中 進而’上述電感器中 體之複合材料而形成。 進而，上述電感器中 合材料而形成。 八：而’上述電感器中’亦可進而包括介電材料，且上述 電材料係大體包圍上述磁體之形狀。 ^ ’本發明之基板埋人式電感器包括：於印刷基板之 上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。 、 形上述基板埋人式電感器中，上述導體亦可由銅而

進而，上述基板埋入式電感器中 圓柱狀之鋼而形成。 上述導體亦可由大體 上述導體亦可由實際 上述磁體亦可包圍上 上述磁體亦可由鐵氧 進而，上述基板埋入式電感器令， 上中空之圓柱狀之銅而形成。 進而，上述基板埋入式電感器令， 述導體之侧面。 進而，上述基板埋入式電感器中 體而形成。 上述磁體亦可由包含 進而，上述基板埋入式電感器中， 磁體與非磁體之複合材料而形成。 I20239.doc 200803644 進而，上述基板埋入式電感器中，上述磁體亦可由磁粉 與樹脂之複合材料而形成。 進而，上述基板埋入式電感器中，上述磁體亦可由碳醯 鐵粉末與樹脂之複合材料而形成。 進而’上述基板埋入式電感器中，亦可進而包括介電 體’且上述介電體包圍上述磁體之側面。 雕進而，上述基板埋入式電感器中，亦可進而包括介電 版，且上述介電體由具有低熱膨脹特性之底部填充材而 成。 進而’本發明之電子設備包括：基板；以及電源電路， 其形成於上述基板上，且對半導體裝置供電；且上述電源 電路至少包括形成於上述基板之厚度方向上之電感器。 、進而’ Ji述電子設備中，上述電源電路亦可包括：形成 於上述基板之主面方向上之薄膜型電容器，·形成於上述基 板之厚度方向上之電感器;以及安裝於上述基板之與上述 半導體裝置之安裝面相反的面上的電源ic(integrated C^cuit，積體電路）裝置。 進而，上述電子設備中’上述《電路亦可包括：用 於上二基板之主面方向上之薄膜型電容器；形成於上述 坐旱度方向上之電感$;以及安裝於上述基板之斑上 導體裝置之安裝面相反的面上的電源裝置；且二述 :型電容器、基板埋入型電感器及電源IC裝置，以與上 卿 山 之方式而形成，且上述電源電路與該半 肢波置間由短的導電電路而連接。 120219.doc 200803644 進而’上述電子設備中’上述電感器亦可包括：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 述貝通孔表面上之導體。

進而’上述電子設備中，亦可於卜十I J J於上返基板上設置複數組 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 Γ通孔之内面進行金屬鑛敫後，製造上述磁體與該金屬密 者之電感器。 進而，上述製造電感器之方法 ^ 中上述金屬鍍敷亦可係 銅。 進而，上述製造電感器之方法中，F、+、乂 μ 士 ^ ^ Τ 上述磁體亦可由鐵氧 體而形成。 ^ 進而，上述製造電感器之方法中，μ、+、乂 ώ 乃沄肀，上述磁體亦可由包含 石體與非磁體之複合材料而形成。 :而：本發明之將電感器組裝至基板之方法，包括以下 乂驟.準備於長度方向上 、狎之磁體，準備對該磁體之 釉方向上的貫通孔之内面進行 蜀艰驭傻而製造出的電感 〇σ 於基板上開通貫通孔，將卜β ^ 將上述電感器插入上述貫通 ，利用樹脂填充於上述電减哭& 定。 為裔舆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’上述將電感器組襄至基板之方法中 120219.doc -10- 200803644 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争，亦可、 括以下步驟：於將上述電感器固定於上 進而包 該基板表面及該電感器之貫通孔之後’對 基板表面及該電感器之貫通孔内调=鑛鋼處理，使該 :而:本發明讲感器組二^ 各/驟.準備圓同狀磁體，於基板上開通貫 磁體插入上述貫通孔，利用樹脂填充於上述電 基板之間而進行固定，對上述基板表面及上述磁m 孔内面進行鍍銅處理，使该美 貝、 内面圖案化。基成表面及該電感器之貫通孔 ^，上述將電感器組裝至基板之方法中，亦可進而包 括將树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—插報 扠仏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賴的電感器之 電源電路。 【實施方式】 以下，一面參照隨附圖示，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㈣。又，於圖中， ''同要素附加相同符號並省略重複說明。 [文I有電源電路之電子設備] (構成） 1202l9.doc 200803644 圖1係表示包括具有電源電路之印刷基板之電子嗖備工之 構成圖。該電子設備1具備封裝體（ΡΚ)2、以及y y M及彳合載有封裝 體（PK)2之母板（MB)4，兩者例如藉由銷接頭η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“傳^二二 裝體2 〇

封裝體2包括適當的印刷基板，例如具備：芯材基板 13 ;分別形成於芯材基板13兩面之下層部絕緣層HQ、 15d;分別形成於下層部絕緣層15u、15d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^ 緣層25u、25d之兩面上之阻焊層35u、35d。於芯材基板ο 上形成有導體電路52u、52d及連接該兩個導體之通孔導體 28。於下層部絕緣層1511、15d上形成有導體電路5如、5牝 及導孔導體53u、53d。同樣，於上層部絕緣層25u、2兄上 形成有導體電路56ii、56d及導孔導體55u、55d。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2511、25d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。又， 於封裝體2上，於表面侧安裝有半導體裝置（MpiJ Micro

Pr0cessor 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，IC(pw IC)12。 薄膜型電容器（C)8係使介電體&插入於芯材基板導體電 120219.doc -12- 200803644 路★ 1 ’、下層部導體電路5411-1之兩導體電路間而形成之 薄膜型电谷态，較好的是形成於MPU 6附近。關於基板埋 入式電感^(L)l〇與電源IC(pw IC)12，將於之後詳細進行 說明。 猎由包含該等薄膜型電容器（c)s、基板埋入式電感器 (L)10、及電源1(：：(1>%1(：)12之全部或任〗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1中，自該電源電路之輸出 位置至作為負載之MPU 6為止之距離，例如為！義以内， 非常短。因甩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)1〇形成於封裝體2之芯材基 板13之部分±，但亦可形成於封裝體2之一部㈣敕髋 上。然而，以下說明中，為了簡化說明，而列舉將基㈣ 入式電感器(L)10形成於芯材基板13之部分之情形 行說明。 進而，對封裝體2之供電並非限定於—組電源電路（亦 即’-組薄膜型電容器8、基板埋人式電感器ig及 K： 12)。於對聊6等之供電量車交大之情形時，亦可準備 複數組電源電路’並將該等並聯連接， 谷電源電路分擔供 電。於該情形時，薄膜型電容器8、基 双！入式電感器10 及電源IC(PW IC)12，僅分別準備需要之組數。 (電路及動作） 120219.doc -13- 200803644 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之 轉換器。該DC-DC轉換器相對輸入電源Vi]Q，串聯連接有 電源IC(PW IC)12、埋入式電感器（L)1〇、以及作為負载之 MPU 6，進而，於負載MPU 6之兩端並聯連接有薄膜型電 容器（C)8。電源:IC(PW ^)12包括開關元件（sw)9與二極體: (B)ll，且二極體U作為與負載Mpu 16並聯連接之續流二 φ 極體而發揮作用。作為負载MPU 6用電源，開關元件 (SW)9之頻率為〇·ι〜1〇 mHz左右。 該DC-DC轉換器中，於前段’ #為直流截波電路，藉由 電源IC(PW IC) 12使輸入電壓Vin之週期τ與接通時間⑽之 比率變化，來改變負載電麼之平均值，於後段，使其輪出 電壓平滑化。此處，將負載之兩端所產生之電遂設為 Vout ° 圖2所示之DC_DC轉換器之基本動作如下，當電源 IC(PW IC)12接通時.，作為抗流線圈之埋人式電感器 灿〇、薄膜型電容器（C)8、及作為負載之咖⑭流通有 電' 此日守’埋入式電感器(L)1〇與薄膜型電容器(。)8中儲 存有電磁能。其次，當電#、IC(pw叫12斷開時，則藉由 儲存於薄膜型電容器仰中之電磁能，而使作為 MPU ό中電流繼續流通。同樣， 、 储存於埋入式電感器（L)l〇 中之電磁能通過作為飛輪二極體之二極體⑼"而繼續流 通。.當電源IC(PW IC)12再次接通時，二極體（d川經過反 向恢復時間後’埋人式電感器（咖、薄膜型電容器（〇8及 120219.doc -14- 200803644 作為負載之MPU 6中流通有電流，且埋入式電感器（L)_ 薄膜型電容器（C)8中再次儲存有電磁能。 於”亥系列動作中，施加於負載MPU 6之電壓Vout包含 脈動流，且電壓·電流之脈動流由埋入式電感器（L)i〇及薄 膜包谷裔（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”亥規袼值以下，藉由平流電路（包含埋入式電感器（l) Μ 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D11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。 另一方面，該電源電路係用於驅動電壓為1伏左右之 MPU 16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)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 一柄軸均係時間軸t。圖3(A)表示開關元件（sw)9為接通狀 悲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IL。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 通时，相對於輪入電壓vin之輸出電壓為輪入電壓vin間斷 120219.doc -15、 200803644 之方形波。此時之輸入電壓之平均電壓變小為 Vout=(ton/T)*Vin 〇 藉由埋入式電感器（L)10與薄膜型電容器（c)8，對負載 MPU16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，平均值為江，心§， 脈動流為AIL。 [電感器] (構成） 圖4(A)係表不埋入式電感器1〇埋入於封裝體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m藉由力附近酉己置磁體而使 電感增加。根據該觀點，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10作為一實施形態。如上所 述此處就將電感益1 〇形成於芯材基板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 (core)3 0而开y成，且通孔銅之内部為中空％，其中上述導 體（con.)32由通孔鋼而構成，上述芯材（⑶re)3〇包括包圍導 版（con.)32周圍之圓筒狀鐵氧體。藉由於導體32中形成中 空34，來釋放因導體32與芯材3〇之間的熱膨脹之差而產生 120219.doc -16- 200803644 之應力。 埋入式電感器10配置於芯材基板13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與芯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％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39上形成通路孔導體。此處，作為填孔劑36，較好的是 低彈之材料。因其可缓和因磁體、通孔導體、芯材基板 間之熱膨脹差而引起之應力。 (性能） 圖5B〜5D係表示使用了圖5八之鐵氧體之芯材埋入式電感 為1〇之性能的圖表。首先，就使鐵氧體芯材之厚度改變之 ^形進仃时淪。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此較例而加以表示。 圖5A係規定圖4之電感器（L)10之外形的圖。此處所示之 埋入式電感器之樣品中，如圖5β所示，導體32及芯材儿之 長又口定為lc〇n，= ie〇re==1 mm，導體之半徑亦固定為 —1 _ °於該條件之下，使&材半徑改變為re。㈣.25〜2 120219.doc -17- 200803644 mm後，求出電咸之_ 〜文化。再者，作為比較例之有機材科 (4)心材之電感器亦為相同尺寸。 求鐵氧體芯材之φ $ 電感器10之電感時，若芯材半 rcore 二 0.25 則為 5·7〇χ1(Γ8 一 工 «，右rcore=0.50 mm則為 1.12ΧΗΓ7 Η， 若rcore=l mm則為 • 7 · 4 10 Η，右 rcore=2 mm 則為

H根‘據该結果，判明電‘感依韻於鐵氧體之芯材 之厚度。又’該電感值與有機材料FR4芯材之電感器之電 感值相比，電感增加倍率分別為40.5倍、79,6倍、123·7 倍、155.9倍。因導體與磁體不空開間隙而密著，故可獲

得上述較大的電感。 X 其次，相對於圖5Α之電感器之鐵氧體磁體，研究其他種 類之磁體之利用。此處，提出磁體與非磁體之複合材料。 實驗中’製成使用如下芯材之電感器，即，利用碳醯鐵粉 末作為磁體與樹脂作為非磁體之複合材料之芯材，並上述 電感器與圖5Α之鐵氧體芯材之電感器進行比較。兩個電感 器之芯材之半徑均為rcore==〇_25 mm。 圖5C係將使兩個電感器之電流向0·01〜1〇 A增加時之電 感進行比較之圖。作為芯材材料取代為Fr_4(絕緣材料）， 將相對磁導率=1之無芯材的空心30-3作為比較例而加以表 示。此處，鐵氧體芯材之電感器30-1，電流為〇 〇1〜〇1之 範圍時電感較高，但若電流增加至1〜10 A則飽和而緩慢降 低。再者，如圖5B所示，於測定電流0·〇ι a、芯材半巧 rc0re=〇、25 mm時，電感為5·7〇χ1(Γ8 H。該電感圖與冗之 曲線30-1之左端（電流〇·〇1 Α)之電感相對應 120219.doe -18 · 200803644 另-方面’複合材料芯材之電感器30·2與鐵氧體芯材之 電感器3 0相比電感較低，但若與空心之雷时 〜电琢恣30-3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0 鐵氣體芯材之電 若使磁場強度上

圖5D係將複合材料芯材之電感器3〇_2與 器30-1進行比較之Β-Τ特性圖。此處， 升為0〜20,000 A/m，則鐵氧體芯材之電感3(Μ因相對磁導

率較高而急速磁化，立即引起磁性飽和。姐 十 ^ 對此，複合材料 芯材之電感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]之電感較 高，但若電流變高則飽和而缓慢降低，另—方面，複人材 料芯材之電感器3〇-2之電感較低，維持固定值。 因本實施形態之電感10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3 0 -1。另一方面，於電流較大之情 形時（例如，為〇 · 1 Α以上或1 Α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3〇-2。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 流中阻斷向頻成分）構成於南頻區域進行大電流之控制之 I20219.doc -19- 200803644 笔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 成方法進行說明的圖。再者，使用複感器之形 之情形亦大致相同。材枓作為芯材材料 準㈣為磁性材料之鐵氧體主體材料30(步和）。 狀(=;)使:鐵氧體Μ成形並燒成為具有貫通孔31之圓筒 高度^方向A 之圓筒狀鐵氧體3〇之尺寸，較好的是， 為，声成後0之0Γ1·00 mm。鐵氧體材料之成形及燒成條件 二々後之相對密度為95%以上，較好的是㈣以上。 1 U後之鐵氧體30之相對磁導率為刚〜i5〇 =化約為G.4T(特士拉）。如此，形成芯材部分30。再者， =,!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。 ^人利用光阻膜覆蓋除貫通孔34外之圓筒狀鐵氧體30 ^兩端面，藉由化學鐘銅法（無電解鐘銅）對鐵氧體表面（貫 k孔3!之内周面）較薄地實施鑛銅，並藉由焦磷酸鍍銅法 (電解鍍銅)貫施厚度2。μηι左右之鍍鋼，從而形成導體 (乂驟）、藉由利用金屬鍍敷於芯材部分3〇形成導體”， “者成為不工開間隙而密著之關係。之後，將乾膜去 、此夺於通孔導體32自芯材30突出時，進行研磨並將 之去除。 '、士日本專利特開2000-232078(公開日2000年08月 )斤。己载般，將通孔導體32作為陰極，使浸潰有金屬 I20219.doc -20- 200803644 鍍敷液之金屬鍍敷頭與基板表面接觸，一側一側地分別形 成測定用墊32t(步驟4(a)及（b))。亦可對墊32t之表面實施 鐘Ni/Au 〇 方以剖面形狀觀察，則中空34、其周圍之導體32、其周 圍之鐵氧體芯材30配置為同心圓狀（χ_χ剖面圖）。圖 5(B)〜(D)中’使阻抗分析器之微探針與該測定用墊32t接觸 而進行測定。 鲁再者，圖5(B)〜(D)中，作為該鐵氧體芯材3(M之其他形 態而表示之30-2中，取代鐵氡體而準備複合材料，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（1)〜(4)。 (埋入基板之方法） 圖7A〜7C係分別說明將已形成之電感器1〇埋入芯材基板 13之方法的圖。再者’如上所述，亦可將電感器，埋入封 裝體2之整體或一部分。 • 圖7A所示之埋入方法中，於芯材基板13上，例如利用鑽 孔將電感器埋入用通孔27開通(步驟A])。將於圖6之步驟 ⑴〜(4a及4b)中所形成之電感器1〇插入該通孔（步驟η)。 將樹脂38埋入式電感器i 〇之周圍。該樹腊38較好的是於倒 裝晶片安裝中所使用之低CTE(c〇efficient 〇f ThemM Expansion，熱膨脹係數）之底部填充樹脂。其次，利用雷 射將:端面之樹脂38之中心部開孔而形成開口 3叫步驟A_ 3)。藉由無電解鍍銅及電解鍍銅形成場通道％，進而與封 裝體2之表面導體層52u、52d連接（步驟八_句。較好的是， 120219.doc -21 - 200803644 亦可進而形成阻焊層作為絕緣層。 圖7B所示之埋入方法中，將附有銅落40之芯材基板13開 孔（y驟B 1)插人電感益J 〇(步驟β·2)，將樹月旨埋入式電 感器之周圍（步驟Β-3)，實施無電解鍍銅及電解鑛銅C(步 .驟B-叫’並進行圖案化（步驟B_5a)。再者，亦可於（步驟 . B-3)之^ ’將填孔用樹脂填充於電感器之開口中（步驟& 4b)’實施無電解鑛銅及電解鍛銅42(步驟&㈣，並進行圖 # 案化（步驟B_6a)。再者，芯材基板丨3亦可為無銅箱40者。 圖7C所示之埋人方法係使用無銅㈣之芯材基板13，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CM)，插入已於圖6之（步驟υ〜（步驟幻中 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’貫施無電解鍵銅及電解鑛銅仏（步驟c_3)，並 進行圖案化（步驟c-4a)。再者，亦可於（步驟c_3)之後，將 填孔用樹脂填充於電感器之開σ中（步驟c_4b)，實施無電 • 解鍍銅及電解鍍鋼42(步驟C-5b)’並進行圖案化(步驟C-6b)。再者，芯材基板13亦可為有鋼箔的者。 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） 圖續圖i之電子㈣丨之封裝體2及用作母板㈣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 & ’眾所周知有金屬鑛敷通孔法與新式製程法。作為新式 製程法，存在金屬鍵敷法增層法、導電膏法增層法、增層 1202I9.doc -22« 200803644 轉印法、轉印法、柱狀金屬鏟敷增層法、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^孔 法’分為附有樹脂之銅落方式、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 鍍敷法增層法之熱硬化性樹脂方式進行說明。 如圖8A所木，準備芯材基板13〇。該芯材基板13〇係藉由 金屬鍍敷通孔法而製造者。於破璃布環氧樹脂鋼張積層板 或破璃布高耐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2 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〜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，於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8B所示，於芯材基板13〇上形成絕緣層15〇。該絕緣 層150利用層壓法形成，上述層壓法塗佈液狀物、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15如。 如圖8D所示，藉由對孔内面及絕緣層表面實施無電解錢 鋼與電解鍍鋼而使其導通。此時，為使金屬鍍敷之密著性 提w ’而對孔内面及絕緣層表面進行粗面化處理。 如圖.8E所示，形成表面側之導體聲案158。導體圖案之 120219；d〇c -23- 200803644 形成中，進行全面進行電解鍍銅16〇之全板金屬鍍敷，並 ==二二表面形成抗蝕阻劑，之後藉由蝕刻形成導體圖 Γ (私除式）。再者，亦可使用其他方法，例如，半追加 法、全追加法等。 Λ如圖叮所示’㈣形成背面側之導體圖案158。於該階 奴形成有1層導體圖案，因此，僅將圖仙〜圖 複預期次數。 哪董 &如圖8G所示，此處藉由將圖犯〜圖吓之步驟進而重複一 _人’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）。I者中並未明確， 但最外層之導體圖案2卿成為可適應圖！之封裝體2及母 板，圖案。利用圖7⑷〜(c)申所說明之任一方法而將電 感裔埋人已完成之封裝體2。相當於圖7(A)〜(C)之基板13 者係圖8中之j材基板13〇，或芯材基板上交替積層有層間 树月曰、邑緣層與V體電路之印刷配線板。若於圖8(c)之時 刻，形成貫通150、130、150之貫通孔，並將利用圖 7(t)〜(C)之方法所形成之電感器埋入該貫通孔，則可將電 感-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 鋼般之電阻率較低之金屬且長度（約i匪）為基板厚度以下 之電感益’直流電阻值非常小。 1202l9.doc -24- 200803644 ⑺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。電感器例如半徑為 0.25〜2 mm，長度為i mm左右，從而可提供尺寸較小的電 „ 感器。 ⑷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

籲 製造步驟進行開孔、金屬鍍敷D (5)因電感係數較大，，故可用於流動有a以上，較好 的疋1 A以上之電流之電源電路之一部分。 (基板埋入式電感器） ⑴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I板之安裝面積#常小。目係基板埋入 型，故亦可於其_L方搭載其他表面安裝零#，安裝面積實 際上等於零。 • (2)可配置於負載附近。因係基板埋入型，故亦可形成 於負載之安裝區域。例如，可埋入ICJL下方之印刷配線板 或芯材基板。 (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MPU之附近配置有.電源電路之電子設 120219.doc -25- 200803644 備。自電源電路之輸出位置至負載MPU為止之距離，例如 為1 mm以内非常短，因此，可使用於供電之導體電路長度 非常短，且可抑制因配線之寄生電阻或寄生電感而引起: 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100的圖。該電子設備】00 包括封裝體（PK)2GG、以及搭載有該封裝體（PK)2GG之母板 (MB)400，且兩者例如藉由銷接頭16〇而電性連接。 形成電源電路之電源IC 12〇、電感器元件1〇〇及電容器 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1〇〇中，該等表 面安裝型零件120、1〇〇、80安裝於母板汹]8 4〇〇之輸入電壓 Vin供電端部附近處。藉由形成於母板4〇〇上之導體電路 M0、銷接頭160及形成於封裝體2〇〇上之導體電路（包含通 孔導體 '通路孔導體）180、28〇等，❿自電源電路向Mpu 6〇供電。該電子設備100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cm至10 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之目别之電子设備！⑽進行比較，則明瞭圖工之 本實施形態之電子設備1中電源電路與負載]^1>11 6非常接 近。 [變形例等] 以上，對於本發明之基板埋入式電感器及利用其之電源 120219. doe -26- 200803644 電路之實施形態谁* ▲ 進仃了 §兄明’但該等係示例而已，並非佐 何限定本發明者。孰籴 _任 —此項技術者可容易地對上述實施形 心、進订之追加·變更分自楚 文更改良4允;斗包含於本發明。本 技術性範圍根攄P、有糾4 ώ 4 ^ ^ 祀據隧附之申凊專利範圍之記載而決定。 【圖式簡單說明】 係表示包括安裝有電源電路之印刷 之構成圖。 私丁叹備

圖2係表示圖1之電子設備中所使用之電源電路之電路Η 之基本構成圖。 〈冤路圖

圖3(A)〜(D)係說明圖2之電源電路之動作之電壓土 的波形圖，且橫軸均係時間軸t。 L 囷®系表不將埋入式電感器埋入於封裝之狀態的剖面 圖4B係表示其他實施形態之將埋入式電感器埋入 之狀恶的剖面圖。 又 圖4C係表示進而其他實施形態之將埋入式電感 封裝之狀態的剖面圖。 ^ 圖5A係規定圖4之電感器之外形的圖。 圖5B係將鐵氧體芯材與FR-4芯材之電感器之電 較的圖表。 " 行比 圖％係將使電流向001〜10 A增加時之電感 圖。 疋叮比牟父的 圖5D係將複合材料芯材之電感器與鐵氧體芯材之 進行比較之B‘T特性圖。 Ί裔 120219.doc -27- 200803644 圖6(1)、（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 7B(BU)〜(B-3)、（B-4a)、（B-4b)、（B-5a)、（B_5b)、 (B_6b)係說明將已形成之電感器埋入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-6b)係說 明將已形成之電感态埋入印刷基板之進而其他實施形雜之 方法的圖。 圖8(A)〜(G)係說明圖1之電子設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 子設備的圖。 【主要元件符號說明】

2 3 4 6、MPU 8、C 10、 L 11、 D 電子設備 封裝、PK 電源電路 母板、MB 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 12、PW 1C 電源 1C 120219.doc -28- 200803644

13 怒材基板 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 芯材 30-1 鐵氧體芯材 30-2 複合材料芯材 30-3 空心 31 貫通孔 32 導體 34 中空 36 填孔劑 38 樹脂 39 通道 40 銅箱 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. 1202i9.doc -29-

Claims (1)

1. 200803644 十、申請專利範圍： 1· 一種電感器，其包括： 磁體’其具有貫通孔；以及 導體其形成於上述貫通孔表面上；且上述電感器構 成電源電路之一部分。 2·如請求項1之電感器，其中 上述導體包括銅。 3·如請求項1之電感器，其中 上述導體包括大體為圓柱狀之鋼。 4·如請求項1之電感器，其中 上述導體包括實際上中空之圓柱狀銅。 5·如請求項1之電感器，其中 上逑磁體為大體包圍上述導體之形狀。 6·如請求項1之電感器，其中 上述磁體包括鐵氧體。 7·如請求項1之電感器，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之電感器，其中 上述磁體包括磁粉與樹脂之複合材料。 9·如請求項1之電感器，其中 上述磁體包括碳醯鐵粉末與樹脂之複合材料。 10·如請求項1之電感器，其中 進而包括介電材料，且 上述介電材料為大體包圍上述磁體之形狀。 120219.doc 200803644 11 · 一種基板埋入式電感器，其包括·· 磁體， 孔；以及 其於印刷基板之厚度方向上 延伸且具有貫 通 導體，其形成於上述貫通孔表面上。 ^ 12·如請求項π之基板埋入式電感器，其中 上述導體包括鋼。 13.如請求項n之基板埋入式電感器，其中 φ 上述導體包括大體為圓柱狀之銅。 14·如請求項11之基板埋入式電感器，其中 上述導體包括實際上中空之圓柱狀銅。 1 5.如請求項11之基板埋入式電感器，其中 上述磁體包圍上述導體之側面。 16 ·如凊求項11之基板埋入式電感器，其中 上述磁體包括鐵氧體。 17.如請求項11之基板埋入式電感器，其中 • 上述磁體包括包含磁體與非磁體之複合材料。 1 8 ·如睛求項11之基板埋入式電感器，其中 上述磁體包括磁粉與樹脂之複合材料。 19 ·如凊求項11之基板埋入式電感器，其中 上述磁體包括碳醯鐵粉末與樹脂之複合材料。 2 0.如晴求項11之基板埋入式電感器，其中 進而包括介電體，且 上述介電體包圍上述磁體之側面。 21 ·如請求項11之基'板，埋入式電感器，其中 120219.doc 200803644 進而包括介電體；且 上述介電體包括具有較低熱膨脹特性 22. —種電子設備，其包括： 基板；以及 電源電路’其形成於上述基板上，電；且 之 底部填充材 且對半導體裝置 供 上述電源電路至少包括形成於上述基板之厚度 之電感器。 又句J 23·如請求項22之電子設備，其中 上述電源電路包括： 薄膜型電容器，其形成於上述基板之主面方向上· 電感器，其形成於上述基板之厚度方向上丨以及， —電源職置，其安裝於上述基板之與上料導體 安裝面相反的面上。 衣置 24·如請求項22之電子設備，其中 上述電源電路包括： 薄膜型電容器，其形成於上述基板之主面方向上· 電感器，其形成於上述基板之厚度方向上；^ 電源1C裝置’其安裝於上述基板之 置之安農面相反的面上；且 、料V體裝 ^述薄膜型電容器、基板埋入型電感器及電源ic 裝且，係以與上述半導體裝置接近之方十、 、 7八形成’且 上述電源電路與該半導體裝置 連接。 衣罝間由較紐之導電電路 120219.doc 200803644 25,如請求項22之電子設備，其中 上述電感器包括： 向上延伸且具有貫通 磁體’其於上述基板之厚度方 孔；以及 ， 導體，其形成於上述貫通孔表面上。 26.如請求項22之電子設備，其中 於上述基板上設置有複數組上述電源電路。 馨 27·種製造電感态之方法，其包括以下步驟· 準備於長度方向上延伸之磁體； 並於上述磁體之軸向上開設貫通孔；及 對上述貫通孔之内面進行金屬鍍敷。 28·如請求項27之製造電感器之方法，其中 上述金屬鍍敷係鍵銅。 29.如請求項27之製造電感器之方法，其中 上述磁體包括鐵氧體。 # 30·如請求項27之製造電感器之方法，其中 上述磁體包括包含磁體與非磁體之複合材料。 31. —種組裝方法，其係將電感器組裝至基板之方法，其包 括以下各步驟： η 準備於長度方向上延伸之磁體，準備對該磁體之軸向 貫通孔之内面進行金屬鍍敷而製造的電感器； 於基板上開設貫通孔； 將上述笔感器插入上述貫通孔中；及 利用樹脂填充上述電感器與上述基板之間而進行固 120219.doc 200803644 定。 如‘求項31之將電感器組裝至基板之方法，苴中 進而包括將樹脂填充於上述電 /、 电感益之貫通孔中之歩 iSS 〇 其中 其中進而包 對該基板表 使該基板表

   33·如請求項31之將電感器組裝至基板之方法 上述電感器利用金屬堵塞貫通孔之兩端 34.如請求項31之將電感器組裝至基板之方法 括以下步驟： 4 於將上述電感器固定於上述基板上之後 面及該電感器之貫通孔内面進行鍍鋼處理 面及該電感器之貫通孔内面圖案化。· 35· —種組裝方法，其係將電感· &命、、丑展至基板之方法，其包 括以下各步驟： 準備圓筒狀磁體； 於基板上開設貫通孔； 將上述磁體插入上述貫通孔中； 利用樹脂填充上述電感器與 定；及 上述基板之間而進行 固 鋼處 而包 對上述基板表面及上述磁體之貫通孔内面進行鍍 理，使該基板表面及該電感器之.貫通孔内面圖案化t 36.如請求項35之將電感器組裝至基板之方法，其;進 括將樹脂填充於上述電感器之貫通孔中之步 120219.doc