CN101341807A - 电感器以及应用该电感器的电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电感器及应用该电感器的电源电路。该电感器为新式的埋入基板的电感器。本发明的电感器为埋入基板的电感器(10)，包括导体(32)与磁性体(30)，该导体(32)沿印刷电路板(2，13)的厚度方向延伸，该磁性体(30)与上述导体之间不空开间隙地紧贴在上述导体上。该磁性体(30)由形成为圆筒形的铁氧体等形成，导体(32)由在圆筒形铁氧体的内周面上析出的镀铜层构成，其沿印刷电路板的厚度方向被***。

Description

电感器以及应用该电感器的电源电路
技术领域
本发明涉及电感器以及应用该电感器的电源电路，更加具体来说涉及在安装在印刷电路板上的LSI用电源电路的平滑电路上所使用的电感器以及应用该电感器的电源电路。
背景技术
现今，电子设备中所使用的LSI等半导体装置为了同时达到高性能化和低电力化，将驱动电压降低至1伏特左右的非常低的值。为了对这样的LSI负载提供驱动电力，需要提供将交流电源整流为直流、且分几个阶段地降低电压的电力。对于这样的用途，通常采用转换效率优良的DC-DC转换器，但需要使用平滑电路来抑制输出中的噪音。
构成该平滑电路的元件主要由电感器和电容器构成，两者均以表面安装部件为主流。而且，在印刷电路板上安装这样的表面安装部件时，需要恒定大小的安装面积。
专利文献1：日本特开平1-312885“埋入电感器的电路板”(1989年12月18日公开)
如图1及2所示，专利文献1公开了这样一种电感器：在通孔18中嵌入圆筒状的铁氧体20，并且，在圆筒状铁氧体20的通孔22中***了导体24。
但是，对于这样的构造，从微观来看，与后述的“包括导体、和与该导体之间不空开间隙地紧贴在该导体上的磁性体的电感器”不同，在导体与磁性体之间存在空隙，无法获得较大的电感。
发明内容
在此，在谋求电子设备的小型化、安装高密度化的基础之上、构成平滑电路的表面安装部件存在相对于印刷电路板的安装面积较大这样的问题。另外，还存在成本较高这样的问题。
因而，期望开发一种安装面积较小的部件(电感器、电容器)。
因此，本发明的目的在于提供一种新式电感器及其制造方法。
本发明的目的还在于提供一种应用新式电感器的电源电路。
鉴于上述目的，本发明的电感器由磁性体和导体构成，该磁性体具有贯通孔，该导体形成于上述贯通孔表面，该电感器构成电源电路的一部分。
另外，在上述电感器中，上述导体也可以由铜构成。
另外，在上述电感器中，上述导体也可以由大致圆柱形的铜构成。
另外，在上述电感器中，上述导体也可以由实质上为中空的圆柱形的铜构成。
另外，在上述电感器中，上述磁性体也可以是大致包围上述导体的形状。
另外，在上述电感器中，上述磁性体也可以由铁氧体构成。
另外，在上述电感器中，上述磁性体也可以由含有磁性体与非磁性体的复合材料构成。
另外，在上述电感器中，上述磁性体也可以由磁性粉与树脂的复合材料构成。
另外，在上述电感器中，上述磁性体也可以由羰基铁粉末与树脂的复合材料构成。
另外，在上述电感器中还可以包括介电材料，上述介电材料为大致包围上述磁性体的形状。
另外，本发明的埋入基板的电感器包括磁性体与导体，该磁性体沿印刷电路板的厚度方向延伸、具有贯通孔，该导体形成于上述贯通孔表面。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述导体也可以由铜构成。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述导体也可以由大致圆柱形的铜构成。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述导体也可以由实质上为中空的圆柱形的铜构成。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述磁性体也可以大致包围上述导体的侧面。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述磁性体也可以由铁氧体构成。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述磁性体也可以由含有磁性体与非磁性体的复合材料构成。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述磁性体也可以由磁性粉与树脂的复合材料构成。
另外，在上述埋入基板的电感器中，上述磁性体也可以由羰基铁粉末与树脂的复合材料构成。
另外，在上述埋入基板的电感器中，也可以是，还包括介电材料，上述介电材料大致包围上述磁性体的侧面。
另外，在上述埋入基板的电感器中，也可以是，还包括介电材料，上述介电材料由具有较低的热膨胀特性的填底材料构成。
另外，本发明的电子设备具有基板、半导体装置与电源电路，该半导体装置安装于上述基板上；该电源电路形成于上述基板上、对上述半导体装置供电；上述电源电路至少具有沿上述基板的厚度方向形成的电感器。
另外，在上述电子设备中，上述电源电路也可以具有薄膜型电容器、电感器和电源IC装置，该薄膜型电容器沿上述基板的主面方向形成，该电感器沿上述基板的厚度方向形成，该电源IC装置被安装于上述基板的与上述半导体装置的安装面相反的一面。
另外，在上述电子设备中，也可以是，上述电源电路具有薄膜型电容器、电感器和电源IC装置，该薄膜型电容器沿上述基板的主面方向形成，该电感器沿上述基板的厚度方向形成，该电源IC装置被安装于上述基板的与上述半导体装置的安装面相反的一面，上述薄膜型电容器、埋入基板型电感器以及电源IC装置靠近上述半导体装置地形成，上述电源电路与该半导体装置之间以较短的导电电路连接。
另外，在上述电子设备中，也可以是，上述电感器包括磁性体与导体，该磁性体沿上述基板的厚度方向延伸且具有贯通孔，该导体形成于上述贯通孔表面。
另外，在上述电子设备中，也可以在上述基板上设置多组上述电源电路。
另外，本发明的制造电感器的方法为，准备沿长度方向延伸的磁性体，沿上述磁性体的轴线方向开设贯通孔，在上述贯通孔的内表面上镀金属，从而制成在该金属上紧贴有上述磁性体的电感器。
另外，在上述制造电感器的方法中，上述镀金属也可以是镀铜。
另外，在上述制造电感器的方法中，上述磁性体也可以由铁氧体构成。
另外，在上述制造电感器的方法中，上述磁性体也可以由含有磁性体与非磁性体的复合材料构成。
另外，本发明的向基板中组装电感器的方法包括如下诸工序：准备沿长度方向延伸的磁性体，准备在上述磁性体的轴向贯通孔的内表面上镀金属而制成的电感器，在基板上开设贯通孔，将上述电感器***到上述贯通孔中，用树脂对上述电感器与上述基板之间进行填充而将上述电感器固定。
另外，在上述向板中组装电感器的方法中，还可以还包括向上述电感器的贯通孔中填充树脂的工序。
另外，在上述向板中组装电感器的方法中，上述电感器也可以利用金属堵塞贯通孔的两端。
另外，在上述向板中组装电感器的方法中，也可以还包括如下工序：在将上述电感器固定在上述基板中之后，对该基板表面及该电感器的贯通孔内表面进行镀铜处理，形成图案。
另外，本发明的向基板中组装电感器的方法包括如下诸工序：准备圆筒形的磁性体，在基板上开设贯通孔，将上述磁性体***到上述贯通孔中，用树脂对上述电感器与上述基板之间进行填充而将其固定，对上述基板表面及上述磁性体的贯通孔内表面进行镀铜处理，形成图案。
另外，在上述向板中组装电感器的方法中，也可以还包括向上述电感器的贯通孔中填充树脂的工序。
采用本发明，可以提供一种新式电感器及其制造方法。
另外，采用本发明，还可以提供一种应用新式电感器的电源电路。
附图说明
图1是表示由安装有电源电路的印刷电路板构成的电子设备的构成的图。
图2是表示图1的电子设备所使用的电源电路的电路图的基本构成的图。
图3(A)～图3(D)是表示说明图2的电源电路动作的电压、电流的波形图，横轴均为时间轴t。
图4A是表示将埋入电感器埋入到封装中的状态的剖视图。
图4B是表示另一实施方式的、将埋入电感器埋入到封装中的状态的剖视图。
图4C是表示又一实施方式的、将埋入电感器埋入到封装中的状态的剖视图。
图5A是表示规定图4的电感器的外形的图。
图5B是表示比较铁氧体磁心、FR-4磁心与电感器的电感的图表。
图5C是表示比较使电流增加至0.01～10A时的电感的图。
图5D是表示比较复合材料磁心的电感器与铁氧体磁心的电感器的B-T特性图。
图6是表示说明电感器的形成方法的图。
图7A是表示说明将形成的电感器埋入到印刷电路板中的方法的图。
图7B是表示说明将形成的电感器埋入到印刷电路板中的另一实施方式的方法的图。
图7C是表示说明将形成的电感器埋入到印刷电路板中的又一实施方式的方法的图。
图8是表示说明可用于图1的电子设备的印刷电路板的制造方法的图。
图9是表示由安装有现在的电源电路的印刷电路板构成的电子设备的图。
附图标记说明
1：电子设备；2：封装、PK；3：电源电路；4：母板、MB；6、MPU：半导体装置；8、C：电容器、薄膜型电容器；10、L：电感器、埋入基板的电感器；11、D：二极管、回流二极管；12、PW IC：电源IC；13：芯基板；14：导体电路；16：接合管脚；18：层部导体电路；25：上层部导体电路；27：贯通孔；30：磁心；30-1：铁氧体磁心；30-2：复合材料磁心；30-3：空心磁心；31：贯通孔；32：导体；34：中空；36：填孔剂；38：树脂；39：导通孔；40：铜箔；42：镀铜层(无电解镀铜层及电解镀铜层)；44：填孔树脂；46：电解镀铜层；52u、52d、54u、54d、56u、56d：导体电路；53、53、55、55：导通孔导体。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的电感器以及应用该电感器的电源电路的实施方式进行详细说明。另外，本实施方式为示例，对本发明并没有任何限定。另外，在图中对相同的要素标注了相同的附图标记，省略重复的说明。
安装有电源电路的电子设备
构成
图1是表示由具有电源电路的印刷电路板构成的电子设备1的构成的图。该电子设备1包括封装(PK)2和安装了该封装的母板(MB)4，两者通过接合管脚16电连接。母板4由适当的印刷电路板构成，其自外部向该导体电路14供给适当大小的直流电压Vin，并借助接合管脚16将电压输送至封装2。
封装2由适当的印刷电路板构成，例如，包括芯基板13、下层部绝缘层15u、15d、上层部绝缘层25u、25d与阻焊层35u、35d，该下层部绝缘层15u、15d分别形成于芯基板13的两面，该上层部绝缘层25u、25d分别进一步形成于下层部绝缘层15u、15d上，该阻焊层35u、35d根据期望再分别进一步形成于上层部绝缘层25u、25d上。在芯基板13中形成有导体电路52u、52d和通孔导体28，该通孔导体28连接这两个导体电路52u、52d。在下层部绝缘层15u、15d中形成有导体电路54u、54d及导通孔导体53u、53d。同样，在上层部绝缘层25u、25d中形成有导体电路56u、56d及导通孔导体55u、55d。优选为，利用电镀穿孔法形成芯基板13，利用积层法形成下层部绝缘层15u、15d及上层部绝缘层25u、25d。
封装2还具有埋入基板的电感器(L)10和形成于导体电路52u-1、54u-1之间的薄膜型电容器(C)8。另外，在封装2中，在其表面侧安装有半导体装置(MPU Micro ProcessorUnit)6，在其背面侧、优选为在对应于MPU6的位置安装有电源IC(PW IC)12。
薄膜型电容器(C)8为这样的薄膜型电容器，即在芯基板导体电路52u-1与下层部导体电路54u-1这两个导体电路之间***电介体8而形成，优选是形成于MP U6附近。埋入基板的电感器(L)10、与电源IC(PW IC)12之间的关系在之后详细说明。
由如下电路构成对MPU6供电用的电源电路：该电路是包括这些薄膜型电容器(C)8、埋入基板的电感器(L)10以及电源IC(PW IC)12的全部或其中任1个在内的电路。利用形成于封装2中的导体电路(包括通孔导体和导通孔导体，下同)自电源电路向MPU6中供电。在该电子设备1中，从该电源电路的输出到作为负载的MPU6的距离为例如1mm以内非常短。由于供电所使用的导体电路长度非常短，因此，可以抑制因配线的寄生电阻、寄生电感使电压产生变动。
另外，埋入基板的电感器(L)10形成在封装2的芯基板13的部分，但也可以形成在封装2的局部或整体。但是，为了在以下说明中说明简便，以埋入基板的电感器(L)10形成在芯基板13局部的情况为例进行说明。
另外，对封装2供电并不限定于一组电源电路(即，一组薄膜型电容器8、埋入基板的电感器10以及转换IC12)。在对MPU6等供电的电容较大时，准备多组电源电路，将它们并联，从而也可以使各个电源电路分担供电。在这种情况下，按所需的组数分别准备薄膜型电容器8、埋入基板的电感器10以及电源IC(PW IC)12。
电路及动作
图2是表示图1的电子设备所使用的电源电路3的基本构成的图。该电源电路为使输入直流电压降低的DC-DC转换器。该DC-DC转换器将电源IC(PW IC)12、埋入电感器(L)10、作为负载的MPU6与输入电源Vin串联连接，并将薄膜型电容器(C)8相对于输入电源Vin并联地连接于负载MPU6的两端。电源IC(PW IC)12具有开关元件(SW)9和二极管(D)11，二极管11起到与负载MPU6并联连接的回流二极管的作用。作为负载MPU6用的电源，开关元件(SW)9的频率为0.1～10MHz左右。
该DC-DC转换器在其前级作为直流断继转换电路，利用电源IC(PW IC)12改变输入电压Vin的周期T与接通时间ton的比率，从而改变负载电压的平均值，在其后级，使该输出电压平滑化。在此，将产生于负载两端的电压设为Vout。
图2所示的DC-DC转换器的基本动作为，在将电源IC(PW IC)12接通时，向作为扼流线圈的埋入电感器(L)10、薄膜型电容器(C)8以及作为负载的MPU6中通入电流。此时，在埋入电感器(L)10与薄膜型电容器(C)8中积蓄有电磁能。接着，在将电源IC(PW IC)12断开时，利用积蓄在薄膜型电容器(C)8中的电磁能向作为负载的MPU6中持续通入电流。同样，积蓄在埋入电感器(L)10中的电磁能持续流过作为续流二极管的二极管(D)11。再将电源IC(PW IC)12接通时，在经过二极管(D)11的反向恢复时间之后，向埋入电感器(L)10、薄膜型电容器(C)8以及作为负载的MPU6中通入电流，再次在埋入电感器(L)10与薄膜型电容器(C)8中积蓄电磁能。
在这一连串的动作中，对负载MPU6施加的电压Vout包括脉动电流成分，电压、电流的脉动电流成分由埋入电感器(L)10以及薄膜型电容器(C)8的容量决定。在此，相对于脉动电流成分(电流变动ΔIL)，预先确定设计规格值，为了使脉动电流成分为小于等于该规格值，可利用平滑电路(由埋入电感器(L)10及薄膜型电容器(C)8构成的滤波电路)来压制脉动电流。即，即使输入电压Vin成为断续波形，直流电流也可以通过流过二极管D11而成为连续波形，从而减小脉动电流成分。并且，越增大埋入电感器(L)10的电感，可以使直流电流越平滑。
另一方面，该电源电路应用于驱动电压为1伏特左右的MPU16，在这样的低电压下，必须极力避免因电阻导致电压降低。因此，埋入电感器(L)10需要做成电阻值较小、电感较大、且用于电子设备的小型化、高密度安装的尺寸较小的电感器。
图3(A)～(D)是说明这些动作的电压、电流的波形图，横轴均为时间轴t。图3(A)表示开关元件(SW)9处于接通状态时的输入直流电压Vin，图3(B)表示流入到埋入电感器(L)10中的电流IL。只有在开关元件(SW)9处于接通状态时，输入直流电压Vin及直流电流IL为恒定。
如图3(C)所示，在开关元件(SW)9以周期T、时间ton接通时，相对于输入电压Vin的输出电压成为输入电压Vin断续的方形波。此时的输入电压的平均电压减小为Vout＝(ton/T)·Vin。
利用埋入电感器(L)10以及薄膜型电容器(C)8，可对负载MPU 16施加包括脉动电流成分、但连续的电压。图3(D)是流入到埋入电感器(L)10中的电流。该电流的平均值为IL，avg、脉动电流成分为ΔIL。
电感器
构成
图4(A)是表示将埋入电感器(L)10埋入到封装2中的状态的剖视图。优选为，电感器(L)10尽可能地降低电阻值，尽可能地增大电感，尽可能地缩小尺寸。通常，在加长导体长度时，电感增加，但电阻也会增加。另一方面，通过在导体附近放置磁性体来增加电感。
因此，本发明人这样地设置：通过采用金属铜作为电感用导体、且缩短其长度来降低电阻值，并且，通过在附近配置磁性体来增加电感。从该观点考虑，本发明人提出了一种图4(A)～(C)分别所示的埋入基板型的电感器10作为一个实施方式。像前述那样，在此，对电感器10形成于芯基板13局部的情况进行说明，但电感器10也可以形成于整个封装2或其局部。
图4(A)所示的埋入电感器(L)10由导体(con.)32和磁心(core)30形成；上述导体32由通孔铜构成；上述磁心30由铁氧体构成，该铁氧体为圆筒状，将导体32的周围包围；通孔铜的内部为中空34。通过在导体32中形成中空34，释放因导体32与磁心30之间的热膨胀差产生的应力。
埋入电感器10配置于在芯基板13上所开设的贯通孔27中，其周围被树脂38包覆。以堵塞埋入电感器10的两端面开口的方式形成有导通导体39，其分别连接导体层52u、52d。
图4(B)表示另一实施方式的埋入电感器(L)10，通孔导体32与芯基板表面的导体电路(由形成于芯基板表面的配线、电源或接地图案构成的大致面状的导体电路、或者用于与导通孔导体相连接的通孔连接盘，该导通孔导体与上层进行导通)相导通。通孔连接盘不在芯基板表面重新布线。
图4(C)表示在图4(B)中的通孔导体32内填充填孔剂36，还形成有堵塞填孔剂的盖状导体39。也可以在该盖状导体39之上形成导通孔导体。在此，优选低弹性的材料作为填孔剂36。这是由于，可以缓和由磁性体、通孔导体、芯基板之间的热膨胀差引起的应力。
性能
图5B～5D是表示使用图5A的铁氧体磁心的埋入电感器10的性能的图表。首先，对改变铁氧体磁心厚度的情况进行研究。在此，表示由有机材料(FR-4)(相对磁导率＝1)形成磁心材料的方式作为比较例。
图5A是表示规定图4的电感器(L)10的外形的图。如图5B所示，在这里表示的埋入电感器的样品中，导体32及磁心30的长度恒定为lcon.＝lcore＝1mm，导体的半径也恒定为rcon.＝1mm。在该条件下，使磁心半径变为rcore＝0.25～2mm，求得电感的变化。另外，比较例的有机材料(FR-4)磁心的电感器也为相同尺寸。
在求铁氧体磁心的电感器10的电感时，在磁心半径rcore＝0.25mm的情况下电感为5.70×10-8H，在rcore＝0.50mm的情况下电感为1.12×10-7H，在rcore＝1mm的情况下电感为1.74×10-7H，在rcore＝2mm的情况下电感为2.20×10-7H。由该结果可确认电感依赖铁氧体磁心的厚度。另外，与有机材料FR-4磁心的电感器相比，该电感值的增加倍率分别为40.5倍、79.6倍、123.7倍、155.9倍。由于导体与磁性体不空开间隙地紧贴在一起，因此，可以获得这样大的电感。
接着，相对于图5A的电感器的铁氧体磁性体，对应用其他种类的磁性体进行研究。在此，提出了一种磁性体与非磁性体的复合材料。在实验中，做成后述的电感器，与图5A的铁氧体磁心的电感器进行比较。两个电感器的磁心半径均为rcore＝0.25mm。前述的电感器使用了这样的磁心，即，应用作为磁性体的羰基铁粉末与作为非磁性体的树脂的复合材料。
图5C是比较两个电感器在使电流增加至0.01～10A时的电感的图。替代作为磁心材料的FR-4(绝缘材料)，表示不存在相对磁导率＝1的磁心的空心磁心30-3作为比较例。在此，在电流为0.01～0.1A范围内的情况下，铁氧体磁心的电感器30-1的电感较高，在电流增加至1～10A时，电感器饱和，使电感渐渐降低。另外，如图5B所示，在测定电流为0.01A、磁心半径rcore＝0.25mm时，电感为5.70×10-8H。该电感与图5C的曲线30-1左端(电流为0.01A)的电感相对应。
另一方面，与铁氧体磁心的电感器30-1相比，复合材料磁心的电感器30-2的电感较低，但若与空心磁心的电感器30-3相比，复合材料的电感30-1是其3倍左右高，并且具有即使增加电流、电感也维持在恒定值的特性。
图5D是比较复合材料磁心的电感器30-2与铁氧体磁心的电感器30-1的B-T特性图。在此，在使磁场强度升高至0～20000A/m时，铁氧体磁心的电感器30-1因相对磁导率较高而被迅速磁化，但立即引起磁饱和。相对于此，由于复合材料磁心的电感器30-2的相对磁导率较低，因此，不会引起磁饱和，而与磁场强度大致成比例地被磁化。该特性被推测为是下述现象的原因：在图5C中，铁氧体磁心的电感器30-1的电感虽较高，但在电流增大时，电感器饱和而使电感渐渐降低，另一方面，复合材料磁心的电感器30-2的电感虽较低，但维持在恒定值。
由于本实施方式的电感器10使用于电源电路，因此存在被通入较大电流的可能性。在电流值较低时，优选电感较高的铁氧体磁心的电感器30-1。另一方面，在电流较大时(例如，大于等于0.1A或者大于等于1A时)，优选电感较低、但即使电流增大电感也为恒定的复合材料磁心的电感器30-2。当然，本发明人最终的发明目标在于开发一种这样的电感器：电感较高，即使电流增大，也维持恒定电感的电感器。
本实施方式的电感器(例如，在转换电源电路中，用于使交流电直流化，或者用于自直流电流或低频的交流电流阻隔高频成分)可以用于构成在高频区域对大电流进行控制的电源电路的一部分。
电感器的形成方法
图6是结合将铁氧体用作磁心材料的情况说明电感器的形成方法的图。另外，将复合材料用作磁心材料的情况也大致相同。
准备作为磁性材料的铁氧体块状材料30(工序1)。
接着，使该铁氧体30成形、烧制成为带有贯通孔31的圆筒状(工序2)。烧制完成后的圆筒状铁氧体30的尺寸优选为高度方向为0.05～1.00mm。铁氧体材料的成形及烧制条件设为，烧制后的相对密度为95％以上，优选为98％以上。此时，烧制后的铁氧体30的相对磁导率为100～150，磁饱和约为0.4T(特斯拉)。这样地形成了磁心部分30。另外，也可以在使铁氧体成形、烧制为圆形形状之后，利用适当的设备(例如，钻机)沿轴线开孔地形成。
接着，以阻镀膜包覆圆筒状铁氧体30的两端面上除贯通孔34之外的部分，利用化学镀铜法(无电解镀铜)在铁氧体的表面(贯通孔31的内周面)实施较薄的镀铜，并利用吡咯啉酸镀铜法(电解镀铜法)对其实施厚度为20μm左右的镀铜，从而形成导体32(工序3)。通过利用电镀在磁心部分30形成导体32，使两者形成不空开间隙地紧贴的关系。之后，除去干膜。此时，在使通孔导体32自磁心30突出时进行研磨，将干膜除去。
接着，如日本特开2000-232078(公开日2000年08月22日)所述，将通孔导体32作为阴极，使浸渗有电镀液的电镀头与基板表面接触，在每一面上形成测定用焊盘32t(工序4(a)或(b))。也可以在焊盘32t的表面实施镀Ni/Au。
在截面形状上观察时，中空34、中空34周围的导体32、导体32周围的铁氧体磁心30被配置成同心圆状(X-X剖视图)。在图5(B)～图5(D)中，使阻抗分析仪的微型探头与该测定用焊盘32t接触，进行测定。
另外，在图5(B)～图5(D)中，作为该铁氧体磁心30-1的另一形态表示的30-2准备复合材料来替代铁氧体，在比较例中30-2是准备FR-4(难燃性环氧树脂)来替代铁氧体，以与上述工序(1)～(4)相同的尺寸、相同的工序、相同的条件制成。
向基板中埋入的方法
图7A～图7C是表示分别说明将形成的电感器10埋入到芯基板13中的方法的图。另外，也可以像前述那样地将电感器10埋入到整个封装2或其局部中。
图7A所示的埋入方法为，例如，使用钻机在芯基板13中开设电感器埋入用通孔27(工序A-1)。将利用图6的工序(1)～(4a或4b)形成的电感器10***到该通孔中(工序A-2)。在电感器10的周围填入树脂38。该树脂38优选为倒装法安装中使用的低CTE(热膨胀系数)的填底树脂。接着，利用激光在两端面的树脂38的中心部开孔，形成开口38a(工序A-3)。利用无电解镀铜以及电解镀铜形成填充导通孔39，并且，使其与封装2的表面导体层52u、52d相连接(工序A-4)。优选为，也可以进一步形成作为绝缘层的阻焊层。
图7B所示的埋入方法为，对带有铜箔40的芯基板13进行开孔(工序B-1)，***电感器10(工序B-2)，在电感器的周围填入树脂(工序B-3)，实施无电解镀铜及电解镀铜42(工序B-4a)，形成图案(工序B-5a)。另外，也可以在(工序B-3)之后，向电感器的开口中填充填孔树脂(工序B-4b)、实施无电解镀铜及电解镀铜42(工序B-5a)，形成图案(工序B-6a)。另外，芯基板13也可以没有铜箔40。
图7C所示的埋入方法是这样的例子：使用没有铜箔40的芯基板13，将电感器10的磁心30***到基板中之后，形成导体32。对芯基板13进行开孔(工序C-1)，将利用图6的(工序1)～(工序2)形成的圆筒状的铁氧体30***该开出的孔中(工序C-2)，在圆筒状的铁氧体30的周围填入树脂，实施无电解镀铜及电解镀铜42(工序C-3)，形成图案(工序C-4a)。另外，也可以在(工序C-3)之后，向电感器的开口中填充填孔树脂(工序C-4b)、实施无电解镀铜及电解镀铜42(工序C-5b)，形成图案(工序C-6b)。另外，芯基板13也可以有铜箔40。
在图7A～图7C的埋入方法中，作为基板，既可以使用树脂基板，也可以使用陶瓷基板。
印刷电路板制造方法
图8简单地说明可用作图1的电子设备1的封装2及母板4的印刷电路板的制造方法。作为多层印刷电路板的制造方法，公知有电镀穿孔法和新式工艺法。作为新式工艺法，存在电镀法积层法、导电膏法积层法、积层转印法、转印法、柱状电镀积层法、一次积层法等。并且，对于电镀法积层法，根据材料和开孔方法，也将其分类为带有树脂覆铜箔方式、热固化性树脂方式、感光性绝缘树脂方式等。在此，按照本申请人采用较多的电镀法积层法的热固化性树脂方式进行说明。
如图8A所示，准备芯基板130。该芯基板130通过电镀穿孔法制成。在玻璃布环氧树脂覆铜层压板或者玻璃布高耐热树脂覆铜层压板上形成内层导体图案，并准备需要的张数，以预浸树脂片这样的粘接片将其层叠粘接，做成1张板。在其上进行开孔，利用电镀穿孔法在孔内的壁面、表面上施加镀层136来连接内外导体层。之后，做成表面图案134，制成芯基板。在该图中，是在内层也具有导体电路的多层芯基板，但也可以将两面覆铜层压板作为原始材料，不在内层设置导体电路，而做成用通孔导体连接表面导体电路与背面导体电路的两面芯基板。
如图8B所示，在芯基板130上形成有绝缘层150。利用涂覆液状物质、或加热并真空压接膜状物质的层压法形成该绝缘层150。
如图8C所示，利用激光在绝缘层上开孔150a。
如图8D所示，通过无电解镀铜和电解镀铜使孔内表面及绝缘层表面导通。此时，为了提高镀层的紧贴性，对孔内表面及绝缘层表面进行粗面化处理。
如图8E所示，在表面侧形成导体图案158。导体图案是这样形成的：在整个表面上施加电解镀铜层160来进行板镀(panel gilt)，在镀铜层的上表面形成抗蚀层，之后利用蚀刻形成导体图案158(减法)。另外，也可以使用其他的方法，例如，半添加法、全添加法等。
如图8F所示，同样地形成表面侧与背面侧导体图案158。由于在该阶段形成1层导体图案，因此，按所期望的次数重复图8B～图8F的工序。
如图8G所示，在此，通过再重复一次图8B～图8F的工序，制成多层印刷电路板。根据期望，也可以在最外层形成阻焊层(未图示)。另外，虽未在图8A～图8G中明示，但与图1的封装2及母板4的图案相对应地形成最外层的导体图案258。利用在图7(A)～图7(C)中说明的任一种方法，将电感器埋入到已完成的封装2中。相当于图7(A)～图7(C)的基板13，但却是图8中的芯基板130，或者在芯基板上交替层叠层间树脂绝缘层和导体电路的印刷电路板。在图8(C)的时刻，若形成贯穿150、130、150的贯通孔，并在该贯通孔中埋入以图7(A)～图7(C)的方法形成的电感器，则可以贯穿芯基板和层间树脂绝缘层地内置电感器。
优点和效果
本实施方式具有如下的优点和效果。
电感器
(1)可以提供一种直流电阻值较小的电感器。是一种使用金属铜这样的电阻率较低的金属、且长度(约1mm)为基板厚度以下的电感器，其直流电阻率非常小。
(2)可以提供一种电感较大的电感器。通过使导体与磁性体构成为不空开间隙地紧贴的关系，可以提高电感。
(3)可以提供一种尺寸较小的电感器。电感器为，例如半径为0.25～2mm、长度为1mm左右，可以提供一种尺寸较小的电感器。
(4)可以提供一种可利用与印刷电路板相同的制造工序形成的电感器。电感器可以利用开孔、电镀这样的与印刷电路板相同的制造工序形成。
(5)由于电感较大，因此，可以用于流通有0.1A以上、优选为1A以上的电流的电源电路的一部分。
埋入基板的电感器
(1)可以提供一种这样的埋入基板的电感器：与表面安装部件相比，安装于印刷电路板上的安装面积非常小。由于是埋入基板型，因此，在其上方也可以安装其他的表面安装部件，安装面积实质上等于零。
(2)可以配置在负载的附近。由于是埋入基板型，因此也可以形成在负载的安装区域中。例如，可以埋入在IC正下方的印刷电路板或者芯基板中。
(3)可以提供一种可使用与印刷电路板相同的制造工序埋入的埋入基板式电感器。可以使用开孔、***、树脂固定、开口形成、贯通孔形成、导体图案形成这样的与印刷电路板相同的制造工序形成。
电子设备
(1)可以提供一种将电源电路配置在负载MPU附近的电子设备。由于从电源电路输出到负载MPU的距离为，例如1mm以内、非常短，因此，供电所使用的导体电路长度非常短，可以抑制因配线的寄生电阻、寄生电感使电压产生变动。
出示具体的例子进行说明。图9是表示由安装有现在的电源电路的印刷电路板构成的电子设备100的图。该电子设备100包括封装(PK)200和安装了该封装的母板(MB)400，两者通过例如接合管脚160电连接。
形成电源电路的电源IC120、电感器元件100以及电容器元件80均为表面安装型的单独部件，各自需要一定的安装于印刷电路板上的区域。因此，在电子设备100中，这些表面安装型部件120、100、80安装于母板MB400的靠近输入电压Vin的供电端部的部位。通过形成于母板400中的导体电路140、接合管脚160以及形成于封装200中的导体电路(包括通孔导体、导通孔导体)180、280等，自电源电路向MPU60中供电。在该电子设备100中，从电源电路输出到作为负载的MPU60的距离为例如数cm～10cm这样非常长。由于供电所使用的导体电路长度非常长，因此，易于因配线的寄生电阻、寄生电感使电压产生变动。
与图9的现在的电子设备100相比较，可明确，在图1的本实施方式的电子设备1中，电源电路与负载MPU6非常接近。
变形例等
以上，说明了本发明的埋入基板式电感器以及应用该电感器的电源电路的实施方式，但这些是示例，并不对本发明有任何限定。还望了解本领域技术人员容易实施的对上述实施方式进行的追加、变更、改良等包含于本发明中。本发明的技术范围基于附加的权利要求书的记载来确定。

Claims (36)

1.一种电感器，该电感器由磁性体与导体构成，该磁性体具有贯通孔，该导体形成于上述贯通孔表面，该电感器构成电源电路的一部分。
2.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述导体由铜构成。
3.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述导体由大致圆柱形的铜构成。
4.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述导体由实质上为中空的圆柱形的铜构成。
5.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述磁性体呈大致包围上述导体的形状。
6.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述磁性体由铁氧体构成。
7.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述磁性体由含有磁性体与非磁性体的复合材料构成。
8.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述磁性体由磁性粉与树脂的复合材料构成。
9.根据权利要求1所述的电感器，其中，
上述磁性体由羰基铁粉末与树脂的复合材料构成。
10.根据权利要求1所述的电感器，其中，
该电感器还包括介电材料；
上述介电材料呈大致包围上述磁性体的形状。
11.一种埋入基板的电感器，该埋入基板的电感器包括磁性体与导体，该磁性体沿印刷电路板的厚度方向延伸，且具有贯通孔，该导体形成于上述贯通孔表面。
12.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述导体由铜构成。
13.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述导体由大致圆柱形的铜构成。
14.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述导体由实质上为中空的圆柱形的铜构成。
15.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述磁性体包围上述导体的侧面。
16.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述磁性体由铁氧体构成。
17.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述磁性体由含有磁性体与非磁性体的复合材料构成。
18.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述磁性体由磁性粉与树脂的复合材料构成。
19.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
上述磁性体由羰基铁粉末与树脂的复合材料构成。
20.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，
该埋入基板的电感器还包括介电体；
上述介电材料包围上述磁性体的侧面。
21.根据权利要求11所述的埋入基板的电感器，其中，
该埋入基板的电感器还包括介电体；
上述介电体由具有较低的热膨胀特性的填底材料构成。
22.一种电子设备，该电子设备具有基板与电源电路，该电源电路形成于上述基板上，对上述半导体装置供电，其中，
上述电源电路至少具有沿上述基板的厚度方向形成的电感器。
23.根据权利要求22所述的电子设备，其中，
上述电源电路具有薄膜型电容器、电感器及电源IC装置，该薄膜型电容器沿上述基板的主面方向形成，该电感器沿上述基板的厚度方向形成，该电源IC装置被安装于上述基板的与上述半导体装置的安装面相反的一面。
24.根据权利要求22所述的电子设备，其中，
上述电源电路具有薄膜型电容器、电感器与电源IC装置，该薄膜型电容器沿上述基板的主面方向形成，该电感器沿上述基板的厚度方向形成，该电源IC装置被安装于上述基板的与上述半导体装置的安装面相反的一面；
上述薄膜型电容器、埋入基板型电感器以及电源IC装置靠近上述半导体装置地形成，上述电源电路与该半导体装置之间用较短的导电电路连接。
25.根据权利要求22所述的电子设备，其中，
上述电感器包括磁性体与导体，该磁性体沿上述基板的厚度方向延伸，且具有贯通孔，该导体形成于上述贯通孔表面。
26.根据权利要求22所述的电子设备，其中，
在上述基板上设置多组上述电源电路。
27.一种制造电感器的方法，该方法为，准备沿长度方向延伸的磁性体，沿上述磁性体的轴线方向开设贯通孔，在上述贯通孔的内表面上镀金属。
28.根据权利要求27所述的制造电感器的方法，其中，
上述镀金属是镀铜。
29.根据权利要求27所述的制造电感器的方法，其中，
上述磁性体由铁氧体构成。
30.根据权利要求27所述的制造电感器的方法，其中，
上述磁性体由含有磁性体与非磁性体的复合材料构成。
31.一种向基板中组装电感器的方法，其中，该组装方法包括如下诸工序：准备沿长度方向延伸的磁性体，准备在该磁性体轴线方向贯通孔的内表面上镀金属而制成的电感器，在基板上开设贯通孔，将上述电感器***到上述贯通孔中，利用树脂对上述电感器与上述基板之间进行填充而将该电感器固定在该基板中。
32.根据权利要求31所述的向基板中组装电感器的方法，其中，
该组装方法还包括向上述电感器的贯通孔中填充树脂的工序。
33.根据权利要求31所述的向基板中组装电感器的方法，其中，
上述电感器利用金属堵塞贯通孔的两端。
34.根据权利要求31所述的向基板中组装电感器的方法，其中，
该组装方法还包括如下工序：在将上述电感器固定在上述基板中之后，对该基板表面及该电感器的贯通孔内表面进行镀铜处理，形成图案。
35.一种向基板中组装电感器的方法，其中，
该组装方法包括如下诸工序：准备圆筒形的磁性体，在基板上开设贯通孔，将上述磁性体***到上述贯通孔中，利用树脂对上述电感器与上述基板之间进行填充而将该电感器固定在该基板中，对上述基板表面及上述磁性体的贯通孔内表面进行镀铜处理，形成图案。
36.根据权利要求35所述的向基板中组装电感器的方法，其中，
该组装方法还包括向上述电感器的贯通孔中填充树脂的工序。
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