JP2008060427A - 受動部品及び電子部品モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】低背化と高密度化との両方を満たして基板に実装可能な受動部品及び当該受動部品を基板に実装した電子部品モジュールを提供する。
【解決手段】受動部品１０ａは受動素子であるインダクタ１２ａと基板への実装面１４を備えている。実装面１４の対向する２辺の部位には、凹部１６ａがそれぞれ設けられており、凹部１６ａの底部には端子電極１８ａが設けられている。受動部品１０ａの実装面１４内に凹部１６ａを有し、この凹部１６ａに端子電極１８ａを含んでいるため、基板上に突出した電極がある場合でも基板表面に低く実装することができる。また、凹部１６ａに端子電極１８ａを含んでいるため、ハンダがインダクタ周辺にフィレット状に広がることを防止でき、受動部品１０ａの実装密度を高めることができる。そのため、受動部品１０ａを低背化と高密度化との両方を満たして基板に実装することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は受動部品に関し、特に、基板に実装して用いられる受動部品及び当該受動部品が基板に実装された電子部品モジュールに関するものである。

近年、携帯電話機等の小型電子機器はインダクタやキャパシタ等の受動素子を含む様々な受動部品により構成されている。携帯電話機のような電子機器の高集積化はとどまるところを知らず、受動素子の基板への実装形態において、更なる低背化及び高密度化の要求がある。例えば、特許文献１には、チップ部品状のマイクロインダクタと制御回路等が形成された半導体集積回路とにより構成され、電源電圧の変換や安定化を行うマイクロコンバータにおいて、モジュール基板上にスタッド端子を配設し、このスタッド端子にマイクロインダクタを載置の形で実装するとともに、上記マイクロインダクタと上記半導体集積回路を上下に重ねて配置することにより、携帯電話機等の電子機器の小型化を図る技術が記載されている。
特開２００４−６３６７６号公報

しかしながら、上記の技術では、モジュール基板上にスタッド端子を配設してインダクタを載置の形で実装するため、スタッド端子を配設する高度が必要となり、モジュール全体の低背化を図ることができない。一方、スタッド端子を用いず、インダクタの側面にある端子電極をモジュール基板上に直接ハンダ付けすることによって実装しようとすると、ハンダがインダクタ周辺にフィレット状に広がってしまい、インダクタ自体の面積よりも広い実装面積が実質的に必要となり、基板上に高密度に実装することができない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低背化と高密度化との両方を満たして基板に実装可能な受動部品及び当該受動部品を基板に実装した電子部品モジュールを提供することにある。

本発明は、受動素子と基板への実装面とを備え、実装面内に凹部を有し、凹部内に端子電極を含む受動部品である。

この構成によれば、実装面内に凹部を有し、この凹部に端子電極を含んでいるため、基板上に突出した端子がある場合でも基板表面に低く実装することができる。また、凹部に端子電極を含んでいるため、ハンダが受動部品周辺にフィレット状に広がることを防止でき、受動部品の実装面積を減少させることができる。この結果として、受動部品を低背化と高密度化との両方を満たして基板に実装することができる。

この場合、第１受動部品部と第２受動部品部とを備え、第２受動部品部の実装面への投影面積は、第１受動部品部の実装面への投影面積よりも大きく、第１受動部品部と第２受動部品部とが一体となって構成されることにより、実装面内に凹部が形成され、第１受動部品部と第２受動部品部とは、互いに前記受動素子を含むことが好適である。

この構成によれば、第２受動部品部は、基板への実装時における前記基板に対する占有面積が前記実装面よりも大きく、第１受動部品部と第２受動部品部とは、互いに前記受動素子を含むため、実装面に比して受動素子を収容する空間をより大きくしたものとできる

この場合、凹部は実装面の周縁部に位置することが好適である。

この構成によれば、電極を含む凹部が実装面の周縁部に位置するため、基板への実装が容易であり、実装の際の固定強度と安定度とが増し、安定して基板上に受動部品が実装されるため、受動部品を基板に実装した際の高さのむらを減少させることができる。

この場合、凹部は少なくとも一対をなし、一対をなす凹部は、実装面の周縁部において対向する部位にそれぞれ位置することが好適である。

この構成によれば、電極を含む一対をなす凹部が、実装面の周縁部において対向する部位に位置するため、受動部品を基板に実装した際の固定強度と安定度とを向上させることができる。また配線が短縮するので、ノイズの低減を図ると共に電源効率の向上も得られる。

また、本発明において、受動素子はインダクタとすることができ、あるいは受動素子はキャパシタとすることができる。

一方、本発明の別の態様は、受動素子と基板への実装面とを備え、実装面内に凹部を有し、凹部内に端子電極を含む受動部品を、配線を有する基板上に、配線と凹部内の端子電極とを電気的に接続して実装した電子部品モジュールである。

この場合、受動部品と配線を有する基板とが実装面で接触していることが、電子部品モジュールの低背化を一層図ることができるため好適である。

本発明の受動部品によれば、低背化と高密度化との両方を満たして基板に実装可能な受動部品が提供される。

以下、本発明の実施の形態に係る受動部品について添付図面を参照して説明する。

図１は第１実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図であり、図２は第１実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。図１及び２に示すように、受動部品１０ａは全体として、縦１．５〜３．５ｍｍ、横１．０〜３．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍ以下の平板状をなし、受動素子であるインダクタ１２ａと基板への実装面１４を備えている。受動部品１０ａの全体形状としては、平板状以外にも円柱状、多角柱状等の形状を適用することができるが、基板への実装時における低背化の見地から可能な限り実装面１４からの高さを低くすることが好ましい。長方形状をなす実装面１４内おける対向する２辺の部位には、凹部１６ａがそれぞれ設けられており、各々の凹部１６ａの底部には端子電極１８ａが設けられている。

すなわち、図１及び２に示すように、受動部品１の端子電極１８aは、インダクタ１２ａの互いに直交する縦、横、高さの３軸方向の寸法の内少なくとも２つの軸方向における寸法で内側に入り込むように設けられており、かつ、インダクタ１２ａのスペースを最大限確保するために、インダクタ１２ａの端部に設けられている。したがって、受動部品１の凹部１６ａを含む実装面１４側の部分は、第１受動部品部として機能し、受動部品１のそれ以外の部分は、第２受動部品部として機能する。

図３は、第１実施形態に係る受動部品の内部構造を示す分解斜視図である。図３に示すように、凹部１６ａ及び端子電極１８ａを形成する前の受動部品１０ａは、上部フェライトコア２０、上部巻線２２、プリント基板２４、下部巻線２６、下部フェライトコア２８が、積層されることにより構成されている。上部巻線２２及び下部巻線２６はそれぞれプリント基板２４の表裏面に形成され、プリント基板２４を挟んで電気的に接続される。上部巻線２２、プリント基板２４及び下部巻線２６を、上部フェライトコア２０と下部フェライトコア２８との間で挟み込むことにより、積層型のインダクタに比べて大きな電流を流すことができ、巻線型のインダクタに比べて低背化が可能となる。

図４は、第１実施形態に係る受動部品を示す縦断面図である。後述するように、端子電極１８ａは、実際には上部フェライトコア２０等が積層された後に凹部１６ａを設けてから取り付けられるため、図４に示すように、受動部品１の凹部１６ａを含む実装面１４側の部分と、それ以外の部分とのいずれの部分も、インダクタ１２ａの上部巻線２２及び下部巻線２６等により占有されることになり、インダクタ１２ａは容量に対して最小の寸法にすることができるようになっている。

なお、この実施形態ではフェライトコアを用いているが、磁性材料はフェライトコアに特に限定されず、金属磁性材料、酸化物磁性材料様々な材料が利用可能である。また、プリント基板についても絶縁性の材料であれば特に問題はなく、広く樹脂基板や絶縁性セラミック基板等も利用可能である。

図５（ａ）〜（ｅ）は受動部品の製造工程を示す図である。本実施形態の受動部品１０ａの製造時には、図５（ａ）に示すように、上部フェライトコア２０、プリント基板２４、及び下部フェライトコア２８が積層された長尺状の板状体を形成する。簡略化のため、図中で上部巻線２２及び下部巻線２６は省略する。

図５（ｂ）に示すように、板状体が互いに完全に分離する深さまでダイシングを行うのではなく、幅が広いダイサーＨによって、プリント基板２４に達する程度の深さのハーフダイシングを行う。このハーフダイシングにより、板状体にはハーフダイシング部３０が形成され、受動素子に凹部が形成され、これにより内部の導電性の金属が露出する。

図５（ｃ）に示すように、幅が狭いダイサーＦによって、板状体が完全に分離する深さまでハーフダイシング部３０に対してフルダイシングを行う。このフルダイシングにより、図５（ｄ）に示すように、板状体は個々の受動部品の大きさに分離され、凹部１６ａが形成される。

図５（ｅ）に示すように、凹部１６ａに端子電極１８ａを形成することにより、受動部品１０ａを製造することができる。なお、図５（ｃ）に示すフルダイシングと、図５（ｅ）に示す端子電極１８ａの形成は、順序を入れ替えて行っても良い。

図６は、第１実施形態の受動部品を実装した電子部品モジュールを示す縦断面図である。図６に示すように、本実施形態の電子部品モジュール１００は、受動部品１０ａをＩＣ内蔵基板５０に実装して構成され、例えば、携帯電話機の電源回路におけるＤＣ−ＤＣコンバータ等の機能を果たす。この場合における受動部品１０ａの一方の端子電極１８ａは、スイッチング電圧を印加されるＳＷ端子の機能を果たし、他方の端子電極１８ａは出力端子であるＶ_ｏｕｔ端子の機能を果たす。

ＩＣ内蔵基板５０は、支持基板５２内にスイッチング回路等の機能を果たすＩＣ５３が埋め込まれている。支持基板５２の表裏面には、樹脂層５４、レジスト５６が順次積層されている。また、ＩＣ内蔵基板５０の表面には、受動部品１０ａの凹部１６ａに対応する位置において、基板表面から突出したＣｕポスト５８がＩＣ５３の引出電極として形成されている。ＩＣ５３は、受動部品１０ａの一対の端子電極１８ａ間の内側に位置する。ＩＣ５３は、受動部品１０ａの一対の端子電極１８ａ間の内側に、１つだけ配置されていることが、ノイズ低減の観点から好ましい。Ｃｕポスト５８の直下を含むＩＣ内蔵基板５０の各部には、ビア６４が基板表裏面を貫通するように形成されており、ＩＣ５３のＩＣバンプ６２を介して受動部品１０ａとＩＣ５３とを電気的に接続している。このようにして、ＩＣ５３と受動部品１０ａとは、ＩＣ５３の引き出し電極からＩＣ５３の内側領域を経由せずに直接接続されている。また、ビア６４は、ＩＣ内蔵基板５０の裏面のＶ_ｉｎ（電圧入力端子）バンプ６６、ＥＮ（イネーブル（ｅｎａｂｌｅ）端子）バンプ６８、ＦＢ（電圧フィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）端子）バンプ７０、ＧＮＤ（グランド端子）バンプ７２と電気的に接続している。

また、ＩＣ内蔵基板５０の最表層部には放熱性樹脂層６０（アンダーフィル）が形成されており、受動部品１０ａの実装面１４中央における凹部１６ａが形成されていない部位は、放熱性樹脂層６０を介してＩＣ内蔵基板５０表面と接触している。この放熱性樹脂層６０により、ＩＣ５３の放熱性が向上する。また、放熱性樹脂層６０により、応力が軽減され、端子電極１８ａ及びＣｕポスト５８への負荷が軽減される。

本実施形態によれば、受動部品１０ａの実装面１４内に凹部１６ａを有し、この凹部１６ａに端子電極１８ａを含んでいるため、ＩＣ内蔵基板５０上に突出したＣｕポスト５８がある場合でも基板表面に低く実装することができる。また、凹部１６ａに端子電極１８ａを含んでいるため、ハンダがインダクタ周辺にフィレット状に広がることを防止できる。すなわち、接合に用いられるハンダは凹部１６ａ内に留まり、レジスト５６の作用も加わることによってフィレット状に広がることを防止される。そのため、受動部品１０ａの実装面積を減少させることができる。この結果として、受動部品１０ａを低背化と高密度化との両方を満たして基板に実装することができる。

すなわち、本実施形態によれば、受動部品１の端子電極１８aは、インダクタ１２ａの互いに直交する縦、横、高さの３軸方向の寸法の内少なくとも２つの軸方向における寸法で内側に入り込むように設けられており、かつ、インダクタ１２ａのスペースを最大限確保するために、インダクタ１２ａの端部に設けられているため、最小の寸法にすることができる。

さらに、本実施形態によれば、長方形状をなす実装面１４おける対向する２辺の部位に溝状に凹部１６ａが設けられているため、図５（ａ）〜（ｅ）に示すような製造工程において、１度のダイシングにより多数の受動部品１０ａの凹部１６ａを形成し易く、生産効率が向上する。

なお、端子電極１８aとＩＣ内蔵基板５０の引き出し電極との接続は、特に限定されず１６ａの溝サイズにより適宜調整でき、Ｃｕポスト５８aのようなポストを介し、ハンダにて接続を図る方法や、Ｃｕポスト５８aのようなポストを介し、超音波溶接にて接続を図る方法や、ハンダボール又はハンダペーストを用いて直接ハンダ接続する方法などが挙げられる。

また、本実施形態によれば、端子電極１８ａを含む凹部１６ａが実装面１４の周縁部に位置するため、基板への実装が容易であり、受動部品１０ａを基板に実装した際の高さのむらを減少させることができる。さらに、本実施形態によれば、凹部１６ａは一対をなし、一対をなす凹部１６ａは、実装面１４の周縁部において対向する部位にそれぞれ位置するため、受動部品１０ａを基板に実装した際に、実装の強度と安定度とを向上させることができる。

また、本実施形態によれば、ＩＣ５３の基板表面への引出電極であるＣｕポスト５８ａが受動部品１０ａの凹部１６ａに対応する位置にＩＣ内蔵基板５０表面から突出して設けられ、ＩＣ内蔵基板のＣｕポスト５８ａと、受動部品１０ａの端子電極１８ａとが直接接続されるため、受動部品１０ａとＩＣ内蔵基板５０とをより強固に接合でき、電子部品モジュール１００の強度を向上させることができる。また、このようにＣｕポストと受動部品の端子電極との間に他の受動部品を介さずに電気的に直接接続され、図のように基板表面の法線上で引き出し電極と端子電極とが電気的に接続されることで、配線間距離を短くでき、それによりノイズの低減と電源効率の向上が得られる。

さらに、本実施形態によれば、受動部品１０ａの実装面１４における凹部１６ａ以外の部位と、ＩＣ内蔵基板５０の基板表面とが、少なくとも一部で接触しているため、電子部品モジュール１００の低背化を一層図ることができ、かつＩＣ内蔵基板５０のＩＣ５３で生じた熱を受動部品１０ａに逃がすことができるため、放熱性も向上する。また、より好ましくは実装面１４における凹部１６ａ以外の部位の全面で接触することで、より放熱性は向上する。

加えて、本実施形態によれば、受動部品１０ａの端部に端子電極１８ａが設けられているため、インダクタ１２ａから発生する磁場によるクロストークを低減できる。特に、ＩＣ５３は、受動部品１０ａの一対の端子電極１８ａ間の内側に位置し、好ましくは受動部品１０ａの一対の端子電極１８ａ間の内側に、１つだけ配置されているため、よりノイズが低減される。また、ＩＣ５３と受動部品１０ａとは、ＩＣ５３の引き出し電極から受動部品１０ａの内側領域を経由せずに直接接続されていることで配線が短くなり、さらにノイズが低減される。

図７は第２実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図であり、図８は第２実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。図７及び８に示すように、本実施形態の受動部品１０ｂにおいては、端子電極１８ｂを含む凹部１６ｂが、長方形状をなす実装面１４の対向する角部、すなわち対角線上にそれぞれ切り欠き状に設けられている。このように、端子電極１８ｂを含む凹部１６ｂが実装面１４内の対向する角部に設けられていることにより、受動部品１０ｂを基板に実装した際に、実装の強度と安定度とを一層向上させることができる。

図９は第３実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図であり、図１０は第３実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。図９及び１０に示すように、本実施形態の受動部位１０ｃにおいては、端子電極１８ｃを含む凹部１６ｃが、長方形状をなす実装面１４の対向する辺部にそれぞれ設けられている。このようにしても、受動部品１０ｃを基板に実装した際に、実装の強度と安定度とを一層向上させることができる。

図１１は第４実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図であり、図１２は第４実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。図１１及び１２に示すように、本実施形態においては、実装面１４の周縁部ではなく、内側に端子電極１８ｄを含む凹部１６ｄが設けられている。このような部位に凹部１６ｄは、ドリル等によって実装面１４を研削することにより、形成することができる。

図１３は、第５実施形態に係る受動部品の内部構造を示す平面図である。図１２に示すように、本実施形態の受動部品１０ｅは、インダクタ１２ｂとして巻線型のインダクタを備える。本実施形態では、ソレノイド巻線３２が、長手方向を実装面１４と平行な方向にするフェライトコアに巻き付けられている。本実施形態においては、インダクタとしての特性を良好なものとすることができる。

図１４は、第５実施形態に係る受動部品を示す縦断面図である。図１４に示すように、受動部品１０ｅの凹部１６ａを含む実装面１４側の部分と、それ以外の部分とのいずれの部分も、インダクタ１２ｂのソレノイド巻線３２により占有されることになり、インダクタ１２ｂは容量に対して最小の寸法にすることができるようになっている。

図１５は、第６実施形態に係る受動部品の内部構造を示す透視斜視図である。図１５に示すように、本実施形態の受動部品１０ｆは、受動素子としてキャパシタ１３を備え、複数のキャパシタ電極３６がキャパシタ１３内に平行に配置されている。キャパシタ電極３６は、実装面１４に垂直に配置されており、実装面１４側で各々のキャパシタ電極３６を電気的に接続することができ、接続が容易である。

図１６は、第６実施形態に係る受動部品を示す縦断面図である。図１６に示すように、キャパシタ電極３６は凹部１６ａに対応した形状であるため、受動部品１０ｆの凹部１６ａを含む実装面１４側の部分と、それ以外の部分とのいずれの部分も、キャパシタ１３のキャパシタ電極３６により占有されることになり、キャパシタ１３は容量に対して最小の寸法にすることができるようになっている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

第１実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図である。 第１実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。 第１実施形態に係る受動部品の内部構造を示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る受動部品を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は受動部品の製造工程を示す図である。 第１実施形態の受動部品を実装した電子部品モジュールを示す縦断面図である。 第２実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図である。 第２実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。 第３実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図である。 第３実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。 第４実施形態に係る受動部品を平面側から示す斜視図である。 第４実施形態に係る受動部品を底面側から示す斜視図である。 第５実施形態に係る受動部品の内部構造を示す平面図である。 第５実施形態に係る受動部品を示す縦断面図である。 第６実施形態に係る受動部品の内部構造を示す透視斜視図である。 第６実施形態に係る受動部品を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ、１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ…受動部品、１２ａ，１２ｂ…インダクタ、１３…キャパシタ、１４…実装面、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…凹部、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…端子電極、２０…上部フェライトコア、２２…上部巻線、２４…プリント基板、２６…下部巻線、２８…下部フェライトコア、３０…ハーフダイシング部、３２…ソレノイド巻線、３４…フェライトコア、３６…キャパシタ電極、５０…ＩＣ内蔵基板、５２…支持基板、５３…ＩＣ、５４…樹脂層、５６…レジスト、５８…Ｃｕポスト、６０…放熱性樹脂層、６２…ＩＣバンプ、６４…ビア、６６…Ｖ_ｉｎバンプ、６８…ＥＮバンプ、７０…ＦＢバンプ、７２…ＧＮＤバンプ、１００…電子部品モジュール。

Claims (8)

1. 受動素子と基板への実装面とを備え、
   前記実装面内に凹部を有し、
   前記凹部内に端子電極を含む、受動部品
2. 第１受動部品部と第２受動部品部とを備え、
   前記第２受動部品部の前記実装面への投影面積は、前記第１受動部品部の前記実装面への投影面積よりも大きく、
   前記第１受動部品部と前記第２受動部品部とが一体となって構成されることにより、前記実装面内に凹部が形成され、
   前記第１受動部品部と前記第２受動部品部とは、互いに前記受動素子を含む、
   請求項１に記載の受動部品。
3. 前記凹部は前記実装面の周縁部に位置する、請求項１または２に記載の受動部品。
4. 前記凹部は少なくとも一対をなし、
   前記一対をなす凹部は、前記実装面の周縁部において対向する部位にそれぞれ位置する、請求項３に記載の受動部品。
5. 前記受動素子はインダクタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の受動部品。
6. 前記受動素子はキャパシタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の受動部品。
7. 受動素子と基板への実装面とを備え、前記実装面内に凹部を有し、前記凹部内に端子電極を含む受動部品を、配線を有する基板上に、前記配線と前記凹部内の前記端子電極とを電気的に接続して実装した電子部品モジュール。
8. 前記受動部品と前記配線を有する基板とが前記実装面で接触している請求項７に記載の電子部品モジュール。
   

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