JP5882588B2 - インダクタ部品および電子装置 - Google Patents

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、インダクタ部品および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。

登録実用新案3147172号公報

しかしながら、単にＩＣ素子上にインダクタ部品が設けられている構造の場合、インダクタ部品を含む複数の電子部品の実装面積は低減されるが、低背化の観点においては課題が残る。

本発明は上記課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、電子装置の低背化を図りつつインダクタ特性を向上させることである。

本発明の一つの態様によれば、インダクタ部品は、板状の磁性基体部と、磁性基体部に埋設されたコイル導体と、磁性基体部の下面に設けられた磁性脚部と、磁性基体部の下面および磁性脚部の内側側面によって囲まれた空間において磁性基体部の下面および磁性脚部の内側側面に接して設けられた磁性傾斜部とを含んでいる。コイル導体は、平面透視において磁性基体部の中心部を囲むような形状を有している。磁性脚部は、平面透視において中心部を囲む周辺部に重なるように設けられている。磁性傾斜部は、磁性基体部の下面から磁性脚部の内側側面にかけて設けられた傾斜面を有している。平面透視において、磁
性傾斜部の幅方向における形成領域が、コイル導体が形成された領域の幅方向における形成領域の少なくとも一部に重なっている。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、上述のインダクタ部品と、インダクタ部品の磁性基体部の下面および磁性脚部の内側側面によって囲まれた空間に設けられたＩＣ素子とを含んでいる。

本発明の一つの態様によれば、インダクタ部品は、磁性基体部の下面および磁性脚部の内側側面によって囲まれた空間において磁性基体部の下面および磁性脚部の内側側面に接して設けられた磁性傾斜部を含んでおり、磁性傾斜部は、磁性基体部の下面から磁性脚部の内側側面にかけて設けられた傾斜面を有しており、平面透視において、磁性傾斜部の幅方向における形成領域が、コイル導体が形成された領域の幅方向における形成領域の少なくとも一部に重なっていることによって、コイル導体の周囲に発生する磁束線を効率良く磁性脚部に導くことができ、電子装置の低背化を図りつつインダクタ特性を向上させることができる。

本発明の他の態様によれば、電子装置は、磁性傾斜部を有するインダクタ部品と、インダクタ部品の磁性基体部の下面と磁性脚部の内側側面とによって囲まれた空間に設けられたＩＣ素子とを含んでいることによって、低背化が図られつつインダクタ特性が向上されている。

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。 図１に示された電子装置の平面透視図を示している。 磁性傾斜部の第１の形成例を示す図である。 磁性傾斜部の第２の形成例を示す図である。 （ａ）は磁性傾斜部の第３の形成例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示された磁性傾斜部を用いて磁性構造体を形成する方法を示す図である。 図２に示された電子装置における磁束線の分布を模式的に示す縦断面図である。 図７に示された電子装置に対する比較例における磁束線の分布を模式的に示す縦断面図である。 図２に示された電子装置における磁性傾斜部の他の例を示す縦断面図である。 磁性傾斜部の第４の形成例を示す図である。 図10に示された磁性傾斜部の形成例の他の例を示す図である。 磁性傾斜部の第５の形成例を示す図である。 磁性傾斜部の第６の形成例を示す図である。 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。 図14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。 図14に示された電子装置の平面透視図を示している。 第１および第２の実施形態における電子装置の他の例１を示す分解斜視図である。 第１および第２の実施形態における電子装置の他の例２を示す縦断面図である。 第１および第２の実施形態における電子装置の他の例３を示す縦断面図である。

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、本発明の第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の構成部材の一つである回路基板３上に実装される。

インダクタ部品１は、板状の磁性基体部11と、磁性基体部11の下面に設けられた磁性脚部12と、磁性基体部11に埋設されたコイル導体13と、磁性基体部11の下面および磁性脚部12の内側側面によって囲まれた空間14に設けられた磁性傾斜部15とを含んでいる。図３において、磁性脚部12の内側の縁および磁性傾斜部15の内側の縁は、磁性基体部11等を透視した状態でそれぞれ破線によって示されている。コイル導体13の外側および内側の縁は、磁性基体部11を透視した状態で一点鎖線によって示されている。ＩＣ素子２の縁は、磁性基体部11等を透視した状態で二点鎖線によって示されている。

磁性基体部11、磁性脚部12および磁性傾斜部15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。磁性基体部11、磁性脚部12および磁性傾斜部15によって、磁性材料構造体が構成されている。例示的な磁性基体部11、磁性脚部12および磁性傾斜部15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_２
Ｏ_４のうちの少なくとも１種類であることが好ましい。

磁性基体部11は、矩形の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。磁性脚部12は、矩形の枠形状を有しており、平面透視において磁性基体部11の中心部を囲む周辺部に重なるように設けられている。

コイル導体13は、平面透視において磁性基体部11の中心部を囲むような形状を有しており、磁性基体部11に埋設されている。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、磁性基体部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。図１において
、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の電気的な接続関係が点線によって示されている。

磁性傾斜部15は、平面透視において磁性基体部11の中心部を囲むような矩形状を有しており、磁性傾斜部15の形成領域が、平面透視においてＩＣ素子２の縁に重なっている。図３において、磁性傾斜部15の形成領域は、２つの破線枠によって挟まれた領域である。磁性傾斜部15の幅方向15ｗにおける形成領域は、平面透視において、コイル導体13の幅方向13ｗにおける形成領域の少なくとも一部に重なっている。磁性傾斜部15は、磁性基体部11の下面および磁性脚部12の内側側面に接して設けられている。磁性傾斜部15は、磁性基体部11の下面から磁性脚部12の内側側面にかけて設けられた傾斜面15ａを有しており、傾斜面15ａは、平面的な形状を有している。

ＩＣ素子２は、インダクタ部品１の磁性基体部11の下面と磁性脚部12の内側側面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およびインダクタ部品１のコイル導体13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。

ここで、磁性傾斜部15の例示的な形成方法について説明する。

図４に示されているように、磁性傾斜部15の第１の形成例は、焼成前の成形体415を焼
成前の磁性脚部412の間に嵌め込む方法である。成形体415は、例えばプレス成形によって形成される。成形体415は、焼成によって焼成前の磁性基体部411および焼成前の磁性脚部412と一体化されるとともに、磁性傾斜部15となる。

図５に示されているように、磁性傾斜部15の第２の形成例は、焼成後の磁性傾斜部15を焼成後の磁性基体部11および磁性脚部12に接合する方法である。磁性傾斜部15は、磁性脚部12の間に嵌め込まれる。

図６（ａ）に示されているように、磁性傾斜部15の第３の形成例は、磁性脚部612の一
部分および磁性傾斜部615をグリーンシートの打抜き加工によって形成する方法である。
この形成方法は、上金型601に比べて下金型602の開口の方が大きい金型を用いることによって行われる。この金型を用いてグリーンシートを打ち抜くことによって、傾斜面615ａ
を有する磁性傾斜部が形成される。図６（ｂ）に示されているように、焼成前の磁性基体部611、磁性脚部612および磁性傾斜部615を積層して焼成することによって磁性構造体が
形成される。なお、図６（ｂ）に示された各部材を焼成した後にそれら部材を接合する方法でもよい。

本実施形態におけるインダクタ部品１は、磁性基体部11の下面および磁性脚部12の内側側面によって囲まれた空間14において磁性基体部11の下面および磁性脚部12の内側側面に接して設けられた磁性傾斜部15を含んでいることによって、図７に模式的に示されているように、コイル導体13の周囲に発生する磁束線13Ｍを効率良く磁性脚部12に導くことができ、電子装置の低背化を図りつつインダクタ特性を向上させることができる。

また、本実施形態におけるインダクタ部品１は、空間14において磁性基体部11の下面および磁性脚部12の内側側面に接して設けられた磁性傾斜部15を含んでいることによって、コイル導体13の周囲に発生する磁束線13ＭによるＩＣ素子２の動作への影響またはＩＣ素子２の動作による磁束線13Ｍへの影響に関して低減されている。図８に模式的に示されているように、仮に磁性傾斜部15を有さない構造の場合、磁束線13Ｍの一部分13ｍがＩＣ素子２が設けられる空間14にはみ出す可能性が高まる。磁束線13Ｍの一部分13ｍが空間14にはみ出すと、この磁束線13ＭがＩＣ素子２の動作に影響を与える可能性がある。また、磁束線13Ｍの一部分13ｍが空間14にはみ出すと、ＩＣ素子２の動作によって生じる電磁波によって磁束線13Ｍに影響が生じて、インダクタ特性が低下する可能性がある。

本実施形態における電子装置は、上述の磁性傾斜部15を有するインダクタ部品１と、インダクタ部品１の磁性基体部11の下面と磁性脚部12の内側側面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、低背化が図られつつインダクタ特性が向上されている。

本実施形態における電子装置は、上述の磁性傾斜部15を有するインダクタ部品１と、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、コイル導体13によって発生される磁束線13ＭがＩＣ素子２の設けられる空間14にはみ出す可能性が低減されており、イ
ンダクタ特性が向上され、また、ＩＣ素子の動作の信頼性が向上されている。

図９を参照して、本実施形態のインダクタ部品１における磁性傾斜部15の他の例について説明する。図２の部分拡大図で示された例における磁性傾斜部15が平面的な形状の傾斜面15ａを有していることに対して、他の例における磁性傾斜部15は、複数の段差部15ｂによって構成されている。このように、本実施形態における磁性傾斜部15の傾斜面15ａとは、平面的な形状を有している構造に加えて、複数の段差部15ｂによって構成されているものの全体的に傾斜しているという構造も含まれる。

図10に示されているように、磁性傾斜部15の第４の形成例は、開口面積の異なる複数のグリーンシートを積層する方法である。この方法では、焼成前の磁性基体部1011に開口面積の異なる複数のグリーンシートを下に向かうに伴って開口面積が大きくなるように積層することによって傾斜面1015ａを有する磁性傾斜部1015が形成される。焼成前の磁性基体部1011、磁性脚部1012および磁性傾斜部1015を積層して焼成することによって磁性構造体が形成される。なお、図10に示された各部材を焼成した後にそれら部材を接合する方法でもよい。図11に示されているように、複数のグリーンシートによって形成された磁性傾斜部1015の表面に磁性ペースト1115を塗布することによって傾斜面1115ａを形成してもよい。

図12に示されているように、磁性傾斜部15の第５の形成例は、焼成前の磁性基体部1211に磁性ペーストを印刷することによって焼成前の磁性傾斜部1215を形成する方法である。焼成前の磁性基体部1211に焼成前の磁性脚部1212を積層して焼成することによって磁性構造体が形成される。

図13（ａ）に示されているように、磁性傾斜部15の第６の形成例は、焼成前の磁性基体部1311および磁性脚部1312に磁性ペーストを塗布または印刷する方法である。この方法においては、傾斜面1315ａは、凹曲面となる場合もある。磁性ペーストの流れを抑制するために、図13（ｂ）に示されているように磁性基体部1311に凸部1311ａを設けておいてもよく、また図13（ｃ）に示されているように磁性基体部1311に凹部1311ｂを設けておいてもよい。

本実施形態のインダクタ部品１において、磁性傾斜部15が磁性基体部11よりも高い透磁率を有していることが好ましい。磁性傾斜部15の透磁率が磁性基体部11の透磁率よりも高いことによって、磁性基体部11に比べて磁性傾斜部15の方が磁束の発生に関して好ましい状態になり、コイル導体13によって発生された磁束線13Ｍを磁性傾斜部15に導きやすくなる。従って、コイル導体13によって発生された磁束線13Ｍが磁性脚部12に導かれやすくなる。このように、本実施形態のインダクタ部品１において、磁性傾斜部15が磁性基体部11よりも高い透磁率を有していることによって、コイル導体13の周囲に発生する磁束線13Ｍをさらに効率良く磁性脚部12に導くことができ、さらに電子装置の低背化を図りつつインダクタ特性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図14〜図16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磁性脚部12に代えて直線状の複数の磁性部材22ａおよび22ｂから成る磁性脚部22を有しており、複数の磁性傾斜部25を有していることである。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。

複数の磁性部材22ａおよび22ｂは、平面透視において矩形状の磁性基体部11の一対の辺に沿って配置されている。図15において、複数の磁性部材22ａおよび22ｂは、それぞれ矩
形状の磁性基体部11の左側の辺11ａおよび右側の辺11ｂに沿って配置されている。

複数の磁性傾斜部25は、磁性基体部11の下面と複数の磁性部材22ａおよび22ｂのそれぞれの内側側面によって囲まれた空間14に設けられており、磁性基体部11の下面および磁性部材22ａおよび22ｂのそれぞれの内側側面に接して設けられている。複数の磁性傾斜部25は、磁性基体部11の下面から磁性部材25の内側側面にかけて設けられた傾斜面25ａを有している。磁性傾斜部25の幅方向25ｗにおける形成領域は、平面透視において、コイル導体13の幅方向13ｗにおける形成領域の少なくとも一部に重なっている。

ＩＣ素子２は、複数の磁性部材22ａおよび22ｂによって挟まれた空間14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、磁性基体部11の下面および磁性脚部22の内側側面によって囲まれた空間14において磁性基体部11の下面および磁性脚部22の内側側面に接して設けられた磁性傾斜部25を含んでいることによって、コイル導体13の周囲に発生する磁束線を効率良く磁性脚部22に導くことができ、電子装置の低背化を図りつつインダクタ特性を向上させることができる。

また、本実施形態におけるインダクタ部品１は、空間14において磁性基体部11の下面および磁性脚部22の内側側面に接して設けられた磁性傾斜部25を含んでいることによって、コイル導体13の周囲に発生する磁束線によるＩＣ素子２の動作への影響またはＩＣ素子２の動作による磁束線への影響に関して低減されている。

本実施形態のインダクタ部品１において、直線状の複数の磁性部材22ａおよび22ｂが平面透視において基体部11の一対の辺11ａおよび11ｂ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など基体部11の下面を有効に利用することができる。

本実施形態のインダクタ部品１において、直線状の複数の磁性部材22ａおよび22ｂが平面透視において矩形状の磁性基体部11の一対の辺11ａおよび11ｂに沿って設けられていることによって、複数の磁性部材22ａおよび22ｂによって挟まれた空間14にＩＣ素子２が設けられる場合、ＩＣ素子２によって発生された熱が複数の磁性部材22ａおよび22ｂの間から放散されて、放熱性が向上される。

本実施形態における電子装置は、上述の磁性傾斜部15を有するインダクタ部品１と、インダクタ部品１の磁性基体部11の下面と磁性脚部12の内側側面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、低背化が図られつつインダクタ特性が向上されている。

本実施形態における電子装置は、上述の磁性傾斜部15を有するインダクタ部品１と、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、コイル導体13によって発生される磁束線13ＭがＩＣ素子２の設けられる空間14にはみ出す可能性が低減されており、インダクタ特性が向上され、また、ＩＣ素子の動作の信頼性が向上されている。

本実施形態の電子装置において、直線状の複数の磁性部材22ａおよび22ｂが平面透視において基体部11の一対の辺11ａおよび11ｂに沿って設けられていることによって、本実施形態における電子装置は、例えばＩＣ素子２の実装領域以外に他の電子部品が実装されるなど基体部11の下面を有効に利用することができる。

本実施形態の電子装置において、ＩＣ素子２が複数の磁性部材22ａおよび22ｂによって
挟まれた空間14に設けられていることによって、本実施形態における電子装置は、ＩＣ素子２によって発生された熱が複数の磁性部材22ａおよび22ｂの間から放散されて放熱性に関して向上されている。

（第１および第２の実施形態の他の例１）
図17を参照して、第１および第２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、コイル導体13は、同一平面上において複数周巻かれている。例えば、第１のコイルパターン131は、第１の層111の上面において２周巻かれており、第２のコイルパターン132は、第２の層112の上面において２周巻かれている。

（第１および第２の実施形態の他の例２）
図18を参照して、第１および第２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、磁性脚部12は、段差部121を有している。ＩＣ素子２は、磁性基体部11の下面に
接合されて、磁性脚部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および第２の実施形態の他の例３）
図19を参照して、第１および第２の実施形態の他の例３を第１の実施形態の変形例として説明する。この他の例３は、第２の実施形態にも適用され得る。他の例３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異なり打ち消し合うため、第２の層112の透磁率を低くすることで、磁束の打ち消し合う力を弱めることができ、重畳特性
を向上させることができる。

１ インダクタ部品
11 磁性基体部
12 磁性脚部
13 コイル導体
14 空間
15 磁性傾斜部
15ａ 傾斜面
２ ＩＣ素子
３ 回路基板

Claims (3)

1. 板状の磁性基体部と、
   平面透視において前記磁性基体部の中心部を囲むような形状を有しており、前記磁性基体部に埋設されたコイル導体と、
   前記磁性基体部の下面に、平面透視において前記中心部を囲む周辺部に重なるように設けられた磁性脚部と、
   前記磁性基体部の下面および前記磁性脚部の内側側面によって囲まれた空間において前記磁性基体部の前記下面および前記磁性脚部の前記内側側面に接して設けられており、前記磁性基体部の前記下面から前記磁性脚部の前記内側側面にかけて設けられた傾斜面を有している磁性傾斜部とを備えており、
   平面透視において、前記磁性傾斜部の幅方向における形成領域が、前記コイル導体が形成された領域の幅方向における形成領域の少なくとも一部に重なっていることを特徴とするインダクタ部品。
2. 前記磁性傾斜部は、前記磁性基体部よりも高い透磁率を有していることを特徴とする請求項１記載のインダクタ部品。
3. 請求項１または請求項２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磁性基体部の前記下面および前記磁性脚部の前記内側側面によって囲まれた前記空間に設けられたＩＣ素子とを備えていることを特徴とする電子装置。

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