(57)【要約】【目的】発熱量の多い電源ＩＣチップをインダクタチップに実装できる、放熱性に優れたマイクロ電源モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】電源ＩＣチップ２００の直下のフェライト基板１に、電源ＩＣチップ２００で発生した熱を実装基板４００に効率よく放熱できる放熱用電極４を設けることで、インダクタチップ１００の放熱性を向上させることができる。【選択図】        図５
2010098777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタチップ上に電源ＩＣチップを固着したマイクロ電源モジュールにおいて、
前記インダクタチップが、該インダクタチップの中央部の表側面に形成される第１金属膜と裏側面に形成される第２金属膜とインダクタチップに形成される貫通孔に形成され前記第１金属膜と前記第２金属膜を接続する第３金属膜とからなる放熱用電極を有することを特徴とするマイクロ電源モジュール。
【請求項２】
前記インダクタチップ上に電源ＩＣチップを接着シートを介して固着することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電源モジュール。
【請求項３】
前記接着シートが、ＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）テープであることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ電源モジュール。
【請求項４】
前記インダクタチップが、磁性絶縁基板と該磁性絶縁基板に形成されるコイル導体と該磁性絶縁基板の外周部に形成される電極パッドを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ電源モジュール。
【請求項５】
前記磁性絶縁基板がフェライト基板であることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ電源モジュール。
【請求項６】
前記電源ＩＣチップに形成された電極パッドと前記磁性絶縁基板に形成された電極パッドがボンディングワイヤで接続されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ電源モジュール。
【請求項７】
インダクタチップ上に電源ＩＣチップを接着シートを介して固着したマイクロ電源モジュールの製造方法において、
前記磁性絶縁基板に形成されるコイル導体と前記磁性絶縁基板の外周部に配置される金属パッドおよび前記磁性絶縁基板の中央部に配置される放熱電極のそれぞれの接続導体を形成するための貫通孔を磁性絶縁基板に形成する工程と、
前記磁性絶縁基板上と前記貫通孔の側壁にめっきシード層を形成する工程と、
めっきマスクを形成した後、露出しためっきシード層上に前記コイル導体と電極パッドおよび放熱用電極とを形成する工程と、
前記めっきマスクを除去した後、前記磁性絶縁基板の表側の面に接着シートを介して前記電源ＩＣチップの裏側の面を固着する工程と、
を有するマイクロ電源モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記貫通孔をサンドブラスト法もしくはレーザー法を用いて形成することを特徴とする請求項７に記載のマイクロ電源モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インダクタを構成する磁性絶縁基板に電源ＩＣチップを実装したマイクロ電源モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のマイクロ電源モジュールの構成図であり、同図（ａ）はマイクロ電源モジュールを構成するインダクタチップの要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ線で切断したマイクロ電源モジュールの要部断面図である。同図（ｂ）では、例えばプリント基板などの実装基板４００も示した。電源ＩＣチップ２００で発生した熱がインダクタチップを介して実装基板４００に伝達される放熱経路９ａも示した。なお、電源ＩＣとは、電力変換装置（ＤＣ−ＤＣコンバータなどのスイッチング電源装置）の制御回路を集積したＩＣであり、場合によってはスイッチング素子も一緒に集積される。電源ＩＣとともに電力変換装置を構成するインダクタやトランスは、電源ＩＣとは別構成となる。
【０００３】
図７に示すマイクロ電源モジュール３００ａは、電源ＩＣが形成された電源ＩＣチップ２００とインダクタが形成されたインダクタチップ１００ａで構成される。
また、インダクタチップ１００ａは、磁性絶縁基板である例えばフェライト基板１とこのフェライト基板１に形成したコイル導体２および電極パッド３で構成される。このマイクロ電源モジュール３００ａは超小型電力変換装置の主要な構成要素である。また、コイル導体２はフェライト基板１の表側に形成されるコイル導体２ａと裏側に形成されるコイル導体２ｂおよび接続導体２ｃで構成される。電極パッド３はフェライト基板１の表側に形成される電極パッド３ａと裏側に形成される電極パッド３ｂおよび接続導体３ｃで構成される
マイクロ電源モジュール３００ａにおいて、フェライト基板１の表側上に電源ＩＣチップ２００がＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）テープ５を介してダイボンディングされ、電源ＩＣチップ２００の電極パッド６とインダクタチップ１００ａの電極パッド３ａがボンディングワイヤ７で接続され、上部が図示しない樹脂でコーティングされている。
【０００４】
フェライト基板１の裏側の外周部の電極パッド３ｂは実装基板４００にはんだ８を介して固着される。電源ＩＣチップ２００からの放熱はフェライト基板１に伝達され、さらにはんだ８を介して実装基板４００に放熱される。
特許文献１には、トロイダルコイルを形成した、実装面積が小さく、電力変換効率を向上させ、電力損失の低減を図ることができる平面型磁気誘導素子を有する超小型電力変換装置が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、インダクタチップの裏面側に電源ＩＣチップを固着し、インダクタ裏面側の周辺部に設けた電極と電源ＩＣチップの電極（インダクタの電極と同様に、プリント基板に向いた側に設けられている。）に大きさの違う半田ボールを設けることにより、プリント基板に直接電源ＩＣを接続して、電源ＩＣチップの放熱を良好にする超小型電力変換装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７２８１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７に示す従来のマイクロ電源モジュール３００ａは、電源ＩＣチップ２００と実装基板４００の間にフェライト基板１が挟まれた構造をしており、電源ＩＣチップ２００で発生した熱の多くはこのフェライト基板１に形成したコイル導体２、電極パッド３を介してはんだ８から実装基板４００に伝達される。
そのため、放熱経路９ａがフェライト基板１と実装基板４００がはんだ付けされた箇所に絞られて、電源ＩＣチップ２００から実装基板４００までの熱抵抗が大きくなる。
【０００７】
その結果、電源ＩＣチップ２００からの発熱量が多いと、放熱が不十分になり、電源ＩＣチップ２００の温度上昇が著しくなり、電源ＩＣチップの性能や信頼性などに悪影響を与える。また、このような発熱量の多い電源ＩＣチップ２００をインダクタチップ１００ａに実装することが困難になる。
また、特許文献２の超小型電力変換装置は、インダクタチップと電源ＩＣチップとを一緒にプリント基板に接続することから、インダクタチップの半田ボールの高さと、インダクタチップの上の電源ＩＣチップの半田ボールの高さを揃える必要がある。すなわち、電源ＩＣチップの半田ボールの直径は、インダクタチップの半田ボールの直径から電源ＩＣチップの厚さなどを差し引いたものにしなければならない。電源ＩＣチップの半田ボールの高さを決める要因としては、インダクタチップ上の絶縁保護膜の厚さ，電源ＩＣチップの厚さ，両者の半田ボールの直径があり、これらがそれぞれ製造ばらつきをもつ。これらの製造ばらつきを抑えることはコストアップに繋がるという問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、発熱量の多い電源ＩＣチップをインダクタチップに実装できる、放熱性に優れ、かつ放熱に関する追加のコストをほとんど必要としないマイクロ電源モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１記載の発明によれば、インダクタチップ上に電源ＩＣチップを固着したマイクロ電源モジュールにおいて、前記インダクタチップが、該インダクタチップの中央部の表側面に形成される第１金属膜と裏側面に形成される第２金属膜とインダクタチップに形成される貫通孔に形成され前記第１金属膜と前記第２金属膜を接続する第３金属膜とからなる放熱用電極を有するものとする。
【００１０】
また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記インダクタチップ上に電源ＩＣチップを接着シートを介して固着するとよい。
また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明において、前記接着シートが、ＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）テープであるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項４記載の発明によれば、請求項１カラ記載の発明において、前記インダクタチップが、磁性絶縁基板と該磁性絶縁基板に形成されるコイル導体と該磁性絶縁基板の外周部に形成される電極パッドを有するものとする。
【００１１】
また、特許請求の範囲の請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明において、前記磁性絶縁基板がフェライト基板であるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項６記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記電源ＩＣチップに形成された電極パッドと前記磁性絶縁基板に形成された電極パッドがボンディングワイヤで接続されるとよい。
【００１２】
また、特許請求の範囲の請求項７記載の発明によれば、インダクタチップ上に電源ＩＣチップを接着シートを介して固着したマイクロ電源モジュールの製造方法において、前記磁性絶縁基板に形成されるコイル導体と前記磁性絶縁基板の外周部に配置される金属パッドおよび前記磁性絶縁基板の中央部に配置される放熱電極のそれぞれの接続導体を形成するための貫通孔を磁性絶縁基板に形成する工程と、前記磁性絶縁基板上と前記貫通孔の側壁にめっきシード層を形成する工程と、めっきマスクを形成した後、露出しためっきシード層上に前記コイル導体と電極パッドおよび放熱用電極とを形成する工程と、前記めっきマスクを除去した後、前記磁性絶縁基板の表側の面に接着シートを介して前記電源ＩＣチップの裏側の面を固着する工程と、を有する製造方法とする。
【００１３】
また、特許請求の範囲の請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の発明において、前記貫通孔をサンドブラスト法もしくはレーザー法を用いて形成するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、電源ＩＣチップの直下のフェライト基板に、電源ＩＣチップで発生した熱を実装基板に効率よく放熱できる放熱用電極（放熱経路）を設けることで、インダクタチップの放熱性を向上させることができる。
その結果、発熱量の多い電源ＩＣチップをインダクタチップに実装したマイクロ電源モジュールおよびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態を以下の実施例で説明する。尚、従来と同一部位には同一の符号を付した。
【実施例１】
【００１６】
図１〜図４は、この発明の第１実施例のマイクロ電源モジュールの構成図であり、図１はマイクロ電源モジュールを構成するインダクタチップの上側の要部平面図、図２は図１のインダクタチップの要部断面図であり、図２（ａ）は図１のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、図２（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図、図３はマイクロ電源モジュール３００を構成するインダクタチップの下側の要部平面図、図４は図１のＹ−Ｙ線で切断したマイクロ電源モジュールの要部断面図である。図１では下側のコイル導体２ｂ、放熱用電極４ｂ、接続導体２ｃ、３ｃ、４ｃおよび電源ＩＣチップ２００を点線で示した。
【００１７】
マイクロ電源モジュール３００は、電源ＩＣが形成された電源ＩＣチップ２００とインダクタが形成されたインダクタチップ１００で構成される。また、インダクタチップ１００は、磁性絶縁基板である例えばフェライト基板１とこのフェライト基板１に形成したコイル導体２とフェライト基板１の外周部に配置される電極パッド３およびフェライト基板１の中央部に配置される放熱用電極４で構成される。
【００１８】
フェライト基板１の表側と裏側に形成されるコイル導体２ａ、２ｂは、フェライト基板１の貫通孔に形成したコイル導体の一部である接続導体２ｃにより接続してソレノイドコイルが形成される。フェライト基板１の外周部の表側と裏側に形成される電極パッド３ａ、３ｂ（図１では３ｂは示されていない）は、フェライト基板１の貫通孔に形成した電極パッドの一部となる接続導体３ｃにより接続する。フェライト基板１の中央部の表側と裏側に形成される放熱用電極４ａ、４ｂは、フェライト基板１の複数の貫通孔に形成される放熱用電極の一部である接続導体４ｃにより接続する。
【００１９】
電源ＩＣチップ２００と、インダクタチップ１００を構成するフェライト基板１は、ＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）テープ５を介してダイボンディングされる。また、電源ＩＣチップ２００の電極パッド６とフェライト基板１の表側に形成された電極パッド３ａは例えば金ワイヤなどのボンディングワイヤ７で接続する。
フェライト基板１に形成されたインダクタチップ１００を構成するコイル導体２と電極パッド３および放熱用電極４はめっきで同時に形成される。フェライト基板１の裏側に形成された放熱用電極４ｂおよび電極パッド３ｂは、はんだ８を介して実装基板４００に固着する。この放熱用電極４を介して電源ＩＣチップ２００で発生した熱は実装基板４００に効率よく放熱される。
【００２０】
図５は、マイクロ電源モジュールを実装基板にはんだで固着した場合の放熱を説明する図である。
電源ＩＣチップ２００で発生した熱は図示した放熱経路９を通って実装基板４００に放熱される、この熱の多くは、放熱用電極４とはんだ８を経由して実装基板４００に放熱される。特に、放熱用電極４の一部である接続導体４ｃを経由して多く放熱される。このようにインダクタチップ１００に放熱用電極４を設けることで、発熱量の多い電源ＩＣチップ２００をインダクタチップ１００に搭載できるようになる。
【００２１】
図６は、図１〜図４のマイクロ電源モジュールの製造方法であり、同図（ａ）〜同図（ｆ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。ここでは、マイクロ電源モジュールを構成するインダクタチップの製造方法について説明する。尚、これらの要部製造工程断面図は図２（ｂ）に相当する断面図で示した。
同図（ａ）において、例えば１０ｃｍ角で厚みが０．５ｍｍ程度のフェライト基板１にサンドブラスト用感光性ドライフィルムレジストを基板両面にラミネートし、フォトマスクを使って露光・現像を行い、その後サンドブラストを片面ずつ実施して、貫通孔を形成する。
【００２２】
サンドブラストによる貫通孔を形成した後、ドライフィルムを剥離し、貫通孔が形成されたフェライト基板両面にめっきシード層１１となるスパッタ膜を形成する。膜種は例えばＣｒ／Ｃｕのような金属膜を連続的に形成する。
つぎに、同図（ｂ）において、めっき用感光性フォトレジスト膜を両面にラミネートし、フォトマスクを用いてめっきマスク１２を形成した後、めっきを施す。これにより、貫通孔にはコイル導体の一部である接続導体２ｃや電極パッドの一部である接続導体３ｃおよび放熱用電極の一部である接続導体４ｃとなるめっきによる金属膜１３が形成される。これらのめっきによる金属膜１３は、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ膜であり、通常、３０μｍ〜６０μｍ程度のＣｕめっき膜上に１μｍ〜２μｍ程度のＮｉめっ膜と０．５μｍ〜１μｍ程度の酸化防止用のＡｕめっき膜が形成された積層膜である。尚、以下の工程図ではめっきシード層１１は省略されている。
【００２３】
つぎに、同図（ｃ）において、めっき用レジストを剥離し、めっき膜をマスクにしてめっき膜の載っていない箇所のめっきシード層１１であるスパッタ銅膜とＣｒ膜をエッチングして除去し、コイル導体２、電極パッド３および放熱用電極４が形成される。このコイル導体２によりソレノイドコイルが形成される。
つぎに、同図（ｄ）において、コイル導体２、電極パッド３および放熱用電極４が形成されたフェライト基板１に、電源ＩＣチップ２００をＤＡＦテープ５を用いてダイボンディングする。
【００２４】
つぎに、同図（ｅ）において、電源ＩＣチップ２００の電極パッド６とフェライト基板１の電極パッド３ａを電気的に接続するために金ワイヤなどのボンディングワイヤ７をワイヤボンディングし、その上に図示しない樹脂を形成する。この実装体を切断線１０で切断して個片化（チップ化）して、同図（ｆ）に示すマイクロ電源モジュール３００が完成する。
【００２５】
そして、図５に示すように、この完成したマイクロ電源モジュール３００は実装基板４００にはんだ８を介して固着（実装）される。
本発明では、図７に示す従来の放熱経路９ａに加えて電源ＩＣチップ２００直下のフェライト基板１に形成された放熱用電極４を介して放熱し、更にその下のはんだ８で実装基板４００に放熱する構造になっているので、従来構造と比べて放熱効果は著しく向上する。
【００２６】
放熱効果が大幅に改善されることで、発熱量の大きなＩＣチップ２００をインダクタチップ１００に搭載できるようになった。
また、放熱用電極４をコイル導体２、電極パッド３と同じ工程で同時に形成するので、放熱に関する追加のコストをほとんど必要としない。また、同じ工程で形成するので、高さを揃えることにも余計なコストを必要としない。
【００２７】
前記のインダクタチップ１００に形成される貫通孔はサンドブラストを用いて形成たが、レーザー等による方法でこの貫通孔を形成してもよい。また、めっきシード層１１についてもスパッタリングに限らず、蒸着などで膜付けしても構わない。また、ボンディングワイヤ７はＡｌワイヤでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第１実施例のマイクロ電源モジュールを構成するインダクタチップの上側の要部平面図
【図２】図１のインダクタチップの要部断面図であり、（ａ）は図１のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図、（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線で切断した要部断面図
【図３】マイクロ電源モジュールを構成するインダクタチップの下側の要部平面図
【図４】図１のＹ−Ｙ線で切断したマイクロ電源モジュールの要部断面図
【図５】マイクロ電源モジュールを実装基板にはんだで固着した場合の放熱を説明する図
【図６】図１〜図４のマイクロ電源モジュールの製造方法であり、（ａ）〜（ｆ）は工程順に示した要部製造工程断面図
【図７】従来のマイクロ電源モジュールの構成図であり、（ａ）はマイクロ電源モジュールを構成するインダクタチップの要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線で切断したマイクロ電源モジュールの要部断面図
【符号の説明】
【００２９】
１    フェライト基板
２    コイル導体
２ａ  コイル導体（表側）
２ｂ  コイル導体（裏側）
２ｃ、３ｃ、４ｃ  接続導体
３    電極パッド（フェライト基板）
３ａ  電極パッド（表側）
３ｂ  電極パッド（裏側）
４    放熱用電極
４ａ  放熱用電極（表側）
４ｂ  放熱用電極（裏側）
５    ＤＡＦテープ
６    電極パッド（電源ＩＣチップ）
７    ボンディングワイヤ
８    はんだ
９    放熱経路
１０    切断線
１１    めっきシード層
１２    めっきマスク
１３    金属膜
【図１】
2010098777.tif 000003
【図２】
2010098777.tif 000004
【図３】
2010098777.tif 000005
【図４】
2010098777.tif 000006
【図５】
2010098777.tif 000007
【図６】
2010098777.tif 000008
【図７】
2010098777.tif 000009