(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基材層が積層されてなる多層基板と、
前記多層基板の一方主面に搭載されたスイッチングＩＣと、
前記多層基板に内蔵された、コイルパターンが接続されてなる積層型コイルと、を備え、
前記スイッチングＩＣと前記積層型コイルとが接続されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールであって、
前記基材層の積層方向に透視した場合に、
前記積層型コイルの開口の中心軸が、前記多層基板の中心から、前記多層基板の外縁上の１つの点に向かって偏心して配置され、前記多層基板の前記中心から前記点に向かう方向を偏心方向と定義したとき、
前記積層型コイルの前記開口の前記中心軸からみて前記偏心方向と反対の方向にある前記コイルパターンの線幅が、前記積層型コイルの前記開口の前記中心軸からみて前記偏心方向にある前記コイルパターンの線幅よりも大きく、
前記スイッチングＩＣの中心が、前記積層型コイルの前記開口内に存在するＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール。
【請求項２】
前記基材層の積層方向に透視した場合に、
前記スイッチングＩＣが、前記積層型コイルの前記開口内に存在する、請求項１に記載されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール。
【請求項３】
前記基材層の積層方向に透視した場合に、
前記積層型コイルの外縁と前記多層基板の外縁との間に形成されるマージン部分を除き、前記多層基板の前記スイッチングＩＣが搭載されていない領域の全てに、前記積層型コイルの前記コイルパターンが形成されている、請求項２に記載されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール。
【請求項４】
前記多層基板の前記一方主面に、さらに受動部品が搭載され、
前記基材層の積層方向に透視した場合に、
前記受動部品が、前記積層型コイルの前記コイルパターンと重なって配置されている、請求項１ないし３のいずれか1項に記載されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール。
【請求項５】
前記受動部品がコンデンサおよび抵抗の少なくとも一方である、請求項４に記載されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール。
【請求項６】
前記多層基板が、第１の非磁性体部と、磁性体部と、第２の非磁性体部とが積層された構造からなり、
前記磁性体部が、磁性体からなる前記基材層が積層されたものからなり、
前記非磁性体部が、非磁性体からなる前記基材層が積層されたものからなり、
前記積層型コイルが前記磁性体部に形成された、請求項１ないし５のいずれか1項に記載されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール。
【請求項７】
前記非磁性体部に内部配線が形成され、
前記基材層の積層方向に透視した場合に、
前記内部配線の配線密度が、前記積層型コイルの前記開口と重なる領域において高く、前記積層型コイルの前記コイルパターンと重なる領域において低い、請求項６に記載されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールに関し、さらに詳しくは、小型で、誤作動が抑制され、内蔵された積層型コイルのＲｄｃ（直流抵抗）が小さく、電圧変換効率の高いＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型コイルが内蔵された多層基板に、スイッチングＩＣやコンデンサなどの電子部品が実装されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールが、小型であるという特長を活かし、移動体機器などの電源に広く使用されている。
【０００３】
そのようなＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールが、たとえば、特許文献１（特開２０１５-１１１７３４号公報）に開示されている。図７に、特許文献１に開示されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００を示す。
【０００４】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、多層基板（コイル内蔵基板）１０１を備える。多層基板１０１の内部には、積層型コイル１０２が内蔵されている。積層型コイル１０２は、異なる層間に配置された複数のコイルパターン（コイル導体）１０２ａが、ビア（図示せず）により螺旋状に接続されたものからなる。
【０００５】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００を、多層基板１０１の積層方向に透視すると、コイルパターン１０２ａの内縁により形成される積層型コイル１０２の開口の中心軸が、多層基板１０１の主面の中心と重なっている。従来から、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールに使用する積層型コイルを内蔵した多層基板は、一般的に、積層型コイルの開口の中心軸が、多層基板の主面の中心と重なるように設計されている。たとえば、特許文献２（特開２０１４-１５５３９２号公報）にも、開口の中心軸が多層基板の主面の中心と重なるように形成された積層型コイルを内蔵した多層基板を備えたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールが開示されている。
【０００６】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、積層型コイル１０２の各層に配置されたコイルパターン１０２ａの線幅が、同一の大きさに形成されている。
【０００７】
なお、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００においては、径の大きいコイルパターン１０２ａと、それに比べて径が小さいコイルパターン１０２ａとが、１層おきに交互に配置されているが、本発明は、この構成とは関連しない。
【０００８】
多層基板１０１の下側の主面には、複数の実装用端子（表面導体膜）１０３が形成されている。実装用端子１０３は、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００を基板などに実装する際に使用するためのものである。
【０００９】
多層基板１０１の上側の主面には、スイッチングＩＣ（制御ＩＣ）１０４とコンデンサ１０５とが実装されている。特許文献１に開示されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００の等価回路図（特許文献１の図４）によれば、スイッチングＩＣ１０４は、５つの端子を備え、そのうちの１つの端子が積層型コイル１０２に接続されている。また、残りの端子が、多層基板１０１の内部において、積層型コイル１０２の外側を迂回して、多層基板１０１の下側の主面に形成された実装用端子１０３に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５-１１１７３４号公報
【特許文献２】特開２０１４-１５５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、多層基板１０１の上側の主面に、スイッチングＩＣ１０４と、２つのコンデンサ１０５が実装されている。（図７からは、コンデンサ１０５の個数は分からないが、特許文献１に開示されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００の等価回路図によれば、コンデンサ１０５の個数は２つである。）
【００１２】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００においては、コンデンサ１０５の大きさが大きく、多層基板１０１の上側の主面上の大きな領域を占有しているため、スイッチングＩＣ１０４を多層基板１０１の上側の主面の中央部分に配置することができなくなっている。
【００１３】
そして、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、スイッチングＩＣ１０４が、多層基板１０１の上側の主面の中央部分から外れた位置に配置されたことにより、多層基板１０１を積層方向に透視した場合、スイッチングＩＣ１０４と、積層型コイル１０２のコイルパターン１０２ａとが、重なって配置されている。
【００１４】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、スイッチングＩＣ１０４と、積層型コイル１０２のコイルパターン１０２ａとが、重なって配置されていることにより、次のような問題を有している。
【００１５】
まず、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、スイッチングＩＣ１０４の端子を、多層基板１０１の下側の主面に形成された実装用端子１０３に、多層基板１０１の内部を垂直に経由して、短い距離で接続することができなくなっている。スイッチングＩＣ１０４は、通常、下側の主面に端子が形成されており、その端子を、バンプや、リフローはんだにより、多層基板１０１の上側の主面に形成されたランド電極に接続している。そして、そのランド電極を、多層基板１０１の内部を経由して実装用端子１０３に接続しているが、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、スイッチングＩＣ１０４と、積層型コイル１０２のコイルパターン１０２ａとの位置が重なっているため、ランド電極から、そのまま垂直方向に下向きの内部配線を形成して、多層基板１０１の下側の主面に形成された実装用端子１０３に短い距離で接続することができない。そのため、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００では、積層型コイル１０２のコイルパターン１０２ａを回避するために、ランド電極からの内部配線を、積層型コイル１０２の外側に迂回させて、実装用端子１０３に接続している。
【００１６】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、スイッチングＩＣ１０４の端子と、多層基板１０１の下側主面の実装用端子１０３とを接続する内部配線を短くすることができないことにより、次のような不具合を有している。まず、内部配線が長いことにより、電力損失が発生し、電圧変換効率が低下している。また、内部配線が長いことにより、内部配線が外部からのノイズの影響を受けやすく、誤作動しやすい。さらに、内部配線がインダクタンス成分を持ち、回路設計に誤差が発生する虞がある。
【００１７】
また、スイッチングＩＣ１０４と積層型コイル１０２のコイルパターン１０２ａとが重なって配置されていることによる、もう１つの大きな問題として、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００には、スイッチングＩＣ１０４が誤作動する虞があるという問題がある。以下に、その理由を、図８（Ａ）、（Ｂ）を使って説明する。
【００１８】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００においては、積層型コイル１０２にスイッチング信号が流れる。そのため、積層型コイル１０２が発生させる磁束ＦがスイッチングＩＣ１０４を横切ると、スイッチングＩＣ１０４のグランド電位や発振周波数に影響を与え、スイッチングＩＣ１０４を誤作動させてしまう虞がある。
【００１９】
図８（Ａ）に示すように、スイッチングＩＣ１０４が、多層基板１０１の上側の主面の中央部分に配置されている場合には、積層型コイル１０２が発生させる磁束ＦがスイッチングＩＣ１０４を横切りにくい。これに対し、図８（Ｂ）に示すように、スイッチングＩＣ１０４が、多層基板１０１の上側の主面の中央部分から外れて配置され、スイッチングＩＣ１０４と積層型コイル１０２のコイルパターン１０２ａとが重なって配置されている場合には、積層型コイル１０２が発生させる磁束ＦがスイッチングＩＣ１０４を横切りやすい。
【００２０】
以上の理由により、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００は、スイッチングＩＣ１０４と積層型コイル１０２のコイルパターン１０２ａとが重なって配置されているため、積層型コイル１０２が発生させる磁束Ｆにより、スイッチングＩＣ１０４が誤作動する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたものである。その手段として、本発明のＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールは、多層基板に内蔵される積層型コイルの開口の中心軸を、多層基板の中心に配置するという従来の設計慣行にとらわれずに、必要に応じて、多層基板の中心から偏心させて配置するようにした。そして、本発明のＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールは、積層型コイルの開口の中心軸を多層基板の中心から偏心させて配置したことにより、余分となった領域を有効に活用し、その領域の積層型コイルのコイルパターンの線幅を大きくすることにより、積層型コイルのＲｄｃ（直流抵抗）を小さくし、電圧変換効率を高めるようにした。
【００２２】
より具体的には、本発明のＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールは、上述した従来の問題を解決するために、複数の基材層が積層されてなる多層基板と、多層基板の一方主面に搭載されたスイッチングＩＣと、多層基板に内蔵された、コイルパターンが接続されてなる積層型コイルと、を備え、スイッチングＩＣと積層型コイルとが接続されたものであって、基材層の積層方向に透視した場合に、積層型コイルの開口の中心軸が、多層基板の中心から、多層基板の外縁上の1つの点に向かって偏心して配置され、多層基板の中心から点に向かう方向を偏心方向と定義したとき、積層型コイルの開口の中心軸からみて偏心方向と反対の方向にあるコイルパターンの線幅が、積層型コイルの開口の中心軸からみて偏心方向にあるコイルパターンの線幅よりも大きく、スイッチングＩＣの中心が、積層型コイルの開口内に存在するようにした。
【００２３】
基材層の積層方向に透視した場合に、スイッチングＩＣが、積層型コイルの開口内に存在することが好ましい。この場合には、スイッチングＩＣの端子を、多層基板の下側の主面に形成された実装用端子に、積層型コイルのコイルパターンを迂回する必要なく、短い距離で接続することが可能になるからである。また、積層型コイルが発生させる磁束がスイッチングＩＣを横切りにくくなり、スイッチングＩＣの誤作動が抑制されるからである。
【００２４】
また、基材層の積層方向に透視した場合に、積層型コイルの外縁と多層基板の外縁との間に形成されるマージン部分を除き、多層基板のスイッチングＩＣが搭載されていない領域の全てに、積層型コイルのコイルパターンが形成されていることが好ましい。この場合には、積層型コイルのコイルパターンの線幅をより大きくすることができ、積層型コイルのＲｄｃをより小さくし、電圧変換効率をより高くすることができるからである。
【００２５】
また、多層基板の一方主面に、さらに受動部品が搭載され、基材層の積層方向に透視した場合に、受動部品が、積層型コイルのコイルパターンと重なって配置されていることが好ましい。この場合には、受動部品を、多層基板の主面に、傾くことなく水平に実装することができるからである。すなわち、積層型コイルのコイルパターンが形成されている部分は、コイルパターンが形成されていない部分に比べて、多層基板の厚みが大きくなる傾向にある。そのため、受動部品が、積層型コイルのコイルパターンが形成されている部分と、コイルパターンが形成されていない部分に跨って配置されると、受動部品が傾いて実装されてしまう虞がある。これに対し、上記のように、受動部品を積層型コイルのコイルパターンと重ねて配置すれば、受動部品は、傾くことなく、水平に実装される。なお、搭載される受動部品としては、たとえば、コンデンサや抵抗をあげることができる。
【００２６】
また、多層基板が、第１の非磁性体部と、磁性体部と、第２の非磁性体部とが積層された構造からなり、磁性体部が、磁性体からなる基材層が積層されたものからなり、非磁性体部が、非磁性体からなる基材層が積層されたものからなり、積層型コイルが磁性体部に形成されたものとすることが好ましい。この場合には、積層型コイルのインダクタンス値を大きくすることができるからである。また、非磁性体部に内部配線を形成することができるからである。すなわち、磁性体部に内部配線を形成すると、内部配線が不要なインダクタンス成分を持つ虞があるが、内部配線が非磁性体部に形成された場合には、内部配線は不要なインダクタンス成分を持ちにくい。したがって、上記のように、多層基板に非磁性体部を設け、その非磁性体部を中心にして必要な内部配線を形成するようにすれば、内部配線が不要なインダクタンス成分を持つことを回避することができる。
【００２７】
なお、非磁性体部に内部配線を形成する場合には、基材層の積層方向に透視した場合に、内部配線の配線密度が、積層型コイルの開口と重なる領域において高く、積層型コイルのコイルパターンと重なる領域において低いことが好ましい。この場合には、多層基板の厚みを均一にし、多層基板の主面を平坦にすることができるからである。上述したとおり、積層型コイルのコイルパターンが形成されている部分は、コイルパターンが形成されていない部分に比べて、多層基板の厚みが大きくなる傾向にある。上記のように、非磁性体部に内部配線を形成する場合に、その内部配線の配線密度を、積層型コイルの開口と重なる領域において高く、積層型コイルのコイルパターンと重なる領域において低くすれば、コイルパターンの有無による多層基板の厚みの不均一を相殺し、多層基板の厚みを均一にし、多層基板の主面を平坦にすることができる。そして、多層基板の主面が平坦であれば、スイッチングＩＣやコンデンサを多層基板の主面へ実装する際の実装不良を、低減させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールは、スイッチングＩＣが多層基板の主面の中央部分に配置されない設計であっても、積層型コイルの開口の位置と、スイッチングＩＣの位置とを重ねることができる。そして、積層型コイルの開口の位置とスイッチングＩＣの位置とを重ねた場合には、スイッチングＩＣの端子を、多層基板の下側の主面に形成された実装用端子に、積層型コイルのコイルパターンを迂回する必要なく、短い距離で接続することができる。また、積層型コイルが発生させる磁束がスイッチングＩＣを横切りにくくなり、スイッチングＩＣが誤作動を起こしにくくなる。
【００２９】
また、本発明のＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールは、積層型コイルの中心軸からみて偏心方向と反対の方向にあるコイルパターンの線幅が大きくされているため、積層型コイルのＲｄｃ（直流抵抗）が小さく、電圧変換効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（Ａ）は、第１実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の平面図である。図１（Ｂ）は、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の断面図であり、図１（Ａ）のＡ−Ａ部分を示している。図１（Ｃ）は、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の透視図である。
【図２】ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の等価回路図である。
【図３】ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の透視図である。
【図４】ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００のもう１つの透視図である。
【図５】ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００のさらにもう１つの透視図である。
【図６】図６（Ａ）は、第２実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００の平面図である。図６（Ｂ）は、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００の透視図である。
【図７】特許文献１に開示されたＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール３００の断面図である。
【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）は、多層基板１０１の主面上におけるスイッチングＩＣ１０４の位置を変えて、積層型コイル１０２の発生させる磁束ＦがスイッチングＩＣ１０４を横切る度合いを示した説明図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００３２】
なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。また、図面は、実施形態の理解を助けるためのものであり、必ずしも厳密に描画されていない場合がある。たとえば、描画された構成要素ないし構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。
【００３３】
［第１実施形態］
図１（Ａ）〜（Ｃ）に、第１実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００を示す。ただし、図１（Ａ）は、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の平面図である。図１（Ｂ）は、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の断面図であり、図１（Ａ）のＡ−Ａ部分を示している。図１（Ｃ）は、平面と、後述する積層型コイル２のコイルパターン２ａとを示した、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の透視図である。
【００３４】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、複数の基材層（図示せず）が積層された多層基板１を備える。
【００３５】
多層基板１は、下から順に、第１の非磁性体部１Ａと、磁性体部１Ｂと、第２の非磁性体部１Ｃが積層された構造からなる。非磁性体部１Ａ、１Ｃは、低透磁率または非磁性のセラミックスにより形成されている。磁性体部１Ｂは、非磁性体部１Ａ、１Ｃよりも透磁率が大きい磁性セラミックスにより形成されている。
【００３６】
非磁性体部１Ａ、１Ｃには、内部配線３が形成されている。
【００３７】
磁性体部１Ｂには、積層型コイル２が形成されている。積層型コイル２は、磁性体部１Ｂを構成する基材層の異なる層間に配置された複数のコイルパターン２ａが、基材層を貫通して形成されたビア（図示せず）により、螺旋状に接続されたものからなる。多層基板１の積層方向に透視した場合、積層型コイル２は、コイルパターン２ａの内縁により形成される開口２ｂを備えている。磁性体部１Ｂの積層型コイル２の開口２ｂの内側には、第１の非磁性体部１Ａに形成された内部配線３と、第２の非磁性体部１Ｃに形成された内部配線３とを接続する、ビアによる内部配線４が形成されている。
【００３８】
多層基板１の下側の主面には、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００を基板などに実装する際に使用する、複数の実装用端子５が形成されている。本実施形態においては、実装用端子５は、Ｖｉｎ端子、Ｖｏｕｔ端子、ＥＮ端子、ＧＮＤ端子の４つからなる。
【００３９】
多層基板１の上側の主面には、電子部品を実装するために使用する、複数のランド電極６が形成されている。
【００４０】
ランド電極６には、１つのスイッチングＩＣ７と、２つのコンデンサ８、９が実装されている。ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００においては、コンデンサ８、９の大きさが大きいなどの理由により、スイッチングＩＣ７を多層基板１の主面の中央部分に実装することができず、スイッチングＩＣ７を多層基板１の主面の中央部分から（図１（Ａ）〜（Ｃ）における右方向に）若干ずらせた位置に実装している。
【００４１】
スイッチングＩＣ７の下側の主面には、Ｖｉｎ端子、Ｌｏ端子、ＥＮ端子、ＦＢ端子、ＧＮＤ端子からなる５つの端子が形成されている。これらの端子は、はんだ等の導電性接合材を介して、多層基板１の上側の主面に形成されたランド電極６に接続されている。
【００４２】
コンデンサ８、９の各端子は、はんだにより、多層基板１の上側の主面に形成されたランド電極６に接続されている。
【００４３】
図２に、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の等価回路図を示す。
【００４４】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、Ｖｉｎ端子、Ｖｏｕｔ端子、ＥＮ端子、ＧＮＤ端子を備える。上述したとおり、これらの各端子は、多層基板１の下側の主面に形成された実装用端子５により構成されている。
【００４５】
スイッチングＩＣ７のＶｉｎ端子が、多層基板１の下側主面のＶｉｎ端子に接続されている。スイッチングＩＣ７のＬｏ端子が、積層型コイル２を経由して、多層基板１の下側主面のＶｏｕｔ端子に接続されている。スイッチングＩＣ７のＦＢ端子が、多層基板１の下側主面のＶｏｕｔ端子に接続されている。スイッチングＩＣ７のＥＮ端子が、多層基板１の下側主面のＥＮ端子に接続されている。スイッチングＩＣ７のＧＮＤ端子が、多層基板１の下側主面のＧＮＤ端子に接続されている。
【００４６】
また、スイッチングＩＣ７のＶｉｎ端子と多層基板１の下側主面のＶｉｎ端子との接続点が、コンデンサ８を介して、多層基板１の下側主面のＧＮＤ端子に接続されている。積層型コイル２と、スイッチングＩＣ７のＦＢ端子と、多層基板１の下側の主面Ｖｏｕｔ端子との接続点が、コンデンサ９を介して、多層基板１の下側主面のＧＮＤ端子に接続されている。
【００４７】
以上の接続は、多層基板１の内部に形成された内部配線３、４によりおこなわれている。
【００４８】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、直流電力をＶｉｎ端子に入力することにより、Ｖｏｕｔ端子から昇圧または降圧された直流電力を出力する。スイッチングＩＣ７は、出力電圧をＦＢ端子により検出して、出力電圧が一定となるように、スイッチングのデューティ比を制御する。
【００４９】
以上の構成からなる、実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、広く実施されている一般的な多層基板の製造方法に従って多層基板１を作製し、作製された多層基板１に、スイッチングＩＣ７、コンデンサ８、９を実装することにより製造することができる。
【００５０】
次に、図３〜４を参照して、第１実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の特徴について説明する。ただし、図３〜４は、いずれも、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の透視図である。図３は、多層基板１の主面と、多層基板１の内部に形成された積層型コイル２のコイルパターン２ａとを示している。図４は、多層基板１の主面と、多層基板１の主面に実装されたスイッチングＩＣ７と、多層基板１の内部に形成された積層型コイル２のコイルパターン２ａとを示している。図５は、多層基板１の主面と、多層基板１の主面に実装されたコンデンサ８、９と、多層基板１の内部に形成された積層型コイル２のコイルパターン２ａとを示している。
【００５１】
図３に示すように、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、積層型コイル２の開口２ｂの中心軸Ｘが、多層基板１の中心Ｙから、多層基板１の外縁上にある点Ｚに向かって、所定の距離だけ偏心して配置されている。なお、多層基板１の中心Ｙとは、多層基板１の主面が矩形である場合は、１点鎖線で示す多層基板１の主面の２本の対角線の交点をいう。積層型コイル２の開口２ｂの中心軸Ｘとは、開口２ｂが矩形である場合は、２点鎖線で示す開口２ｂの２本の対角線の交点を通り、かつ、積層型コイル２のコイルパターン２ａに対して垂直方向に延びる軸をいう。積層型コイル２の開口２ｂの中心軸Ｘは、開口２ｂが円である場合は、その円の中心を通る。また、積層型コイル２の開口２ｂの中心軸Ｘは、開口２ｂが楕円である場合は、その楕円の２つの焦点を結ぶ線の中間点を通る。なお、矢印で示す、多層基板１の中心Ｙから、多層基板１の外縁上の点Ｚに向かう方向を、偏心方向と定義する。
【００５２】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、積層型コイル２の開口２ｂの中心軸Ｘを、従来の設計慣行にとらわれずに、多層基板１の中心Ｙから偏心させて配置している。この結果、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、スイッチングＩＣ７が多層基板１の主面の中央部分からずらして配置されているにもかかわらず、後述するように、積層型コイル２の開口２ｂと、スイッチングＩＣ７とが重ねて配置されている。
【００５３】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、図３に示すように、積層型コイル２の中心軸Ｘからみて偏心方向と反対の方向にあるコイルパターンの線幅Ｓが、積層型コイル２の中心軸Ｘからみて偏心方向にあるコイルパターンの線幅Ｔよりも、大きく形成されている。ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、積層型コイル２の開口２ｂの中心軸Ｘを偏心させたことにより、多層基板１内に発生した、余分となった領域を有効に活用し、その領域の積層型コイル２のコイルパターン２ａの線幅Ｓを大きくすることにより、積層型コイル２のＲｄｃ（直流抵抗）を小さくし、電圧変換効率を高めている。さらに、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、図４から分かるように、積層型コイル２のコイルパターン２ａの外縁と多層基板１の外縁との間に形成されるマージン部分Ｍを除き、多層基板１のスイッチングＩＣ７が搭載されていない領域の全てに、積層型コイル２のコイルパターン２ａが形成されているため、積層型コイル２のＲｄｃがより小さくなり、電圧変換効率がより高くなっている。
【００５４】
また、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、図４から分かるように、スイッチングＩＣ７の主面の中心Ｕが、積層型コイル２の開口２ｂ内に存在する。なお、スイッチングＩＣ７の主面の中心Ｕとは、スイッチングＩＣ７の主面が矩形である場合は、１点鎖線で示すスイッチングＩＣ７の主面の２本の対角線の交点をいう。さらに、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、スイッチングＩＣ７が、積層型コイル２の開口２ｂ内に存在する。
【００５５】
この結果、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、図１（Ｂ）に示すように、ビアからなる内部配線４を積層型コイル２の開口２ｂ内を経由させることにより、スイッチングＩＣ７の端子（Ｖｉｎ端子、ＥＮ端子、ＦＢ端子、ＧＮＤ端子）と、多層基板１の下側主面の実装用端子５（Ｖｉｎ端子、Ｌｏ端子、ＥＮ端子、ＦＢ端子、ＧＮＤ端子）とを、短い距離で接続することができている。ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、スイッチングＩＣ７の端子と、多層基板１の下側主面の実装用端子５とが、短い内部配線３、４で接続されているため、電力損失が小さく、内部配線３、４が外部からノイズの影響を受けにくく、内部配線３、４が不要なインダクタンス成分を持ちにくくなっている。
【００５６】
さらに、Ｃ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、スイッチングＩＣ７が、積層型コイル２の開口２ｂ内に配置されているため、積層型コイル２が発生させる磁束がスイッチングＩＣ７を横切りにくくなっており、スイッチングＩＣ７の誤作動が抑制されている。
【００５７】
また、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、図５から分かるように、コンデンサ８、９が、いずれも、積層型コイル２のコイルパターン２ａと重なって配置されている。多層基板１は、積層型コイル２のコイルパターン２ａが形成されている部分は、コイルパターン２ａが形成されていない部分に比べて、厚みが大きくなる傾向がある。そのため、コンデンサ８、９を、積層型コイル２のコイルパターン２ａが形成されている部分と、コイルパターン２ａが形成されていない部分に跨って配置すると、コンデンサ８、９が、多層基板１の主面において、傾いて実装されてしまう虞がある。これに対し、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００では、コンデンサ８、９を積層型コイルのコイルパターンと重ねて配置しているため、コンデンサ８、９が水平に実装されている。
【００５８】
さらに、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、図１（Ｂ）から分かるように、多層基板１の第１の非磁性体部１Ａおよび第２の非磁性体部１Ｃに、それぞれ、内部配線３が形成されているが、多層基板１の積層方向に透視した場合に、内部配線３の配線密度が、積層型コイル２の開口２ｂと重なる領域において高く、積層型コイル２のコイルパターン２ａと重なる領域において低くなっている。上述したように、積層型コイル２のコイルパターン２ａが形成されている部分は、コイルパターン２ａが形成されていない部分に比べて、多層基板１の厚みが大きくなる傾向にある。ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、内部配線３の配線密度を、積層型コイル２の開口２ｂと重なる領域において高く、積層型コイル２のコイルパターン２ａと重なる領域において低くすることにより、コイルパターン２ａの有無による多層基板１の厚みの不均一を相殺し、多層基板１の厚みを均一にし、多層基板１の主面を平坦にしている。ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００は、多層基板１の主面が平坦にされているため、スイッチングＩＣ７やコンデンサ８、９を多層基板１の主面へ実装する際の実装不良が低減されている。
【００５９】
［第２実施形態］
図６（Ａ）、（Ｂ）に、第２実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００を示す。ただし、図６（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００の透視図である。図６（Ａ）は、多層基板１の主面と、多層基板１の主面に実装されたスイッチングＩＣ１７、コンデンサ１８、１９、抵抗２０、２１と、多層基板１の内部に形成された積層型コイル１２のコイルパターン１２ａとを示している。図６（Ｂ）は、多層基板１の主面と、多層基板１の内部に形成された積層型コイル１２のコイルパターン１２ａとを示している。
【００６０】
以下、第１実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００との相違点を説明することにより、第２実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００の構造を説明する。
【００６１】
図６（Ａ）から分かるように、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００においては、多層基板１に実装されたスイッチングＩＣ１７の主面の形状が、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００のスイッチングＩＣ７と異なっている。また、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００では、多層基板１に、受動部品としてコンデンサ８、９を実装していたが、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００においては、コンデンサ１８、１９に加えて、抵抗２０、２１を実装している。
【００６２】
スイッチングＩＣ１７の主面の形状が変わったこと、受動部品の個数が増えたことなどを理由に、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００は、多層基板１の主面上におけるスイッチングＩＣ１７の配置位置が、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００の多層基板１の主面上におけるスイッチングＩＣ７の配置位置と異なっている。
【００６３】
ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００においても、多層基板１の積層方向に透視した場合に、スイッチングＩＣ１７を、積層型コイル１２の開口１２ｂと重なるように配置している。そのため、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００は、図６（Ｂ）に示すように、積層型コイル１２の開口１２ｂの中心軸Ｘが、多層基板１の中心Ｙから、多層基板１の外縁上にある点Ｚに向かって、所定の距離だけ偏心して配置されている。ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００においては、点Ｚが、多層基板１の図面上における右上の頂点に位置する。したがって、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００における、積層型コイル１２の開口１２ｂの中心軸Ｘの偏心方向は、矢印で示すように、図面上における右上方向を向いている。
【００６４】
そして、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００は、積層型コイル１２の開口１２ｂの中心軸Ｘを偏心させたことに対応して、図面上において左側にあるコイルパターン１２ａの線幅Ｏを、図面上において右側にあるコイルパターン１２ａの線幅Ｐよりも大きくするとともに、図面上において下側にあるコイルパターン１２ａの線幅Ｑを、図面上において上側にあるコイルパターン１２ａの線幅Ｒよりも大きくしている。
【００６５】
なお、本実施形態では、コイルパターン１２ａの線幅Ｏをコイルパターン１２ａの線幅Ｐよりも大きくし、かつ、コイルパターン１２ａの線幅Ｑをコイルパターン１２ａの線幅Ｒよりも大きくしているが、このようなコイルパターンの線幅の拡大は、上記のうちのいずれか一方であっても良く、その場合も本発明に含まれる。すなわち、コイルパターン１２ａの線幅Ｏをコイルパターン１２ａの線幅Ｐよりも大きくするが、コイルパターン１２ａの線幅Ｑとコイルパターン１２ａの線幅Ｒとが同じであっても良い。あるいは、コイルパターン１２ａの線幅Ｏとコイルパターン１２ａの線幅Ｐとを同じにし、コイルパターン１２ａの線幅Ｑをコイルパターン１２ａの線幅Ｒよりも大きくするようにしても良い。
【００６６】
第２実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００も、第１実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００が奏する種々の効果を、同様に奏している。
【００６７】
以上、第１実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００と、第２実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール２００とについて説明した。しかしながら、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更をなすことができる。
【００６８】
たとえば、本発明のＤＣ‐ＤＣコンバータモジュールの回路は任意であり、上述した内容には限定されない。多層基板１に実装される受動部品の種類、個数も任意であり、上述した内容には限定されない。
【００６９】
また、ＤＣ‐ＤＣコンバータモジュール１００、２００では、積層型コイル２、１２の開口２ｂ、１２ｂの形状を矩形にしたが、開口２ｂ、１２ｂの形状は矩形には限定されず、たとえば、円や楕円などであっても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・多層基板
１Ａ・・・第１の非磁性体部
１Ｂ・・・磁性体部
１Ｃ・・・第２の非磁性体部
２、１２・・・積層型コイル
２ａ、１２ａ・・・コイルパターン
２ｂ、１２ｂ・・・開口
３・・・内部配線（非磁性体部１Ａ、１Ｃに形成されたもの）
４・・・内部配線（性体部１Ｂにビアにより形成されたもの）
５・・・実装用電極
６・・・ランド電極
７、１７・・・スイッチングＩＣ
８、９、１８、１９・・・コンデンサ
２０、２１・・・抵抗
Ｘ・・・積層型コイル２、１２の開口２ｂ、１２ｂの中心軸
Ｙ・・・多層基板１の中心
Ｚ・・・多層基板１の外縁上の点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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