(57)【要約】 【課題】  実装面積および厚みを小さくし、形状を小型したＤＣ−ＤＣコンバータを得る。      【解決手段】  平滑用インダクタ９が内蔵された絶縁性多層基板と、前記多層基板上にＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路を含む半導体と平滑用コンデンサ１４を配置し、前記平滑用インダクタ、平滑用コンデンサおよび半導体が絶縁性多層基板上の導電性配線により電気的に接続してなるＤＣ−ＤＣコンバータであって、前記絶縁性基板は、コイル下面導体層を含む平滑用インダクタ第１層基板４、磁性体層およびコイル下面導体層とコイル上面導体層を電気的に接続するための導体スルーホールを含む平滑用インダクタ第２層基板３、コイル上面導体層を含む平滑用インダクタ第３層基板２、コイル端子電極を含む平滑用インダクタ第４層基板１からなり、ＤＣ−ＤＣコンバータの平滑用インダクタ９を内蔵したＤＣ−ＤＣコンバータとする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑用インダクタが内蔵された絶縁性多層基板と、前記絶縁性多層基板上にＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路を含む半導体と平滑用コンデンサを配置し、前記平滑用インダクタ、平滑用コンデンサおよび半導体を絶縁性多層基板の導電性配線により電気的に接続してなることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記絶縁性多層基板は、コイル下面導体層を含む第１層基板、磁性体層およびコイル下面導体層とコイル上面導体層を電気的に接続するための導体スルーホールを含む第２層基板、コイル上面導体層を含む第３層基板、コイル端子電極を含む第４層基板からなり、ＤＣ−ＤＣコンバータの平滑用インダクタを内蔵したことを特徴とする請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記半導体は、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路およびスイッチング半導体を含むことを特徴とする請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記平滑用インダクタの軟磁性体は、非晶質軟磁性体と絶縁層が交互に積層されてなることを特徴とする請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータに関し、特にＤＣ−ＤＣコンバータの小型化手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やノートパソコン等に代表される携帯用電子機器は、デジタルデータを送受信するマルチメディア化の進展、使用時間の長時間化、使用ソフトの充実化により、近年急速な普及を見せている。
【０００３】
これらの携帯用電子機器では、セット内部に各種機能を満足させるための数多くのデバイスが内蔵されており、各電子回路やＬＳｌで要求される電源電圧が多種に渡る。この電圧変換には、通常ＤＣ−ＤＣコンバータ及びリニアレギュレータが用いられる。特許文献１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ、およびその他部品が搭載された基板構成について記載されている。
【０００４】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング半導体、ダイオード、制御ＩＣなどの半導体素子、インダクタや変圧器などの磁気素子、コンデンサといった部品で構成されており、レギュレータと比較して構成部品が多い。そのため、従来これらの用途には小型化の面で有利なレギュレータが多く用いられてきたが、携帯用電子機器の省電力化や高機能化に伴なうＬＳＩ電圧の低電圧化により、携帯用電子機器への搭載に適したＤＣ−ＤＣコンバータの需要が増えてきている。
【０００５】
図４は、入出力非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの基本回路である。この回路はスイッチングトランジスタでＯＮ−ＯＦＦした方形波をＬＣフィルタで平均化する方式である。ＤＣ−ＤＣコンバータで使用されるスイッチング半導体、ダイオード、制御ＩＣなどの半導体素子は、近年、半導体プロセス技術の発展により、全て一つのパッケージに集約され、小型化及び実装面積の縮小に大きく寄与している。そのため、近年のＤＣ−ＤＣコンバータは、制御ＩＣ、平滑用インダクタ、平滑用コンデンサ、他抵抗等極めて少ない部品で構成することが可能となっている。
【０００６】
図３は、従来のＤＣ−ＤＣコンバータを示す図である。図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータは、基板１６上に制御ＩＣ１３、平滑用コンデンサ１４、平滑用インダクタ１５を搭載し、入力端子１１、出力端子１０、ＧＮＤ端子１２を配置した構造である。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３２２６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、この構成で部品点数および実装面積の削減が可能になった今日でも、携帯用電子機器に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータは、さらなる小型化が要求されている。特に、平滑用インダクタでは、低直流抵抗、高直流重畳特性やインダクタンス値が求められるため、全体のボリュームを小さくすることが難しく、実装面積や厚みの低減が困難である。現在のＤＣ−ＤＣコンバータは、実装基板上に制御ＩＣ、平滑用インダクタおよび平滑用コンデンサを平面的にレイアウト実装するのが一般的であり、その場合、ＤＣ−ＤＣコンバータの実装面積を小さくするのが困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、実装面積および厚みを小さくし、形状を小型化したＤＣ−ＤＣコンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するため、平滑用インダクタを絶縁性多層基板に内蔵し、前記絶縁性多層基板上に制御ＩＣおよび平滑用コンデンサを実装することで、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する。前記絶縁性多層基板は、第１層の基板にコイルの下層導体、第２層の基板にコイル上層導体と下層導体を電気的に接続するためのスルーホール部および磁性材、第３層の基板にコイルの上層導体、第４層の基板にコイル端子を設け、平滑用インダクタを内蔵する構成である。前記絶縁性多層基板を用いて実装面積および厚みを小さくし、小型なＤＣ−ＤＣコンバータを提供することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、前記半導体がＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路およびスイッチング半導体を含むＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００１２】
また、本発明は、前記平滑用インダクタの軟磁性体が非晶質軟磁性体と絶縁層が交互に積層されてなるＤＣ−ＤＣコンバータである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、平滑用インダクタを絶縁性多層基板に内蔵し、前記絶縁性多層基板上に制御ＩＣおよび平滑用コンデンサを実装することで、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成し、前記絶縁性多層基板は、第１層の基板にコイルの下層導体、第２層の基板にコイル上層導体と下層導体を電気的に接続するためのスルーホール部および磁性材、第３層の基板にコイルの上層導体、第４層の基板にコイル端子を設け、平滑用インダクタを内蔵する多層基板構成とすることにより、実装面積および厚みを小さくし小型なＤＣ−ＤＣコンバータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、平滑用インダクタが内蔵された絶縁性多層基板と、前記絶縁性多層基板上にＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路を含む半導体と平滑用コンデンサを配置し、前記インダクタ、コンデンサ、および半導体が、絶縁性多層基板の導電性配線により電気的に接続して構成されたＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００１５】
ここで、前記半導体は、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路およびスイッチング半導体で構成されている。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る平滑用インダクタを示したものであり、平滑用インダクタ９は、主に磁性材８とコイル上層導体５およびコイル下層導体６によって形成される。
【００１７】
まず、平滑用インダクタ第１層基板４の片面に、コイル下層導体６を形成する。コイル下層導体６の形状は、図１では平行四辺形であるが、状況に応じて変えても構わない。又、コイル下層導体６の材質は、Ｃｕが望ましい。そして、平滑用インダクタ第２層基板３の片面に、コイル上層導体５とコイル下層導体６を電気的に接続するためのスルーホール７および磁性材８を形成する。磁性材８は、非晶質軟磁性体と絶縁層が交互に積層された薄膜磁性積層体とすると、渦電流を抑えることができ、好適である。図１では、開磁路構成のインダクタとしているが、磁性材の形状を変えて閉磁路構成でもかまわない。
【００１８】
更に、平滑用インダクタ第３層基板２の片面に、コイル上層導体５、コイル上層導体５とコイル下層導体６を電気的に接続するためのスルーホール７ａおよびコイル端子に接続するスルーホール７ａを形成する。平滑用インダクタ第４層基板１には、コイル端子１００を形成する。
【００１９】
また、各々の平滑用インダクタ基板の材質は、絶縁性を有する基板であれば良く、例えば、ガラスエポキシ基板が用いられる。これら、平滑用インダクタ第１層基板４から平滑用インダクタ第４層基板１をガラスエポキシ多層基板の作製方法で積層し、一体化することで、プリント基板に内蔵され、低背型の平滑用インダクタ９を構成することができる。このままでもインダクタとして使用することが可能であるが、全体をガラスエポキシ多層基板とすると、基板上に配線を施し部品を搭載することも可能である。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの説明図であり、平滑用インダクタ９の表面上にＣｕ配線を施し、コンバータ制御ＩＣ１３および平滑用コンデンサ１４を電気的に接続してＤＣ−ＤＣコンバータを構成している。また、ＤＣ−ＤＣコンバータには、入力端子１１、出力端子１０、ＧＮＤ端子１２が形成され、前記各端子は、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータを基板に実装する場合に半田付けされる部分である。
【００２１】
スイッチング半導体・ダイオード・制御部分等を含むコンバータ制御ＩＣ１３を使用すると、同一ウェハー上に構成する小型化および構成部品の削減に寄与できる。平滑用コンデンサ１４は、タンタルコンデンサやセラミックコンデンサを用いる。平滑用インダクタが薄くなり、前記インダクタ上にコンデンサおよびコンバータ制御ＩＣを搭載することにより、小型でかつ薄型のＤＣ−ＤＣコンバータが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る平滑用インダクタを示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの説明図。
【図３】従来型のＤＣ−ＤＣコンバータを示す図。
【図４】入出力非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの基本回路。
【符号の説明】
【００２３】
１    平滑用インダクタ第４層基板
２    平滑用インダクタ第３層基板
３    平滑用インダクタ第２層基板
４    平滑用インダクタ第１層基板
５    コイル上層導体
６    コイル下層導体
７，７ａ    スルーホール
８    磁性材
９    平滑用インダクタ
１０    出力端子
１１    入力端子
１２    ＧＮＤ端子
１３    コンバータ制御ＩＣ
１４    平滑用コンデンサ
１５    平滑用インダクタ
１６    基板
１００    コイル端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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