(57)【要約】【課題】コイル内蔵基板においてコイル導体の特性を考慮しつつ配線の電気抵抗を低減させること。【解決手段】コイル内蔵基板１は、磁性体層11ａと、磁性体層11ａ上に設けられた絶縁体層11ｂと、磁性体層11ａ内に設けられたコイル導体12と、絶縁体層11ｂ上に設けられた素子接続用電極13ａと、絶縁体層11ｂ内に設けられた第１のビア導体14、第１の配線導体層15および第２のビア導体16と、絶縁体層11ｂ上に設けられた第２の配線導体層17と、絶縁体層11ｂの側面に設けられた側面導体18とを含んでいる。第２のビア導体16は、絶縁体層11ｂ内において第１のビア導体14に近接するように設けられている。【選択図】図２
2013149933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体層と、
該磁性体層上に設けられた絶縁体層と、
前記磁性体層内に設けられたコイル導体と、
前記絶縁体層上に設けられた素子接続用電極と、
前記絶縁体層内に設けられており、前記素子接続用電極に電気的に接続された第１のビア導体と、
前記絶縁体層内に設けられており、前記第１のビア導体に電気的に接続された第１の配線導体層と、
前記絶縁体層内において前記第１のビア導体に近接するように設けられており、前記第１の配線導体層に電気的に接続された第２のビア導体と、
前記絶縁体層上に設けられており、前記第２のビア導体に電気的に接続された第２の配線導体層と、
前記絶縁体層の側面に設けられており、前記第１および第２の配線導体層に電気的に接続された側面導体とを備えたことを特徴とするコイル内蔵基板。
【請求項２】
前記第２の配線導体層の延在方向に垂直な断面の面積が、前記第１の配線導体層の延在方向に垂直な断面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のコイル内蔵基板。
【請求項３】
前記第２の配線導体層が、前記第１の配線導体層の材料よりも導電率の高い材料から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル内蔵基板。
【請求項４】
前記第１の配線導体層の配線長が、前記第２の配線導体層の配線長よりも長いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコイル内蔵基板。
【請求項５】
請求項１に記載のコイル内蔵基板と、
該コイル内蔵基板に実装されており、前記コイル導体および前記素子接続用電極に電気的に接続された電子素子とを備えていることを特徴する電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられるコイル内蔵基板および電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯電話等に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ等においてコイル内蔵基板が用いられている。コイル内蔵基板は、磁性体層を含む基体と、磁性体層内に設けられたコイル導体とを有しており、例えば電子素子がコイル内蔵基板上に実装されるとともにコイル導体に電気的に接続される。この電子素子には、例えば外部のバッテリー等から出力された電圧が、基体に設けられた配線によって供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005−158975号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コイル内蔵基板が例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられる場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ等に接続されるアプリケーションに所望の電圧を供給するためには、電子素子に電圧を供給するために用いられる配線の電気抵抗を低減させる必要がある。なお、コイル内蔵基板の配線を設計する際には、その配線において発生する磁束も考慮して、コイル導体の特性に対する影響を低減させる必要がある。
【０００５】
このように、コイル内蔵基板においては、コイル導体の特性を考慮しつつ配線の電気抵抗を低減させることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様によるコイル内蔵基板は、磁性体層と、磁性体層上に設けられた絶縁体層と、磁性体層内に設けられたコイル導体と、絶縁体層上に設けられた素子接続用電極と、絶縁体層内に設けられた第１のビア導体、第１の配線導体層および第２のビア導体と、絶縁体層上に設けられた第２の配線導体層と、絶縁体層の側面に設けられた側面導体とを含んでいる。第１のビア導体は、素子接続用電極に電気的に接続されている。第１の配線導体層は、第１のビア導体に電気的に接続されている。第２のビア導体は、絶縁体層内において第１のビア導体に近接するように設けられており、第１の配線導体層に電気的に接続されている。第２の配線導体層は、第２のビア導体に電気的に接続されている。側面導体は、第１および第２の配線導体層に電気的に接続されている。
【０００７】
本発明の他の態様による電子装置は、上記構成のコイル内蔵基板と、コイル内蔵基板に実装されておりコイル導体および素子接続用電極に電気的に接続された電子素子とを含んでいる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの態様によるコイル内蔵基板は、素子接続用電極に電気的に接続された第１のビア導体と、第１のビア導体に電気的に接続された第１の配線導体層と、第１のビア導体に近接するように設けられており第１の配線導体層に電気的に接続された第２のビア導体と、第２のビア導体に電気的に接続された第２の配線導体層とを含んでいることによって、配線の電気抵抗を低減させつつコイル導体の特性の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明の他の態様による電子装置は、上記構成のコイル内蔵基板を含んでいることによって、配線の電気抵抗を低減させつつコイル導体の特性の向上を図られており、例えばＤＣ−ＤＣコンバータに用いられる場合であれば、接続されるアプリケーションに所望の電圧を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における電子装置の上面斜視図を示しており、（ｂ）は（ａ）に示された電子装置の下面斜視図を示している。
【図２】図１（ａ）に示された電子装置におけるコイル内蔵基板のＡ−Ａにおける縦断面図を示している。
【図３】図１（ａ）に示された電子装置の回路図を示している。
【図４】図２に示された配線構造における電流および磁束について説明している模式図である。
【図５】図１（ａ）に示された電子装置の他の例における第１および第２の配線導体層を示す部分分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明の実施形態における電子装置は、図１および図２に示されているように、コイル内蔵基板１と、コイル内蔵基板１に実装された電子素子２とを含んでいる。電子装置は仮想のｘｙｚ空間内に設けられており、以下便宜的に、上方向とは仮想のｚ軸の正方向のことをいう。
【００１３】
コイル内蔵基板１は、基体11と、基体11内に設けられたコイル導体12と、基体11の上面に設けられた複数の素子接続用電極13ａ〜13ｆと、複数の素子接続用電極13ａ〜13ｆの一つに電気的に接続された第１のビア導体14と、第１のビア導体14に電気的に接続された第１の配線導体層15と、第１の配線導体層15に電気的に接続された第２のビア導体16と、第２のビア導体16に電気的に接続された第２の配線導体層17と、第１および第２の配線導体層15および17に電気的に接続された側面導体18と、基体11の下面に設けられた複数の端子19ａ〜19ｆとを含んでいる。複数の端子19ａ〜19ｆの一つが、側面導体18に電気的に接続されている。
【００１４】
基体11は、磁性体層11ａと、磁性体層11ａの上方および下方に設けられた絶縁体層11ｂおよび11ｃとを含んでいる。以下、便宜上、絶縁体層11ｂを上部絶縁体層11ｂといい、絶縁体層11ｃを下部絶縁体層11ｃという場合がある。
【００１５】
磁性体層11ａは、例えば、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４,ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ２Ｏ４，ＳｒＦｅ２Ｏ４またはＣｕＦｅ２Ｏ４等の
フェライト材料から成る。絶縁体層11ｂおよび11ｃは、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）等の絶縁材料から成る。
【００１６】
コイル導体12は、磁性体層12内に設けられている。ここで、“磁性体層12内に設けられる”とは、例えば磁性体層12内に非磁性体層が設けられており、この非磁性体層にコイル導体12が一部が接しているような構造も含まれる。
【００１７】
複数の素子接続用電極13ａ〜13ｆは、上部絶縁体層11ｂ上に設けられている。複数の素子接続用電極13ａ〜13ｆは、電圧入力電極13ａ（ＶＩＮ）、動作制御電極13ｂ（ＥＮ）、接地電極13ｃ（ＧＮＤ）、出力電圧監視用電極13ｄ（ＦＢ）、インダクタ入力電極13ｅ（
Ｌｘ）および動作切替電極13ｆ（ＭＯＤＥ）とを含んでいる。
【００１８】
以下、図３も参照しつつ複数の素子接続用電極13ａ〜13ｆのそれぞれについて説明する。電圧入力電極13ａは、例えば電子機器のバッテリーから出力された電圧を電子素子２へ供給するために用いられるものである。動作制御電極13ｂ（ＥＮ）は、電子素子２のオン状態またはオフ状態を切り替えるために用いられるものである。接地電極13ｃ（ＧＮＤ）は、接地電圧を電子素子２へ供給するために用いられるものである。出力電圧監視用電極13ｄ（ＦＢ）は、本実施形態の電子装置に電気的に接続されるアプリケーションへ供給される電圧が正常であることを監視するために用いられるものである。インダクタ入力電極13ｅ（Ｌｘ）は、電子素子２から出力された電流をコイル導体12へ供給するために用いられるものである。動作切替電極13ｆ（ＭＯＤＥ）は、電子素子２の動作モードを切り替えるために用いられるものである。
【００１９】
第１のビア導体14は、上部絶縁基体11ｂ内において上下方向に設けられており、電圧入力電極13ａに電気的に接続されている。
【００２０】
第１の配線導体層15は、上部絶縁体層11ｂ内において横方向に設けられており、第１のビア導体14に電気的に接続されている。第１の配線導体層15は、上部絶縁体層11ｂの側面まで延在されている。
【００２１】
第２のビア導体16は、上部絶縁体層11ｂ内において上下方向に設けられており、第１のビア導体14に近接するように配置されている。“近接するように配置”とは、第１のビア導体14によって発生された磁束を第２のビア導体16によって低減できるような位置に第２のビア導体16が配置されていることをいう。第２のビア導体16は、第１の配線導体層15上に設けられており、第１の配線導体層15に電気的に接続されている。
【００２２】
第２の配線導体層17は、上部絶縁体層11ｂ上に設けられており、第２のビア導体16に電気的に接続されている。第２の配線導体層17は、第２のビア導体16上に設けられており、上部絶縁体層11ｂの上面の端部まで延在されている。
【００２３】
側面導体18は、基体11の側面に設けられている。側面導体18は、上部絶縁体層11ｂの側面において第１および第２の配線導体層15および17に電気的に接続されている。
【００２４】
複数の端子19ａ〜19ｆは、下部絶縁体層11ｃの表面に設けられている。複数の端子19は、電圧入力端子19ａ（ＶＩＮ）、動作制御端子19ｂ（ＥＮ）、接地端子13ｃ（ＧＮＤ）、出力電圧監視用端子19ｄ（ＦＢ）、インダクタ出力端子19ｅ（ＩＮＤ）および動作切替端子19ｆ（ＭＯＤＥ）とを含んでいる。
【００２５】
以下、図３も参照しつつ複数の端子19ａ〜19ｆのそれぞれについて説明する。電圧入力端子19ａは、例えば電子機器のバッテリーから出力された電圧が入力されるものである。動作制御端子19ｂ（ＥＮ）は、電子素子２のオン状態またはオフ状態を切り替えるために用いられるものである。接地端子19ｃ（ＧＮＤ）は、接地電圧が印加されるものである。出力電圧監視用端子19ｄ（ＦＢ）は、本実施形態の電子装置に電気的に接続されるアプリケーションへ供給される電圧が正常であることを監視するために用いられるものである。インダクタ出力端子19ｅ（ＩＮＤ）は、コイル導体12から流れてきた電流を例えば本実施形態の電子装置に電気的に接続されるアプリケーションへ供給するために用いられるものである。動作切替端子19ｆ（ＭＯＤＥ）は、電子素子２の動作モードを切り替えるために用いられるものである。
【００２６】
電子素子２は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータに用いられるＩＣ素子等である。電子素子
２は、例えば半田等によって複数の素子接続用電極13に実装されている。
【００２７】
ここから、電圧入力電極13ａから側面導体18への電流経路を構成する配線について図４を参照して説明する。
【００２８】
電圧入力電極13ａは、半田等が所定位置から流れ出す可能性を低減させるために、上部絶縁体層11ａの表面に設けられた配線のみによって側面導体18に接続されるのではなく、上部絶縁体層11ｂ内に埋設された配線を介して側面導体18に接続されている。仮に、電圧入力電極13ａが上部絶縁体層11ｂの表面に設けられた配線のみによって側面導体18に接続される場合、電子素子２を実装するための半田等が上部絶縁体層11ｂの表面に設けられた配線を伝って流れ出す可能性が高まる。
【００２９】
さらに詳細には、電圧入力電極13ａから側面導体18への配線（すなわち、電流経路）は、次のようになっている。
【００３０】
まず、電圧入力電極13ａに接続された配線は、第１のビア導体14によって上部絶縁体層11ｂ内において下方へ伸びている。このように、電圧入力電極13ａに接続された配線が上部絶縁体層11ｂ内に潜ることによって、電圧入力電極13ａから延びる上部絶縁体層11ｂの表面の配線を無くすことができ、電子素子２の実装に用いられる半田等が所定位置から流れ出す可能性が低減されている。
【００３１】
次に、第１のビア導体14に接続された配線は、第１の配線導体層15によって上部絶縁体層11ｂ内を横方向に延びる第１の経路と、第２のビア導体16および第２の配線導体層17によって再び上部絶縁体層11ｂの表面に出てくる第２の経路との２つを有する。第１の配線導体層15および第２の配線導体層17は、上部絶縁体層11ｂ内において平行に配置されている。すなわち、第１のビア導体14を流れる電流Ｉ14は、第１の配線導体層15および第２のビア導体16の接続部において合流する。電流Ｉ14は、第１の配線導体層15を流れる電流Ｉ15と第２のビア導体16および第２の配線導体層17を流れる電流Ｉ16（または、電流Ｉ17）との合計である。２つの経路によって流れる電流は、上部絶縁体層11ｂの側面（すなわち、基体11の側面）において分流されている。
【００３２】
なお、本実施形態のコイル内蔵基板１において、第２の配線導体層17の延在方向に垂直な断面の面積は、第１の配線導体層15の延在方向に垂直な断面の面積よりも大きくなるように設計されている。ここで、第２の配線導体層17の延在方向および第１の配線導体層15の延在方向とは、仮想のｘ軸の正方向のことをいう。第２の配線導体層17の延在方向に垂直な断面の面積を第１の配線導体層15の延在方向に垂直な断面の面積よりも大きくする方法としては、例えば、第２の配線導体層17の厚みを第１の配線導体層15の厚みよりも大きくするという方法がある。また、他の例としては、第２の配線導体層17の線幅を第１の配線導体層15の線幅よりも大きくするという方法がある。また、これら２つの方法を組み合わせてもよい。
【００３３】
ここで、本実施形態におけるコイル内蔵基板１が第２のビア導体16を含んでいることによって得られる作用および効果について磁束および電気抵抗の観点から説明する。
【００３４】
まず、第１のビア導体14における電流Ｉ14によって発生する磁束Ｆ14について説明する。本実施形態における工夫が無い場合には、第１のビア導体14における磁束Ｆ14によって、本来コイル導体12において発生されるべき磁束に影響が生じる可能性がある。その結果、コイル導体12の特性に影響が生じる可能性がある。本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、第１のビア導体14に近接するように設けられた第２のビア導体16を含んでいることによって、第１のビア導体14に近接する位置に、第１のビア導体14に流れる電流Ｉ14とは
反対方向に流れる電流の経路を有することができる。その結果、本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、第１のビア導体14における磁束Ｆ14に近接する位置に、磁束Ｆ14とは反対方向に形成される磁束Ｆ16を設けることができ、コイル導体12の特性に影響を与える可能性のある磁束Ｆ14を低減させることができる。さらに、第１のビア導体14と第２のビア導体16が近接していることにより、第１のビア導体14と第２のビア導体16による相互インダクタンスが大きくなり、第１のビア導体14と第２のビア導体16の自己インダクタンスとの合成インダクタンスを低減する効果がある。
【００３５】
次に、電圧入力電極13ａから側面導体18までの電気抵抗について説明する。本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、第１の配線導体層15による電流経路に加えて、第２のビア導体16および第２の配線導体層17による電流経路も有するため、電圧入力電極13ａから側面導体18までの電気抵抗が低減されている。したがって、図３において示された電圧入力端子19ａから電圧入力電極13ａまでの電流経路の電気抵抗を低減させることができ、例えば本実施形態における電子装置がＤＣ−ＤＣコンバータとして用いられる場合には、本実施形態における電子装置に接続されるアプリケーションに供給される電圧に関する特性を向上させることができる。
【００３６】
次に、第１の配線導体層15における電流Ｉ15によって発生する磁束Ｆ15について説明する。第１の配線導体層15における磁束Ｆ15は、比較的、コイル導体12に近い部分に発生するため、コイル導体12の特性に影響を与えることが懸念される。また、第１の配線導体層15の下方には磁性体層11ａが設けられているため、この磁性体層11ａによって磁束Ｆ15が増大することも懸念される。しかしながら、上述のように、本実施形態のコイル内蔵基板１において、第２の配線導体層17の断面積が第１の配線導体層15の断面積よりも大きいため、第２の配線導体層17に流れる電流Ｉ17が第１の配線導体層15に流れる電流Ｉ15よりも大きくなる。したがって、本実施形態のコイル内蔵基板１において、第１の配線導体層15における磁束Ｆ15が第２の配線導体層17における磁束Ｆ17よりも小さくなり、コイル導体12に対する磁束Ｆ15の影響が低減されている。
【００３７】
なお、本実施形態のコイル内蔵基板１において、第１および第２の配線導体層15および17から電圧入力端子19ａまでの電流経路は、基体11の側面に設けられた側面導体18によって実現されているため、この電流経路におけるコイル導体12に対する磁束の影響は低減されている。さらに詳細には、この電流経路が透磁率の低い空間に接していることによって、側面導体18において発生する磁束Ｆ18が低減されており、本実施形態のコイル内蔵基板１において、磁束Ｆ18によるコイル導体12に対する影響が低減されている。
【００３８】
上述のように、本実施形態におけるコイル内蔵基板１は、素子接続用電極13ａに電気的に接続された第１のビア導体14と、第１のビア導体14に電気的に接続された第１の配線導体層15と、第１のビア導体14に近接するように設けられており第１の配線導体層15に電気的に接続された第２のビア導体16と、第２のビア導体16に電気的に接続された第２の配線導体層17とを含んでいることによって、配線の電気抵抗を低減させつつコイル導体12の特性の向上を図ることができる。
【００３９】
本実施形態における電子装置は、上記構成のコイル内蔵基板１を含んでいることによって、配線の電気抵抗を低減させつつコイル導体の特性の向上を図られており、例えばＤＣ−ＤＣコンバータに用いられる場合であれば、接続されるアプリケーションに所望の電圧を供給することができる。
【００４０】
なお、上述の例においては、第２の配線導体層17に流れる電流Ｉ17が第１の配線導体層15に流れる電流Ｉ15よりも大きくなるための技術的工夫として、第２の配線導体層17の断面積を第１の配線導体層15の断面積よりも大きくなるようにしたが、以下、２つの他の技
術的工夫例について説明する。
【００４１】
第１の他の例において、第２の配線導体層17は、第１の配線導体層15の材料よりも導電率の高い材料から成る。すなわち、第２の配線導体層17の導電率は、第１の配線導体層15の導電率よりも高くなるように設定されている。導電率は、例えば、第１および第２の配線導体層が上下方向において50um離れている場合、第２の配線導体層17の導電率を５×10７(S/m)としたときに、第１の配線導体層15の導電率を５×10６〜１×10７(Ｓ／ｍ)程度
にすると、配線のインダクタンスの低下に関して効果的である。
【００４２】
第１の配線導体層15の導電率を第２の配線導体層17よりも低くする方法は、例えば、第２の配線導体層17が銀にガラス等が添加されたものである場合、第１の導体配線層15には第２層の配線導体層17よりもガラスの添加量を多くする等の方法がある。
【００４３】
第１の他の例において、第２の配線導体層17が第１の配線導体層15の材料よりも導電率の高い材料から成ることによって、第２の配線導体層17に流れる電流Ｉ17が第１の配線導体層15に流れる電流Ｉ15よりも大きくなり、コイル内蔵基板１において、第１の配線導体層15における磁束Ｆ15が第２の配線導体層17における磁束Ｆ17よりも小さくなり、コイル導体12に対する磁束の影響が低減されていることに加え、磁性体から離れた配線導体層17に電流が集中することにより、配線導体まわりの磁束発生量が減り、配線導体のインダクタンスが低減されている。
【００４４】
なお、第１の他の例における技術的工夫は、上述の断面積に関する技術的工夫とともに適用され得る。
【００４５】
図５に示されているように、第２の他の例において、第１の配線導体層15における第２のビア導体との接続部から側面導体18の接続部までの配線長が、第２の配線導体層17の配線長よりも長くなるように設定されている。
【００４６】
図５において、第１のビア導体14は素子接続用電極13ａを透視した状態で破線によって示されており、第２のビア導体16は第２の配線導体層17を透視した状態で破線によって示されている。また、第１の配線導体層15における第１のビア導体14および第２のビア導体16の接続部が符号（14）および（15）によって示されている。接続部（14）および（15）が二点鎖線によって仮想的に示されている。
【００４７】
第１の配線導体層15における第２のビア導体の接続部から側面導体18の接続部までの部分は、例えば、第２のビア導体から側面導体18までの間の領域を迂回するように設けられており、第２の配線導体層17の配線長よりも長くなるように設定されている。
【００４８】
第２の他の例において、第１の配線導体層15における第２のビア導体との接続部から側面導体18の接続部までの配線長が第２の配線導体層17の配線長よりも長くなるように設定されていることによって、第２の配線導体層17に流れる電流Ｉ17が第１の配線導体層15に流れる電流Ｉ15よりも大きくなり、コイル内蔵基板１において、第１の配線導体層15における磁束Ｆ15が第２の配線導体層17における磁束Ｆ17よりも小さくなり、コイル導体12に対する磁束の影響が低減されていることに加え、磁性体から離れた配線導体層17に電流が集中することにより、配線導体まわりの磁束発生量が減り、配線導体のインダクタンスが低減されている。
【００４９】
なお、第２の他の例における技術的工夫は、上述の断面積に関する技術的工夫、また断面積に関する技術的工夫および第１の他の例における技術的工夫とともに適用され得る。
【符号の説明】
【００５０】
１  コイル内蔵基板
11  基体
12  コイル導体
13ａ〜13ｆ  素子接続用電極
14  第１のビア導体
15  第１の配線導体層
16  第２のビア導体
17  第２の配線導体層
18  側面導体
19ａ〜19ｆ  端子
２  電子素子
【図１】
2013149933.tif 000003
【図２】
2013149933.tif 000004
【図３】
2013149933.tif 000005
【図４】
2013149933.tif 000006
【図５】
2013149933.tif 000007