(57)【要約】【課題】高温耐久性の高いデバイスを提供する。【解決手段】回路基板２と回路基板２に実装された複数の回路素子３とをモールド樹脂５により封止したパッケージ８を有する表面実装型のデバイス１であって、デバイス１の回路素子３に含まれるインダクタ１０は、磁性成型体１１と、磁性成型体１１に内蔵されたコイル１５とを備え、さらに、磁性成型体１１は、回路基板２に面した実装側の面（下面）１１ｂと、実装側の面の反対側の面（上面）１１ａとを含み、反対側の面１１ａにポリイミドシート１９が貼り付けられて、モールド樹脂と非密着性の層１７が形成されているデバイス。【選択図】図１
2009246266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と前記回路基板に実装された複数の回路素子とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスであって、
前記複数の回路素子は少なくとも１つのインダクタを含み、
前記インダクタは、前記回路基板に搭載される磁性成型体と、前記磁性成型体に内蔵されたコイルとを備え、さらに、前記磁性成型体は、前記回路基板に面した実装側の面と、前記実装側の面の反対側の面とを含み、前記反対側の面の少なくとも一部は、熱膨張係数が前記モールド樹脂とは異なる材料からなる薄膜層を介して前記モールド樹脂に接している、デバイス。
【請求項２】
請求項１において、前記薄膜層は、前記反対側の面の一部を覆っている、デバイス。
【請求項３】
請求項２において、前記薄膜層は、前記反対側の面の少なくとも５０％を覆っている、デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記薄膜層は、ポリイミド製のシートである、デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記磁性成型体は、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む磁性粉末を加圧成型した成型体である、デバイス。
【請求項６】
回路基板と前記回路基板に実装された複数の回路素子とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスであって、
前記複数の回路素子はインダクタを含み、前記インダクタは、前記回路基板に搭載される磁性成型体と、前記磁性成型体に内蔵されたコイルとを備えており、さらに、前記磁性成型体の前記回路基板に搭載される実装面の反対側の面の少なくとも一部に、ポリイミド製のシートが貼り付けられている、デバイス。
【請求項７】
回路基板と前記回路基板に実装された複数の回路素子とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスであって、
前記複数の回路素子はインダクタを含み、前記インダクタは、前記回路基板に搭載される磁性成型体と、前記磁性成型体に内蔵されたコイルとを備えており、さらに、前記磁性成型体の前記回路基板に搭載される実装面の反対側の面の少なくとも一部は、前記モールド樹脂と密着性の低い材料からなる薄膜層を介して前記モールド樹脂に接している、デバイス。
【請求項８】
磁性成型体と、前記磁性成型体に内蔵されたコイルとを有する表面実装型のインダクタであって、
前記磁性成型体には、基板に面する実装側の面と、前記実装側の面の反対側の面とを含み、前記反対側の面に段差が形成されている、インダクタ。
【請求項９】
請求項８において、前記磁性成型体は、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む磁性粉末を加圧成型した成型体であり、前記段差は、加圧成型により形成されている、インダクタ。
【請求項１０】
請求項８において、前記磁性成型体は、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む磁性粉末を加圧成型した成型体と、前記成型体の実装側の面の反対側の面の少なくとも５０％を覆う薄膜とを含む、インダクタ。
【請求項１１】
請求項１０において、前記薄膜は、ポリイミド製のシートである、インダクタ。
【請求項１２】
複数の回路素子と前記複数の回路素子が実装された回路基板とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスであって、
前記複数の回路素子は、請求項８ないし１１のいずれかに記載のインダクタを少なくとも１つ含む、デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタを回路素子として含み、回路素子をモールド樹脂によりパッケージ化した表面実装型のデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、少なくとも、インダクタと、半導体集積回路を備えたＤＣ−ＤＣコンバータであって、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路とスイッチング素子を含む半導体集積回路（ＩＣ）を配置する領域と、半導体集積回路（ＩＣ）の電極パッドとワイヤボンディングして接続した領域と、インダクタを配置する領域とを備えたリードフレームに、半導体集積回路およびインダクタを搭載し、ワイヤボンディングして、それらを一体的に樹脂封止した後、封止領域外のリードフレームを切断して、外部回路との接続のための実装端子としたＤＣ−ＤＣコンバータが記載されている。封止用の樹脂（モールド樹脂）の典型的なものはエポキシ樹脂、アクリル樹脂などである。
【０００３】
特許文献２には、ＱＦＰ等の表面実装型半導体装置における、リフロー半田付け（リフロー実装）時のパッケージクラックの問題が記載されている。パッケージクラック発生は、チップを固定するダイボンド材やパッケージを構成するモールド樹脂に吸湿された水分が基になる。すなわち、チップを固定する接着剤やパッケージを構成する樹脂に吸湿された水分は、リフロー半田付け時の高温下で気化・膨張し、その時に発生した応力によって樹脂とタブとの界面が剥離し、さらに進んでパッケージの最も弱い部分にパッケージクラックが発生する。特許文献２には、リフロー半田付け時にパッケージクラックを起こし難い半導体装置、すなわち耐リフロー・クラック性の高い半導体装置を得るために、パッケージクラック発生の原因となるダイボンド材中の水分の低減化と、剥離が発生する半導体チップとダイパッドとの間の接着力向上化をなすことが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７３７１２号公報
【特許文献２】特開２００４−２００７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルと磁性体とが一体になったインダクタは、典型的には表面実装型のデバイス（ＳＭＤ）として多種多様な用途に使用されつつある。それと共に、モールド樹脂により１チップにパッケージ化されたＤＣ−ＤＣコンバータなどの、表面実装型のデバイスに含まれる回路素子としても使用されつつある。
【０００６】
複数の回路素子がパッケージ化されたデバイスにおいて、ＩＣチップ、インダクタ、コンデンサ、抵抗などの回路素子とダイパッドあるいは回路基板との接着性を向上し、水分の気化・膨張に対抗できる予定のものであっても、リフロー半田付け時などの高温下においては、パッケージにクラックが発生する現象が発生することが本願の発明者らにより判明した。このため、複数の回路素子がダイパッドあるいは回路基板と共に、モールド樹脂によりパッケージ化された表面実装型のデバイスにおいて、リフロー半田付け時などの高温下における耐久性をさらに向上することが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、回路基板と、その回路基板に実装された複数の回路素子とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスである。このデバイスにおいて、複数の回路素子は少なくとも１つのインダクタを含み、インダクタは、回路基板に搭載される磁性成型体と、磁性成型体に内蔵されたコイルとを備え、さらに、磁性成型体は、回路基板に面した実装側の面と、実装側の面の反対側の面とを含み、反対側の面の少なくとも一部は、熱膨張係数がモールド樹脂とは異なる材料からなる薄膜層を介してモールド樹脂に接している。
【０００８】
インダクタを回路素子として含み、複数の回路素子がモールド樹脂によりパッケージ化されたデバイスにおいて、高温下においてパッケージにクラックが発生する、あるいは回路基板とパッケージとの間に剥離が発生する要因の１つは、インダクタの内部破断（クラック）であることを発明者らは見出した。このようなデバイスにおいて、パッケージ内にインダクタが占める体積の割合は大きい。コイルが磁性成型体に内蔵された一体型のインダクタにおいて、高温下において磁性成型体の側面に加わる力により磁性成型体の内部に水平方向（回路基板に沿った方向）にクラックが発生し、あるいは内在していたクラックが成長し、磁性成型体がパッケージの厚み方向に膨張する現象が見られる。このため、水分の気化・膨張に対抗できる予定のモールド樹脂を選択しても、インダクタの磁性成型体の物理的な膨張には対抗できず、パッケージと基板との間に剥離が発生すると想定される。高温下において磁性成型体の側面に加わる力（圧力）は、水分の気化・膨張（気化およびその後の膨張）による力および／またはモールド樹脂の熱膨張による力と考えられる。
【０００９】
本発明の上記の態様のデバイスにおいて、磁性成型体は、回路基板に面した実装側の面（以下において下面または裏面）と、実装側の面の反対側の面（以下において上面または表面）とを含み、上面の少なくとも一部は、熱膨張係数がモールド樹脂とは異なる材料からなる薄膜層を介してモールド樹脂に接している。
【００１０】
薄膜層を設けることにより、水分の気化・膨張する個所をインダクタの実装側の面の反対側の面に導入し、水分の気化・膨張する力を用いてインダクタの内部に発生した応力を抑制し、内部破断に至るのを防ぐことができる。このため、高温下において、磁性成型体に、その側面に加わる圧力により割れが生ずるのを抑制でき、磁性成型体の厚み方向の膨張を抑制することにより、パッケージの破断あるいは剥離を防止できる。したがって、高温環境における耐久性および信頼性の高いデバイスを提供できる。
【００１１】
薄膜層は、磁性成型体の反対側の面（上面）の少なくとも一部を覆っていることが望ましい。高温環境において発生する水分の気化・膨張による圧力を、磁性成型体の上面に効率良く加えることができる。典型的には、薄膜層は、反対側の面（上面）の少なくとも５０％を覆っていることが望ましい。上面において薄膜層が占める割合が５０％未満であると、磁性成型体の上面を抑え込む圧力が不足する可能性がある。
【００１２】
薄膜層は、貼付材であっても、ゲルに変化するゾルを塗布することでも良く、薄膜層の典型的なものは、ポリイミド製のシートである。ポリイミド製のシートは耐熱性の高いシート材の一例である。また、磁性成型体の典型的なものは、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む磁性粉末を加圧成型した成型体である。
【００１３】
本発明の異なる態様は、回路基板と回路基板に実装された複数の回路素子とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスであって、複数の回路素子はインダクタを含み、インダクタは、回路基板に搭載される磁性成型体と、磁性成型体に内蔵されたコイルとを備えており、さらに、磁性成型体の回路基板に搭載される実装面の反対側の面の少なくとも一部に、ポリイミド製のシートが貼り付けられている、デバイスである。
【００１４】
磁性成型体の反対側の面（上面）にポリイミド製のシートを貼り付けることにより、上面にモールド樹脂内の水分の一部を集めることができ、高温下において、磁性成型体の上面に水分の気化・膨張による力（圧力）を加えることができる。高温環境において発生する水分の気化・膨張（あるいは水蒸気爆発）による応力（圧力）を、磁性成型体の上面に加える、あるいは分散することができ、上面に加わる圧力で、磁性成型体の側面に加わる圧力による磁性成型体の厚み方向の伸びを抑え込むことができる。このため、高温下において、磁性成型体にクラックが発生したり、内在していたクラックが成長して、磁性成型体に割れが生ずるのを抑制できる。したがって、磁性成型体の厚み方向の膨張を抑制でき、デバイスのパッケージが破断したり、基板から剥離して短絡が生じるのを防止できる。
【００１５】
磁性成型体の上面にシート材を貼り付けることにより、高温環境において磁性成型体の上面を加圧できる要因の一つは、磁性成型体の上面にモールド樹脂と非密着性の領域が形成され、その領域に水分が集まって高温環境において気化・膨張するためと考えられる。このため、本発明の他の態様の１つは、回路基板と回路基板に実装された複数の回路素子とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスであって、複数の回路素子はインダクタを含み、インダクタは、回路基板に搭載される磁性成型体と、磁性成型体に内蔵されたコイルとを備えており、さらに、磁性成型体の回路基板に搭載される実装面の反対側の面の少なくとも一部は、モールド樹脂と密着性の低い材料からなる薄膜層を介して前記モールド樹脂に接しているデバイスである。密着性の低い材料の一例は、上記のシート材、ゲルに変化するゾルであっても良く、離型剤、あるいはモールド樹脂に対して離型剤として機能する薄膜層を形成できるものであっても良い。
【００１６】
磁性成型体の上面にシート材を貼り付けることにより、高温環境において磁性成型体の上面を加圧できる他の要因の一つは、磁性成型体の上面に水分が集まり易い微小な構造がシート材により形成され、その構造に沿って高温環境において水分が気化・膨張するためと考えられる。そのような構造の１つは、磁性成型体の側面に類似した構成を実現するための段差である。したがって、本発明のさらに異なる態様の１つは、磁性成型体と、磁性成型体に内蔵されたコイルとを有する表面実装型のインダクタであって、磁性成型体には、基板に面する実装側の面と、実装側の面の反対側の面とを含み、反対側の面に段差が形成されている、インダクタである。
【００１７】
また、本発明のさらに異なる態様の１つは、複数の回路素子と複数の回路素子が実装された回路基板とをモールド樹脂により封止したパッケージを有する表面実装型のデバイスであって、複数の回路素子が上記のインダクタを少なくとも１つ含むデバイスである。このデバイスにおいても、高温環境において発生する水分の気化・膨張（あるいは水蒸気爆発）による応力（圧力）を、磁性成型体の上面に加える、あるいは分散することができ、上面に加わる圧力で、磁性成型体の側面に加わる圧力による磁性成型体の厚み方向の伸びを抑え込むことができる。このため、高温下において、磁性成型体にクラック（割れ）が発生したり、内在していたクラックが成長ずるのを抑制できる。このため、高温下で磁性成型体が厚み方向に膨張するのを抑制でき、パッケージの破断あるいは剥離を防止できる。
【００１８】
磁性成型体が、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む磁性粉末を加圧成型した成型体であれば、段差は、加圧成型により形成できる。成型体の実装側の面の反対側の面（上面）の少なくとも５０％を覆う薄膜、たとえば、ポリイミド製のシートを貼り付けて段差を形成しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、さらに詳細に説明する。図１は、ＤＣ−ＤＣコンバータをモールド樹脂によりパッケージ化した表面実装用のデバイス１を、モールド樹脂５を透かした状態で示している。図２は、デバイス１の回路基板２の上の複数の回路素子３の平面的な配置を、モールド樹脂５を透かした状態で示している。さらに、図３は、デバイス１の回路基板２の上の複数の回路素子３の配置を、モールド樹脂５を透かした状態で側面から示している。また、図４に、デバイス１として実現された非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を示している。
【００２０】
このデバイス１は、複数の回路素子３として、入力コンデンサＣｉｎと、出力コンデンサＣｏｕｔと、インダクタ１０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路を含む半導体集積回路ＩＣと、スイッチング素子（電界効果型トランジスタ）Ｓ１およびＳ２と、ダイオードＤとを備えている。これらの回路素子３は、回路基板（プリント配線板）２の上面２ａおよび下面２ｂに実装され、回路基板２も含めてモールド樹脂５により１つ（一体）のパッケージ８となるように封止されている。
【００２１】
複数の回路素子３がモールド樹脂５によりパッケージ８として一体化されたデバイス（電子機器）は小型軽量であることが要望されている。ＤＣ−ＤＣコンバータを内蔵したデバイス１において、インダクタ１０のインダクタンス値は、少なくとも数μＨ程度が必要である。この様なインダクタ１０は、図１〜３に示すように、他の回路素子３、たとえば、半導体集積回路ＩＣ、コンデンサＣｉｎおよびＣｏｕｔ、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２と比べると体積が非常に大きい。このため、小型で高インピーダンス値が得られるインダクタ１０として、磁性成型体１１にコイル１５が内蔵されたタイプのインダクタが採用されつつある。
【００２２】
図５に、本実施形態のインダクタ１０の外観を示している。また、図６に、インダクタ１０の概略構成を断面により示している。このインダクタ１０は、コイル１５が磁性成型体１１に内蔵された一体型である。コイル１５を内蔵したインダクタ１０は、圧縮成型法を用いて磁性粉末１２を圧縮成型することにより製造される。典型的なコイル（インダクタコイル）１５は、ポリアミドイミドなどの絶縁層により被覆された銅線あるいは銅体を所定の巻数だけ巻いたものである。コイル１５の端末１５ｔは、電極として磁性成型体１１の外側まで延びている。
【００２３】
磁性粉末１２は、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む。磁性粉末１２の一例は、特開２００６−２８３１９０号公報に記載されているものである。特開２００６−２８３１９０号公報には、磁性粉末１２の製造方法の例として、磁性導電性の金属粉末（粉末状の磁性体）の表面をＰＨＰＳ（ペルヒドロポリシラザン）溶液で被覆した後、有機系のバインダ溶液（熱硬化性樹脂）と、エポキシ機能性シラン又はアミノ機能性シランの単独又はそれらを混合したカップリング剤とを混合し、溶液を蒸発させて除去することが記載されている。この製造方法では、溶液が除去される際に酸化を招き、もって金属粉末の表面にシリカ膜が形成され、シリカ膜によって絶縁性を有する磁性粉末（絶縁磁性粉末）が形成される。
【００２４】
この磁性粉末１２に用いられる粉末状の磁性体（磁性導電体金属粉末）の典型的なものは平均粒度が０.５〜１０μｍの乾式カルボニル鉄粉末である。熱硬化性樹脂である有機バインダの典型的なものはフェノール樹脂及びエポキシ樹脂の混合バインダである。熱硬化性樹脂は、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂あるいはこれらの混合物などであっても良い。また、粉末状の磁性体は、鉄系アモルファス合金などの他の磁性体であっても良い。さらに、磁性粉末１２は、上記の絶縁磁性粉末の代わりに、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を含む結合剤と、粉末状の磁性体とを含む混合物（混和物）であっても良い。
【００２５】
磁性粉末１２は、コイル１５を内蔵（内包）した状態で、適当な形状の金型に充填され、０．５ＧＰａ〜２．０ＧＰａ程度の圧力が加えられることにより、所望の形状に成型され磁性成型体１１が形成される。磁性成型体１１にはコイル１５が内蔵されており、磁性成型体１１の外側に突き出たコイル１５の端末１５ｔを磁性成型体１１の下側の面に向かって曲げて電極にすることにより、インダクタ１０が製造される。
【００２６】
このインダクタ１０の磁性成型体１１は、上面１１ａおよび下面１１ｂが一辺数ｍｍ〜数ｃｍ程度の正方形で、側面１１ｃが長方形の直方体である。磁性成型体１１の下側の面１１ｂには電極１５ｔが現れており、インダクタ１０が回路基板２に搭載される際に、回路基板２に面する実装側の面１１ｂとなる。磁性成型体１１の実装側の面（下面または裏面）１１ｂの反対側の面となる上面（または表面）１１ａには、磁性成型体１１を加圧成型した後に、ポリイミド（ポリイミド樹脂）製のシート（ポリイミドシート）１９が貼り付けられている。ポリイミドシート１９は、厚みが典型的には５０〜１００μｍであり、磁性成型体１１の上面１１ａの一部を覆う面積、例えば、上面１１ａの少なくとも５０％、たとえば、５０〜８０％程度の面積の正方形にカットされ、上面１１ａの中心と同心になるように上面１１ａに貼り付けられている。
【００２７】
ポリイミド樹脂は、通常の高分子に比べて高強度、耐熱性を有するものの１つであり、電気絶縁性も優れており、電子回路の絶縁材料として多用されるものである。また、ポリイミド樹脂の線膨張係数は有機物としては非常に低く金属に近いため、電子回路の絶縁材料とするときに金属との熱膨張によるひずみが生じにくい。リフロー温度の２６０℃前後の高温下であっても、ポリイミドの熱分解温度は５００℃以上なので安定しており、さらに、熱膨張係数も小さいので、ポリイミドシート１９は磁性成型体１１から剥離しにくく、磁性成型体１１とほぼ一体となる。このため、高温環境において、ポリイミドシート１９とモールド樹脂５とは密着し難く、あるいは剥離し、ポリイミドシート９とモールド樹脂５との間に微小な隙間が発生すると予想される。また、ポリイミドシート１９のエッジの部分により、磁性成型体１１の上面１１ａに微小な段差１８を形成できる。
【００２８】
図７に、インダクタ１０がモールド樹脂５によりパッケージ化された状態を拡大して示している。また、図８に、上面にポリイミドシートが貼られていないインダクタ９０をモールド樹脂５によりパッケージ化された状態を比較のために示している。封止用の樹脂（モールド樹脂）５の典型的なものはエポキシ樹脂、アクリル樹脂である。
【００２９】
インダクタ９０をモールド樹脂５によりパッケージング化したデバイス９１においては、デバイス９１を回路基板に実装するためのリフロー（リフローはんだ付け）の段階において、パッケージにクラックが入ったり、デバイス９１の内部配線が短絡する問題が生ずる可能性があることが、本発明者らの実験により分かった。特に、防湿梱包を開封した後に数日以上を経過した、リフローするデバイスとしては多湿の状態のデバイス９１において、上記の問題が発生する確率が高い。そのような問題が発生したデバイス９１のインダクタ９０の断面を確認したところ、図８に示すように、インダクタ９０の内部に水平方向のクラック９５の発生がみられた。クラック９５の発生の要因は、リフロー段階の高温条件（例えば、２６０℃程度の条件）において、インダクタ９０の磁性成型体に側面から（回路基板に沿った水平方向に）加わる力であると想定される。すなわち、磁性成型体が周囲から強い力で圧迫されるために縦方向（垂直方向）に変位あるいは変形し、その結果、内部にクラックが発生したり、内在していたクラックが成長すると考えられる。周囲から磁性成型体を圧迫する力は、インダクタ９０の側面における水分の気化・膨張および／またはモールド樹脂５の熱膨張が考えられる。
【００３０】
クラック９５の多くは、内蔵されたコイル１５の上側および端子１５ｔに沿って走り、インダクタ９０の磁性成型体を上下に分割するように形成されている。このクラック９５の発生により、インダクタ９０の磁性成型体は上下に膨張し、インダクタ９０をパッケージ化しているモールド樹脂５を回路基板２に対して上方（パッケージから離れる方向）へ押し上げる。
【００３１】
この種のデバイスにおいて、リフロー段階の高温条件（例えば、２６０℃程度の条件）における水分の気化蒸発（水蒸気爆発）による内部応力は考慮されている。すなわち、基板２と回路素子３との密着性（接着性）、およびモールド樹脂５と回路基板２との密着性（接着性）は、水分の気化蒸発に対して十分な強度を備えている。しかしながら、クラック９５の発生によるインダクタ９０の磁性成型体の物理的あるいは機械的な膨張は予定されていない。このため、インダクタ９０の磁性成型体の物理的な膨張の応力に対して、モールド樹脂５と回路基板２との密着力（接着力）では対抗できず、デバイス９１では、モールド樹脂５と回路基板２との間に剥離が発生する可能性がある。この剥離が、デバイス９１のパッケージのクラックおよび／または回路基板２の上の配線が短絡する要因になる。
【００３２】
リフロー段階におけるこのような問題を解決する１つの方法は、インダクタ９０の磁性成型体の物理的な膨張による応力に対抗できるような、基板との密着性を備えたモールド樹脂を選択することである。しかしながら、上述したように、デバイス９１においてインダクタ９０の占める体積率が非常に大きい。したがって、インダクタ９０の膨張により発生する応力に対抗できるような密着性に優れたモールド樹脂を選択することはそれほど容易なことではない。インダクタ９０をカバーするモールド樹脂の厚みを増して、インダクタ９０に加わる熱膨張力を均等化することによりクラック９５の発生を抑制することも考えられる。しかしながら、表面実装型のデバイス９１は、コンパクトであることが１つの重要な条件であり、体積および厚みが最大の回路素子であるインダクタ９０の上を、さらにモールド樹脂により厚く覆うことは難しい。
【００３３】
一方、図７に示した、本実施形態のデバイス１により、リフロー段階の高温環境における、インダクタ１０のクラックの発生を防止できることが発明者らの実験により確認されている。したがって、多湿な条件でもリフロー段階において、パッケージ８にクラックが発生したり、短絡が発生したりする問題を防止できる。インダクタ１０のクラックの発生を防止できることの要因の１つは、インダクタ１０の磁性成型体１１の上面１１ａに、ポリイミドシート１９を貼りつけることにより、磁性成型体１１の上面１１ａとモールド樹脂５との間に、水分が集まるような微小な隙間を形成できるためであると想定される。ポリイミドシート１９は、耐熱性が高く、高温でも安定して存在し、さらに、熱膨張率がモールド樹脂５と比較すると小さいので、高温ではポリイミドシート１９とモールド樹脂５とは剥離し、微小な隙間が生成されると考えられる。
【００３４】
また、インダクタ１０の磁性成型体１１の上面１１ａに、側面と同様に水分を集めやすい微小な段差１８が形成できることも、上面１１ａに水分を集めやすい要因であると想定される。ポリイミドシート１９により導入される段差１８の構造と、熱膨張率の差とを含む構成は、磁性成型体１１の側面１１ｃと類似なものである。したがって、この構成により、高温下において、磁性成型体１１の上面１１ａに、磁性成型体１１の側面１１ｃと同様にパッケージ８の内部の水分が集まりやすい。
【００３５】
これらの要因により、高温環境において、磁性成型体１１の側面１１ｃと同様に、磁性成型体１１の上面１１ａにおいても、水分の気化・膨張（水蒸気爆発）が発生し、磁性成型体１１の上面１１ａに下向きの力（応力）を作用させることができる。磁性成型体１１の上面１１ａを加圧することにより、磁性成型体１１の側面１１ｃから加わる圧力により、磁性成型体１１が内部破断することを防止できる。
【００３６】
磁性成型体１１においては、側面１１ｃを加圧するとともに、上面１１ａを加圧する、すなわち、上面１１ａに回路基板２に向かう方向の下向きの力を加えることにより、磁性成型体１１の内部のクラック（内部破断）の発生を防止できることが、発明者らのシミュレーションにより確認されている。したがって、このデバイス１においては、高温環境で、剥離などの要因となるとされているパッケージ８の内部における水分の気化・膨張を、インダクタ１０に起因するパッケージ８の剥離あるいはクラックの防止に利用できる。
【００３７】
すなわち、デバイス１においては、磁性成型体１１の上面１１ａの少なくとも一部を、熱膨張係数がモールド樹脂５とは異なる材料、典型的にはポリイミドシート１９からなる薄膜層１７を介してモールド樹脂５に接するようにしている。この構成により、モールド樹脂５に覆われたパッケージ８の内部の水分の気化・膨張を利用して、インダクタ１０の上面に圧力をかけることができ、インダクタ１０が内部破断するのを未然に防止できる。このため、リフロー時の高温条件で、デバイス１のパッケージ８にクラックが発生するのを防止でき、さらに、回路基板２に短絡が発生するのを防止できる。
【００３８】
このデバイス１においては、複数の回路素子３のうち、最も占有体積（占有容積）の大きなインダクタ１０が高温下で膨張することを、たとえば、モールド樹脂５の厚みだけ抑え込む必要はなくなる。このため、モールド樹脂５の選択肢が広がり、さらに、インダクタ１０をカバーするモールド樹脂５を薄くできる。したがって、耐久性、特に多湿高温の耐久性を向上でき、それとともに、表面実装に適したコンパクトなデバイス１を提供できる。
【００３９】
磁性成型体１１の上面１１ａにおいて、ポリイミドシート１９により形成される薄膜層１７が占める割合は少なくとも５０％であることが望ましい。５０％未満であると、磁性成型体１１の上面１１ａを水分の気化・膨張により抑え込む圧力が不足する可能性がある。一方、段差１８の部分の水分の気化・膨張により得られる力に着目すると、薄膜層１７が占める割合は５０〜８０％であることが望ましい。上面１１ａにおいて、ポリイミドシート１９による薄膜層１７が占める割合が８０％を超えると、水分の気化・膨張が発生し易い段差１８が上面１１ａの外周（周辺）に近くなる。このため、段差１８で効率良く発生すると考えている水分の気化・膨張による力を、磁性成型体１１の内部クラックの発生の防止のために効率良く使えなくなる。
【００４０】
磁性成型体１１は、側面１１ｃに加わる力により、内蔵されたコイル１５の中心（空芯）付近が最初に割れやすい。したがって、コイル１５の中心に近い部分あるいはその周辺に上側から圧力を加えること望ましい。また、磁性成型体１１の製造時にコイル１５の内側にクラックが導入され、クラックが内在している可能性がある。その場合も、できるだけ磁性成型体１１の中心に圧力を加えて内部クラックの広がりを防止することが望ましく、水分の気化・膨張により上面１１ａに対し上側から加わる圧力は、上面１１ａの中心に近づけることが望ましい。
【００４１】
磁性成型体１１の上面１１ａに設けられる薄膜層１７を構成する材料は、モールド樹脂５との間に剥離を生じさせることを目的とするものであれば、モールド樹脂５との密着性の低い、あるいは非密着性の特性を与えるものであればポリイミドシート１９に限定されない。たとえば、上面１１ａにゲルに変化するゾルを塗布して薄膜層１７を形成しても良い。また、耐熱性のシートに離型剤を塗布して薄膜層１７を形成しても良い。
【００４２】
図９に、本発明の実施形態に係る異なるタイプのインダクタ２０を示している。このインダクタ２０も、磁性成型体１１と、磁性成型体１１に内蔵されたコイル１５とを有する表面実装型のインダクタである。磁性成型体１１は、基板に面する実装側の面（下面）１１ｂと、反対側の面（上面）１１ａとを含み、上面１１ａに段差１８が成形されている。段差１８は、ポリイミドシート１９と同程度の高さ、すなわち、５０〜１００μｍでも良く、さらに、０．０５〜５ｍｍ程度であっても良い。このような形状の磁性成型体１１は、適当な形状の金型を用いて、上述した磁性粉末１２を加圧成型することにより製造できる。
【００４３】
このインダクタ２０は、上述したインダクタ１０に代わって回路基板２に実装でき、上記と同様のデバイス１を製造できる。また、上面１１ａに段差１８が設けられているので、上記のインダクタ１０と同様に、高温環境において、段差１８で発生する水分の気化・膨張により、上面１１ａを下に押す圧力を得ることができる。したがって、リフロー時などの高温環境においてクラックおよび短絡が生ずるのを防止できる。
【００４４】
さらに、インダクタ２０においては、上面１１ａの段差１８を、磁性粉末１２の成型体を用いて導入している。すなわち、段差１８を設けるための、上面１１ａの上の薄膜層１７が、磁性体により形成されている。このため、薄膜層１７も、コイル１５の回りに磁力線を形成する磁性体の部分として利用できる。したがって、さらにコンパクトで、インダクタンス値が高く、高温環境における耐久性および信頼性の高いインダクタ２０を提供できる。また、このインダクタ２０を採用することにより、高温環境における耐久性および信頼性の高いデバイス１を提供できる。
【００４５】
図１０に、本発明の実施形態に係る、さらに異なるタイプのインダクタ３０を示している。図１０（ａ）は、他の実施形態のインダクタを上面から見た斜視図であり、図１０（ｂ）は下面から見た斜視図である。このインダクタ３０も、磁性成型体１１と、磁性成型体１１に内蔵されたコイル１５とを有する表面実装型のインダクタである。磁性成型体１１は、基板に面する実装側の面（下面）１１ｂと、反対側の面（上面）１１ａとを含む。図１０（ａ）に示すように、上面１１ａには、ポリイミドシート１９が貼り付けられており、上面１１ａにモールド樹脂５との密着性の小さい薄膜層１７および段差１８が成形されている。図１０（ｂ）に示すように、下面１１ｂには、磁性成型体１１と一体に成型された複数の電極３１が設けられている。これらの電極３１の２つが、磁性成型体１１に内蔵されたコイル１５に繋がっている。
【００４６】
このインダクタ３０は、上述したインダクタ１０に代わって回路基板２に実装でき、上記と同様のデバイス１を製造できる。また、上面１１ａにポリイミドシート１９による薄膜層１７および段差１８が設けられているので、上記のインダクタ１０と同様に、高温環境において、上面１１ａで発生する水分の気化・膨張により、上面１１ａを下に押す圧力を得ることができる。したがって、このインダクタ３０を回路要素に含むデバイス１において、リフロー時などの高温環境において、インダクタ３０の磁性成型体１１の膨張を防止でき、パッケージ８のクラックおよび回路基板２の短絡を未然に防止できる。このため、高温環境における耐久性および信頼性の高いデバイス１を提供できる。
【００４７】
なお、上記では、インダクタを回路素子として含むデバイスの一例としてＤＣ−ＤＣコンバータを説明しているが、デバイスは、これに限定されない。たとえば、デバイスは、他のスイッチング電源回路、高周波発振回路などの機能を含むものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】回路素子をモールド樹脂によりパッケージ化したデバイスの概要を示す図である。
【図２】図１に示すデバイスの回路素子の配置を示す平面図である。
【図３】図１に示すデバイスの回路素子の配置を示す側面図である。
【図４】図１に示すデバイスの回路図である。
【図５】インダクタの概要を示す斜視図である。
【図６】図５に示すインダクタの断面図である。
【図７】インダクタがモールド樹脂により覆われた状態を拡大して示す図である。
【図８】上面がフラットなインダクタがモールド樹脂により覆われた状態を示す図である。
【図９】他の実施形態のインダクタを示す断面図である。
【図１０】さらに異なるタイプのインダクタ３０を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃｉｎ…入力コンデンサ、Ｃｏｕｔ…出力コンデンサ、ＩＣ…半導体集積回路、Ｓ１，Ｓ２…スイッチング素子、Ｄ…ダイオード、１，９１…デバイス、２…回路基板、３…回路素子、５…モールド樹脂、８…パッケージ、１０，２０，３０，９０…インダクタ、１１…磁性成型体、１１ａ…上面（反対側の面）、１１ｂ…下面（実装側の面）、１１ｃ…側面、１２…磁性粉末、１５…コイル、１５ｔ…端末、１７…薄膜層、１８…段差、１９…ポリイミドシート
【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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【図９】
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【図１０】
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