專利名稱：超小型功率變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及由在半導(dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體集成電路(以下記作IC)和線圈或電容器、電阻等無源部件構(gòu)成的DC-DC變換器等的超小型功率變換裝置。
背景技術(shù)：
近年來，電子信息設(shè)備、尤其是便攜型的各種電子信息設(shè)備的普及是顯著的。這些電子信息設(shè)備多以電池作為電源，內(nèi)藏DC-DC變換器等的功率變換裝置。通常該功率變換裝置是將開關(guān)元件、整流元件、控制用IC等的有源元件和線圈、變壓器、電容器、電阻等無源元件的各個零部件用在陶瓷基板或塑料等印刷基板等上而構(gòu)成為混合型組件。
圖13是DC-DC變換器電路構(gòu)成圖。圖中外邊線的虛線部分50是DC-DC變換器的電路。
DC-DC變換器由輸入電容器Ci、輸出電容器Co、調(diào)整用電阻RT、電容器CT、薄膜電感器Lo以及電源用IC構(gòu)成。輸入直流的輸入電壓Vi，使電源用IC(在圖中僅為電源IC)的MOSFET進行開關(guān)，輸出直流的規(guī)定輸出電壓vo。薄膜電感器Lo和輸出電容器Co是用于輸出直流電壓的濾波電路。在該電路，一旦薄型化的電感器Lo的直流電阻變大，則在該部分上的電壓降變大，輸出電壓Vo變低。即，DC-DC變換器的變換效率變小。
伴隨著包含前述便攜用的各種電子信息設(shè)備的小型輕量的希望，它強烈要求內(nèi)藏的功率變換設(shè)備小型化?；旌闲碗娫唇M件的小型化通過MCM(多芯片組件)技術(shù)或疊層陶瓷部件等技術(shù)獲得進步?？墒牵捎谠谕换迳喜⑴虐惭b一個個部件，限制了電源組件安裝面積的縮小化。尤其是由于電感器或變壓器等的磁感應(yīng)部件與集成電路相比體積異常大，成為謀求電子設(shè)備小型化方面最大制約。
考慮2個方向，作為對這些磁感應(yīng)部件小型化的今后方向，即，作為芯片部件應(yīng)當(dāng)盡可能作小，通過面安裝使電源全體變小的方向和在硅基板上由薄膜形成的方向。近年來，根據(jù)磁感應(yīng)部件小型化要求，也有通過使用半導(dǎo)體技術(shù)，在半導(dǎo)體基板上搭載薄型的微磁性元件(線圈、變壓器)例子的報告。此外，發(fā)明者研究這樣的平面型薄膜磁感應(yīng)部件(參照專利文獻1)。這是在裝入有開關(guān)元件或控制電路等半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體基板表面上，利用薄膜技術(shù)形成通過把薄膜線圈夾在磁性薄膜和鐵氧體薄板之間形式的平面型的薄膜磁感應(yīng)元件(薄膜電感器)的。據(jù)此，使磁感應(yīng)元件薄型化以及削減安裝面積成為可能。
可是，存在所謂單個芯片部件數(shù)多或者安裝面積大的問題。
為了解決這個問題，發(fā)明者研究已公開的超小型功率變換裝置(參照專利文獻2)。在該超小型功率變換裝置中使用的平面型薄膜磁感應(yīng)元件在螺旋狀(盤形蚊香狀)的線圈導(dǎo)體間隙充填混入有帶磁性微粒子的樹脂，在上面、下面夾持作為磁性絕緣基板的鐵氧體基板而形成。
專利文獻1特開2001-196542號公報。
專利文獻2特開2002-233140號公報的圖1。
可是，在該方法，由于線圈導(dǎo)體的電感大體與螺旋的匝數(shù)成比例，所以為了確保大的電感，必須增加螺旋匝數(shù)。如果增加螺旋匝數(shù)而不增加安裝面積，則有必要減小線圈導(dǎo)體的截面積。
即為了得到高的電感，必須減小線圈導(dǎo)體的截面積，增長導(dǎo)體線長?？墒牵绻麥p小線圈導(dǎo)體的截面積，增長導(dǎo)體線長，則線圈導(dǎo)體的直流電阻增大，在該線圈導(dǎo)體上的電壓降變大，超小型功率變換裝置的變換效率降低。由于直流電阻增大，所以功耗也增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有安裝面積小、功率變換效率上升、可以謀求降低功耗的薄型化的電感器(薄膜磁感應(yīng)元件)的超薄型化的超小型功率變換裝置。
為了達到前述目的，在具有形成有半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體基板和薄膜磁感應(yīng)元件和電容器的超小型功率變換裝置，其結(jié)構(gòu)具有薄膜磁感應(yīng)元件，薄膜磁感應(yīng)元件是由磁性絕緣基板，和將在該磁性絕緣基板的第一主面上形成的第一導(dǎo)體和在前述磁性絕緣基板的第二主面上形成的第二導(dǎo)體和在貫通前述磁性絕緣基板的貫通孔形成的連接導(dǎo)體加以連接而形成的螺線管狀線圈導(dǎo)體構(gòu)成，將相對于螺線管狀線圈產(chǎn)生的磁場而處于垂直方向的磁性絕緣基板的長度L和線圈導(dǎo)體長度d之間的關(guān)系取d≥L/2。
前述磁性絕緣基板可以是鐵氧體基板。
也可以用絕緣膜或使具有磁性微粒子分散的樹脂覆蓋前述線圈導(dǎo)體表面。
作成具有在前述薄膜磁感應(yīng)元件的前述磁絕基板的第一主面以及第二主面上經(jīng)貫通孔電連接的電極的構(gòu)成。
前述半導(dǎo)體基板作成與前述薄膜磁感應(yīng)元件的前述磁性絕緣基板上形成的前述電極電連接的構(gòu)成。
與前述半導(dǎo)體基板電連接的前述電極作成從前述磁性絕緣基板的外周端離開而配置在內(nèi)側(cè)表面的構(gòu)成。
作成覆蓋與前述半導(dǎo)體基板對向的前述磁性絕緣基板的外周部表面直接接觸的保護膜的構(gòu)成。
前述保護膜也可以是抗蝕劑保護膜。
作成覆蓋與前述半導(dǎo)體基板一部分以及相對于該半導(dǎo)體基板而對向的前述磁性絕緣基板的外周部的表面直接接觸的接合材料的構(gòu)成。
前述接合材料也可以是底層填料。


圖1是本發(fā)明的實施例1的超小型功率變換裝置主要部分構(gòu)成圖，(a)是作為薄膜磁感應(yīng)元件的電感器主要部分截面圖，(b)是從(a)的上部透視的主要部分俯視圖。
圖2是超小型功率變換裝置主要部分截面圖。
圖3是用于說明圖1的電感器的直流疊加特性的圖。
圖4是圖1的電感器的制造方法，從(a)到(h)是按工序示出的主要部分的工序截面圖。
圖5是本發(fā)明實施例2的超小型功率變換裝置主要部分截面圖。
圖6是示出圖5的電感器的直流電流疊加特性的圖。
圖7是本發(fā)明的實施例3的超小型功率變換裝置用的電感器，同圖(a)是局部俯視圖，同圖(b)是在(a)的X-X線剖開的局部剖面圖。
圖8是本發(fā)明的實施例4的超小型功率變換裝置用的電感器，是與圖7(b)相當(dāng)?shù)木植拷孛鎴D。
圖9是本發(fā)明的實施例5的超小型功率變換裝置用的電感器，是與圖7(b)相當(dāng)?shù)木植拷孛鎴D。
圖10是本發(fā)明的實施例6的超小型功率變換裝置，是與圖2相當(dāng)?shù)木植拷孛鎴D。
圖11是在本發(fā)明的實施例7的超小型功率變換裝置，是與圖10相當(dāng)?shù)木植拷孛鎴D。
圖12是本發(fā)明的實施例8的超小型功率變換裝置，是與圖10相當(dāng)?shù)木植拷孛鎴D。
圖13是DC-DC變換器的電路構(gòu)成圖。
符號說明1磁性絕緣基板(鐵氧體基板ferrite substrate)，2、3連接導(dǎo)體，4、5線圈導(dǎo)體，6a、6b電極，11IC芯片，16保護膜，16a開口部，17柱狀凸起，18底層填料，19磁性樹脂，d線圈導(dǎo)體長度，L磁性絕緣基板長度。
具體實施例方式
(實施例1)圖1以及圖2是本發(fā)明實施例1的超小型功率變換裝置主要部分結(jié)構(gòu)圖，圖1(a)是作為薄膜磁感應(yīng)元件的電感器的主要部分截面圖，圖1(b)是從圖1(a)的上部透視的主要部分俯視圖，圖2是超小型功率變換裝置的主要部分截面圖。此外，圖1(a)是在圖1(b)的X-X線剖開的主要部分截面圖，圖2是用與圖1(b)的Y-Y線相當(dāng)?shù)木€剖開的超小型功率變換裝置的主要部分截面圖。在這些圖上不僅示出電感器的線圈圖案，而且也同時示出用于電連接的電極6a、6b(該電極也起著用于與IC芯片或電容器等連接的外部連接端子的作用。)圖2涉及在后述的圖4(h)的虛線剖開之后完成的超小型功率變換裝置，是用與圖1的Y-Y線相當(dāng)?shù)木€剖開的主要部分截面圖。
如圖1(b)所示，線圈導(dǎo)體4、5的平面形狀是直線狀，這些在鐵氧體基板那樣的磁性絕緣基板1的第一主面上形成線圈導(dǎo)體4，在第二主面上形成線圈導(dǎo)體5，各自的導(dǎo)體4、5通過在貫通孔形成的連接導(dǎo)體3電連接，螺線管狀地形成。
如圖2所示地，通過在上述的磁性絕緣基板1的單側(cè)(上側(cè))配置電源用IC等的IC芯片11(形成電源用集成電路)，超小型形成電感器和電源用IC功率變換裝置的2個主元件。在圖中省略了構(gòu)成超小型功率變換裝置的電容器。該電容器也可以外附，然而，通過再把疊層陶瓷電容器陣列等的電容器元件配置在單側(cè)(下側(cè))，可以作成更加小型化的超小型功率變換裝置。
這些IC芯片11或電容器元件經(jīng)在磁性絕緣基板1的周邊上形成的電極6a、6b電連接。
圖中的2是在貫通孔形成的連接導(dǎo)體，16是保護膜，16a是用于固定柱狀凸起的保護膜的開口部(成為襯墊)，17是在IC芯片形成的柱狀凸起(stud bump)，18是底層填料(under filling)。連接導(dǎo)體2是電連接表面?zhèn)鹊碾姌O6a和背面?zhèn)鹊碾姌O6b。柱狀凸起17是為固定IC芯片11和電極6a用的、底層填料18是充填在IC芯片11和電感器之間的間隙，用于進一步強化它們的固定。
在圖1(b)，在取線圈導(dǎo)體長度為d，取磁性絕緣基板與線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向(X-X線方向)垂直的方向的長度為L時，如圖3說明所示，通過使對向的連接導(dǎo)體3之間的距離取d≥L/2，可以提高薄型化電感器的電感，改善直流疊加特性。其結(jié)果，可以提供具有安裝面積小，功率變換效率上升，謀求功耗降低的薄型化的電感器(薄膜磁感應(yīng)元件)的超薄型化的超小型功率變換裝置。而且d和L平行。
圖3是用于說明圖1的電感器直流疊加特性的圖。為了得到直流疊加特性用的電感器的各參量取電感器的磁性絕緣基板長度L為3.5mm，厚度為525μm，磁性絕緣基板的起始導(dǎo)磁率為100，線圈匝數(shù)為11，線圈導(dǎo)體長度d為1.3mm(No.41)、1.5mm(No.42)、1.75mm(No.43，L/2)、1.9mm(No.44)、2.1mm(No.45)5種。
為了求電感值，對電感器通電的高頻電流為1mA，頻率取2MHz，取直流疊加電流從0mA到700mA的范圍。L和d是相對于螺線管狀線圈導(dǎo)體產(chǎn)生磁場(水平方向圖1的X-X線方向)而在垂直方向的長度，磁性絕緣基板長度L是對向的端部間的距離，線圈導(dǎo)體的長度d是對向的連接導(dǎo)體3之間的距離，是線圈截面的最大長度(＝線圈內(nèi)側(cè)的磁性絕緣基板截面的最大長度)的。
如圖所示，電感器以d＝L/2＝1.75mm作為境界，改善直流疊加特性。這是因為在d＜L/2的情況，線圈導(dǎo)體內(nèi)側(cè)的磁性體的截面積(線圈截面積)變小，因此，初始時(直流疊加電流為0mA時)的電感值變小。為了使線圈導(dǎo)體內(nèi)側(cè)的磁性體的截面積小，線圈導(dǎo)體內(nèi)側(cè)磁性體的磁通密度也比線圈導(dǎo)體外側(cè)磁性體的磁通密度大，線圈導(dǎo)體內(nèi)側(cè)磁性體的磁飽和程度隨著直流疊加電流增加變大。因此，隨著增加直流疊加電流，電感降低的程度變大。即，直流疊加特性變差。
另一方面，在d＞L/2時，與d＜L/2的情況相比，由于線圈導(dǎo)體內(nèi)側(cè)磁性體的截面積大，所以初始時的阻抗變大。此外，直到d變?yōu)橐?guī)定值為止，初始時的電感變大，一旦d超過規(guī)定值，則初始時的電感值降低。即電感在規(guī)定值時成為峰值。該d的規(guī)定值從圖3看是在1.9mm的時候。
此外，在d＞L/2時，即使增加直流疊加電流，與d＜L/2的情況相比，電感降低的比例也變小，改善了直流疊加特性。d越增加，其降低的比例越變小，在d＝L，降低的比例幾乎變?yōu)?，即使增加直流疊加電流，電感也幾乎完全不降低。d＝L時的電感值為1.1μH左右。
從這個事實出發(fā)，通過取d≥L/2，增大初始時的電感值，此外，即使增加直流疊加電流也可以減少電感的降低。
在圖3，d＝2.1mm(No.45)一方比作為L/2的d＝1.75mm(No.43)在初始時電感變小是由于通過減小線圈導(dǎo)體外部的磁性基板的截面積，使得通過外部的磁性基板的磁通量減小的緣故。
在d≥L/2時，可以得到大的電感值的該電感器在線圈長度＞磁性基板厚度時，即，薄型構(gòu)造時是尤為有效的。此外，這種情況是與磁性基板的導(dǎo)磁率、飽和磁通密度等無關(guān)。
如前述所示，通過令d≥L/2，可以得到大的電感值和改善直流疊加特性，可以作成安裝面積小的電感器。其結(jié)果，如前述所示，可以制作具有安裝面積小、功率變換效率上升、謀求降低功耗的薄型化電感器(薄膜磁感應(yīng)元件)的超薄型化的超小型功率變換裝置。
圖4是圖1電感器的制造方法，從同一圖(a)到(h)是按照工序順序示出的主要部件工序截面圖。這些工序截面圖是以與圖1的Y-Y線相當(dāng)?shù)木€剖開的截面圖。
首先，用厚度525μm的Ni-Zn系的鐵氧體基板作為磁性絕緣基板1。該鐵氧體基板的厚度，從作為必要的電感值、線圈電流值、磁性絕緣基板的特性決定，不限于本次實施例的厚度?？墒?，磁性絕緣基板1在約100μm以下的極端薄的情況下容易引起磁飽和，此外，在約1mm以上的厚的情況下，由于超小型功率變換裝置本身的厚度變厚，也可以按照使用目的選擇。作為磁性絕緣基板不限于鐵氧體基板，也可以用絕緣性磁性基板(磁性絕緣基板)。本次用鐵氧體基板作為可容易以基板狀成形的材料。
首先，在作為磁性絕緣基板1的鐵氧體基板上形成貫通孔2a、3a。對向的貫通孔3a的間隔是線圈導(dǎo)體的長度d，按照成為磁性絕緣基板1的長度L的一半以上的長度而決定。用來將用于與IC芯片11接合的電極6a和用于與未圖示的疊層的陶瓷陣列接合用的電極6b分別加以連接的貫通孔是2a(實際上是通過在貫通孔2a內(nèi)形成的連接導(dǎo)體2連接電極6a和6b)，連接線圈4，5的貫通孔是3a(實際上是通過在貫通孔3a形成的連接導(dǎo)體3連接線圈導(dǎo)體4和線圈導(dǎo)體5)。用于形成貫通孔2a、3a的加工方法可用激光加工、噴砂加工、放電加工、超聲波加工以及機械加工等任一方法，由加工費、加工尺寸等決定。在本次的實施例，因為最小加工尺寸寬為0.13mm，微小，加工處多，所以用噴砂處理法(圖4(a))。
其次，形成貫通孔2a、3a部的連接導(dǎo)體2、3以及第一主面、第二主面的線圈導(dǎo)體4、5、和電極6a、6b。接著說明其細(xì)節(jié)。為了向磁性絕緣基板1整個面上提供導(dǎo)電性，用濺射法成膜Ti/Cu，形成濺鍍種層12。這時，也對貫通孔2a、3a提供導(dǎo)電性，然而如果有必要，也可以實施無電解鍍敷等。不限于濺射法，也可以用真空蒸鍍法、CVD(化學(xué)氣相沉積)法等。即使僅由無電解鍍敷(electroless plating)形成也可以。但是，可充分得到與磁性絕緣基板1的貼緊性的方法是合適的。關(guān)于導(dǎo)電性材料本次用Cu，然而只要是顯示導(dǎo)電性的材料即可。作為用于獲得緊貼性的緊貼層本次用Ti，然而也可以用Cr、W、Nb、Ta等。雖然Cu通過后續(xù)工序的電解鍍敷工序(electrolysis plating process)成為鍍敷生成的種層12，然而也可以用Ni、Au等。本次也考慮了在后續(xù)工序的加工容易度，作成Ti/Cu膜的結(jié)構(gòu)(圖4(b))。
接著，用光致抗蝕劑形成圖案13，該圖案用于在第一主面、第二主面上形成的線圈導(dǎo)體4、5、電極6a、6b。在本實施例，用負(fù)型的膜類型的抗蝕劑，形成這些圖案(圖4(c))。
接著，通過電解鍍敷對抗蝕劑圖案的開口部形成Cu層。這時，也對貫通孔2a、3a鍍Cu，連接導(dǎo)體2、3也同時形成，第一主面、第二主面的線圈導(dǎo)體4、5連接，形成螺線管狀的線圈圖案14a。此外，電極圖案15a(圖4(d))也同時形成。
接著，在電解鍍敷之后，通過除去不要的光致抗蝕劑、導(dǎo)電層，形成規(guī)定的線圈導(dǎo)體和電極(圖4(e))。
接著，在線圈導(dǎo)體4、5上形成絕緣膜16。在該絕緣膜16上用薄膜型的絕緣材料。絕緣膜16起著作為保護膜的功能，優(yōu)選確保長期可靠性而形成。該絕緣膜16的形成方法不限于薄膜型材料，也可以通過絲網(wǎng)印刷而將液體狀絕緣材料圖案狀成形、可使之熱固化(圖4(f))。
在線圈導(dǎo)體以及電極表面上根據(jù)需要實施鍍Ni、Au等，形成表面處理層14b、15b。在本實施例，通過如圖4(d)所示的工序，電解鍍Cu后，連續(xù)地電解鍍Ni以及Au形成，然而也可以在圖4(e)終止后，通過無電解鍍敷形成。此外，也可以在圖4(f)之后同樣地實施無電解鍍敷。這些金屬保護導(dǎo)體是用于通過后續(xù)工序的IC連接工序得到穩(wěn)定的連接狀態(tài)的。
接著，將作為電源IC的IC芯片與電感器基板上形成的電極6a連接。其連接方法在IC電極(襯墊)上形成柱狀凸起17，在電感器電極6a上通過超聲波連接接合該IC芯片11(圖4(g))。
接著，通過底層填料18增強IC芯片和電感器的固定，在點線處切斷，完成超小型功率變換裝置。作為IC芯片11和電感器的接合方法，在這里用柱狀凸起17和超聲波接合，然而并不限于此，也可以用焊接接合、導(dǎo)電接合材料等。此外，當(dāng)然優(yōu)選使連接部的連接電阻盡可能小的方法。為了增強固定，用底層填料，然而這也可以根據(jù)需要選擇材料。也可以用環(huán)氧樹脂等的密封材料等。這是為了固定相應(yīng)的元件，為了防備因水份等的影響而造成的不良情況，得到長期可靠性而應(yīng)用的，雖然不對功率變換裝置的初始特性本身產(chǎn)生影響，但是，優(yōu)選考慮長期可靠性而形成(圖4(h))。
通過前述的工序，可以謀求安裝有電容器以外的部件(電源IC和電感器)的功率變換裝置的超小型化。此外，通過在與電感器的IC芯片的安裝面的相反側(cè)接合疊層的陶瓷電容器陣列等，形成超薄型、超小型的功率變換裝置。
示意地描繪了圖1(a)以及圖2的連接導(dǎo)體2、3的形狀，與實際上相近的形狀應(yīng)當(dāng)如圖4(h)所示。
實施例2圖5是本發(fā)明的實施例2的超小型功率變換裝置的主要部分的截面圖。該圖只是與圖2相當(dāng)?shù)臉?gòu)成超小型功率變換裝置的電感器的主要部分截面圖。
與圖2不同之點在于，使用使具有磁性的微粒子分散后的樹脂19(以下稱為磁性樹脂)取代作為覆蓋圖1的線圈導(dǎo)體4、5表面的絕緣膜的保護膜16。據(jù)此，通過覆蓋該磁性樹脂19，可以謀求高電感值化和改善直流疊加特性。
該構(gòu)造在圖4所示的電感器制造工序中最終地可以通過使用磁性樹脂19作為在線圈導(dǎo)體上以保護膜16而形成的絕緣膜從而形成。
圖6是示出圖5的電感器直流電流疊加特性的圖。線圈的各要素為，L＝3.5mm，d＝2.1mm，鐵氧體基板厚度為525μm，線圈匝數(shù)為11，頻率為2MHz，鐵氧體基板的起始導(dǎo)磁率為100。45是作為電感器而將磁性樹脂100μm覆蓋在線圈導(dǎo)體4、5兩側(cè)時的特性。磁性樹脂使用將平均粒子直徑為8μm的坡莫合金(Permalloy高導(dǎo)磁率鐵鎳合金)粒子在環(huán)氧樹脂中以體積比50％分散后得到的樹脂。作為比較，在51示出沒有磁性樹脂時的特性。除磁性樹脂有無之外，其它各要素與45相同。
通過由磁性樹脂19覆蓋線圈導(dǎo)體4、5，可以實現(xiàn)高電感值化和直流疊加特性的改善。在本實施例用坡莫合金粒子作為磁性微粒子，厚度取100μm，然而粒子材質(zhì)、體積比、厚度等是根據(jù)需要的特性決定的。
如前述所示，通過覆蓋磁性樹脂19，可以得到比實施例1更大的電感值，可以進一步降低電感器的安裝面積。
在前述的圖2的超小型功率換裝置，電感器的電極6a，按照達到磁性絕緣基板1的外周端的方式而形成，此外，除了開口部16a之外，該電極6a和保護膜16成直接接觸、覆蓋的構(gòu)造，在使用抗蝕劑保護膜作為該保護膜16的情況下，由于電極6a和抗蝕劑保護膜的貼緊力小，從電極6a和抗蝕劑保護膜之間的界面(磁性絕緣基板1外周端界面)進入水份，往往存在作為其后續(xù)工序的回焊工序或熱循際工序等的加速試驗中，在柱狀凸起17和電極的界面上引起破裂的情況，不能得到高可靠性。以下對解決該問題的實施例加以說明。
實施例3圖7是在本發(fā)明實施例3的超小型功率變換裝置用的電感器，同圖(a)是與圖1(b)相當(dāng)?shù)闹饕糠指┮晥D，同圖(b)是在同圖(a)的X-X線剖開的、與圖1(a)相當(dāng)?shù)闹饕糠指┮晥D。
與圖1不同之點在于在磁性絕緣基板1的固定IC芯片一側(cè)的表面上形成的電極6a未到達磁性絕緣基板1的外周端，在磁性絕緣基板1內(nèi)形成。在該實施例，與磁性絕緣基板1的周邊部表面直接接觸地形成保護膜16。通過這樣作，緊貼力小的電極6a和抗蝕劑保護膜沒有在周邊部直接接觸，正如圖10所說明的，在固定IC芯片11時，發(fā)揮效果。
實施例4圖8是在本發(fā)明實施例4的超小型功率變換裝置內(nèi)用的電感器，是與圖7(b)相當(dāng)?shù)闹饕糠纸孛鎴D。
與圖7(b)不同之點在于沒有在固定IC芯片側(cè)的磁性絕緣基板1的周邊部表面上形成保護膜16，在后續(xù)工序形成底層填料18。如圖11所說明的，在固定IC芯片11時，發(fā)揮效果。
實施例5圖9是在本發(fā)明實施例5的超小型功率變換裝置內(nèi)用的電感器，是與圖7(b)相當(dāng)?shù)闹饕糠纸孛鎴D。
與圖7(b)不同之點在于不形成固定IC芯片11側(cè)的磁性絕緣基板1上和線圈導(dǎo)體4上的保護膜，而只在后續(xù)工序上形成底層填料18。如圖12所說明的，在固定IC芯片11時，發(fā)揮效果。
實施例6圖10是本發(fā)明實施例6的超小型功率變換裝置，是與圖2相當(dāng)?shù)闹饕糠纸孛鎴D。在這里，是用圖7的電感器的情況。
與圖2不同之點在于磁性絕緣基板1的外周部表面直接被保護膜16覆蓋，其上覆蓋底層填料18。通過這樣作，去除如圖2所示那樣的直到磁性絕緣基板1外周端為止形成的電極6a和保護膜16之間的接合界面。
以抗蝕劑作為保護膜16用的抗蝕劑保護膜的情況下，在磁性絕緣基板1上覆蓋抗蝕劑保護膜的情況，比在該電極6上覆蓋抗蝕劑保護膜的情況的貼緊力高。因此貼緊力弱的電極和抗蝕劑保護膜之間的接合界面不在磁性絕緣基板1的外周部露出，防止了水份從界面進入，可以制作具有耐濕性優(yōu)良、可靠性高的超小型功率變換裝置。
實施例7圖11是本發(fā)明的實施例7的超小型功率變換裝置，是與圖10相當(dāng)?shù)闹饕糠纸孛鎴D。在這里是用圖8的電感器的情況。
與圖10不同點在于磁性絕緣基板1的外周部的表面直接被底層填料18覆蓋。由于磁性絕緣基板1和底層填料18之間的緊貼力比磁性絕緣基板1和抗蝕劑保護膜在接合界面的緊貼力高，所以與實施例6相比，可以進一步提高可靠性。
實施例8圖12是本發(fā)明的實施例8的超小型功率變換裝置，與圖10相當(dāng)?shù)闹饕糠纸孛鎴D。在這里是用圖9的電感器的情況。
與圖10不同點在于在線圈導(dǎo)體4上也沒有保護膜16，覆蓋有底層填料18。據(jù)此，除了實施例7的效果之外，還可以提高IC芯片11和磁性絕緣基板1之間的緊貼性，進一步提高可靠性。
根據(jù)本發(fā)明，螺線管狀地形成薄型化的電感器的線圈導(dǎo)體，令線圈導(dǎo)體長度d，磁性絕緣基板長度取L時，通過取d≥L/2，可以提高薄型化的電感器的電感值，改善直流的疊加特性。
通過由使具有磁性的微粒子分散得到的樹脂覆蓋線圈導(dǎo)體，可以進一步謀求高電感值化，改善直流疊加特性。
通過在該薄型化的電感器上直接表面安裝電源用IC芯片和電容器(疊層陶瓷電容器陣列)，可以制作具有安裝面積小、功率變換效率上升、謀求功耗降低的薄型化電感器(薄膜磁感應(yīng)元件)的超薄型化的超小型功率變換裝置。
電極端部按照從磁性絕緣基板的端部進入內(nèi)側(cè)的方式形成，利用保護膜或底層填料覆蓋磁性絕緣基板的外周部，可以制作耐濕性優(yōu)良，具有高可靠性的超小型功率變換裝置。
權(quán)利要求
1.一種超小型功率變換裝置，具有形成半導(dǎo)體集成電路的半導(dǎo)體基板、薄膜磁感應(yīng)元件和電容器，其特征為，具有薄膜磁感應(yīng)元件，該元件包括磁性絕緣基板，和將在該磁性絕緣基板的第一主面上形成的第一導(dǎo)體、在所述磁性絕緣基板的第二主面上形成的第二導(dǎo)體、和在貫通所述磁性絕緣基板的貫通孔上形成的連接導(dǎo)體分別加以連接而構(gòu)成的螺線管狀線圈導(dǎo)體，將相對于螺線管狀線圈產(chǎn)生的磁場而處于垂直方向的磁性絕緣基板的長度L和線圈導(dǎo)體長度d之間的關(guān)系取d≥L/2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型功率變換裝置，其特征為，所述磁性絕緣基板是鐵氧體基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超小型功率變換裝置，其特征為，由絕緣膜或者分散著具有磁性的微粒子的樹脂將所述線圈導(dǎo)體表面覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3之一所述的超小型功率變換裝置，其特征為，在所述薄膜磁感應(yīng)元件的所述磁絕緣基板的第一主面以及第二主面上具有經(jīng)貫通孔電連接的電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超小型功率變換裝置，其特征為，所述半導(dǎo)體基板與所述薄膜磁感應(yīng)元件的所述磁性絕緣基板上形成的所述電極電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超小型功率變換裝置，其特征為，與所述半導(dǎo)體基板電連接的所述電極離開所述磁性絕緣基板外周端而配置在內(nèi)側(cè)表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超小型功率變換裝置，其特征為，在所述磁性絕緣基板的配置有與所述半導(dǎo)體基板電連接的所述電極的主面上，覆蓋與該主面的整個外周的周邊部表面直接接觸的保護膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超小型功率變換裝置，其特征為，所述保護膜是抗蝕劑保護膜。
9.根據(jù)權(quán)處要求6～8之一所述的超小型功率變換裝置，其特征為，所述半導(dǎo)體基板一部分以及所述磁性絕緣基板的配置有與所述半導(dǎo)體基板電連接的所述電極的主面的整個外周的周邊部表面上覆蓋直接接觸的接合材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超小型功率變換裝置，其特征為，所述接合材料是底層填料。
全文摘要
本發(fā)明提供具有安裝面積小、功率變換效率上升、可謀求功耗降低的薄型化電感器的超薄型化的超小型功率變換裝置，其中線圈導(dǎo)體(4，5)的平面形狀是直線狀，磁性絕緣基板(1)的第一主面上形成線圈導(dǎo)體(4)，第二主面上形成線圈導(dǎo)體(5)，各導(dǎo)體(4、5)通過在貫通孔上形成的連接導(dǎo)體(3)電連接且螺線管狀地形成。在該薄型化電感器上取磁性絕緣基板的垂直于X－X線的方向的長度為L，取作為對向的連接導(dǎo)體(3)間的距離的線圈導(dǎo)體長度為d時，使d≥L/2的關(guān)系成立地決定d，可提高薄型化的電感器的電感值，也可實現(xiàn)直流疊加特性的改善，其結(jié)果，通過用該電感器，可以制作超薄型化的超小型功率變換裝置。
文檔編號H01F27/255GK1525631SQ20041000101
公開日2004年9月1日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月16日
發(fā)明者江戶雅晴, 林善智 申請人:富士電機電子設(shè)備技術(shù)株式會社