[发明专利]超小型电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种由半导体集成电路(以下称为IC)等半导体元件 和线圈、电容器以及电阻等无源部件构成的DC-DC变换器等的超小 型电力变换装置。

背景技术

近年来，电子信息仪器，尤其是携带型的各种电子信息仪器的普 及相当显著。这些电子信息仪器多将电池作为电源，内置有DC-DC 变换器等电力变换装置。通常该电力变换装置通过将开关元件、整流 元件、控制用IC等行源元件和磁部件、电容器、电阻等无源元件的各 个别部件安装在陶瓷基板或者塑料等的印刷基板等上，构成为混合型 电源模块。

伴随着包括上述携带用的各种电子信息仪器的小型、薄型、轻量 化的要求，内置的电力变换装置的小型、薄型、轻量化的要求也越发 强烈。混合型电源模块的小型化由于MCM(多芯片模块)技术和叠层 陶瓷部件等的技术而不断进步。但是，因为将个别的部件并列地安装 在同一基板上，所以电源模块的安装面积的缩小化受到限制。特别是 电感器或变压器等磁部件，由于与集成电路相比体积非常大，所以在 实现电子仪器的小型、薄型化方面受到最大的限制。

作为针对这些磁部件的小型、薄型化的今后的方向，考虑下述两 个方向，即，尽量将芯片部件缩小、减薄并实施面安装的方向；以及 在硅基板上以薄膜形成的方向。近年来，也报导有，通过半导体技术 的应用，在半导体基板上搭载薄型的微型磁元件(线圈、变压器)的 例子。

特别是作为平面型磁部件，公开有：在安装有开关元件或控制电 路等半导体部件的半导体基板的表面上，通过薄膜技术形成以磁性基 板和铁氧体基板夹持薄膜线圈的形状的平面型磁部件(薄型电感器) (例如，专利文献1等)。

由此，磁元件的薄型化及其安装面积的削减成为可能。但是，由 于通过真空处理进行制造，所以成本较高。另外，在电流大的地方进 行使用时等，需要针对磁性膜和绝缘膜的极大的叠层工序，存在成本 非常高的问题。

作为平面型磁元件，公开有如下形成方法，即，在螺旋状(旋涡 状)的线圈导体的间隙中，填充混入带有磁性的微粒子的树脂，并利 用铁氧体基板夹持其上面、下面。(例如，专利文献2等)。

在该方法中，由于线圈导体的电感大致与螺旋的次数(匝数)成 比例，所以为了获得大的电感，就必须增加匝数。如果不增加安装面 积而增加匝数，则必须减小线圈导体的截面积。即，为了获得大的电 感，就必须减小线圈导体的截面积，增加导体线长。但是如果减小线 圈的截面积，增加导体线长，则存在由于线圈导体的直流电阻增大而 导致电力损失增大的问题。

为了消除这点，公开有由磁性绝缘基板和螺线管状线圈导体构成 的薄型磁元件，该螺线管状线圈导体是将形成于该磁性绝缘基板的第 一主面上的第一导体、形成于上述磁性绝缘基板的第二主面上的第二 导体、和形成于贯通上述磁性绝缘基板的贯通孔中的连接导体分别连 接而成的(例如，专利文献3等)。

该专利文献3所记载的结构是，在磁性绝缘基板上形成贯通孔， 并形成线圈导体时，同时形成用于与半导体元件或安装基板等连接的 安装端子，只是在用于形成线圈的磁性绝缘基板上安装IC，不需要新 的安装基板，实现超小型、薄型的电力变换装置。

专利文献3记载的超小型电力变换装置的特征在于，具有薄型磁 感应元件，该薄型磁感应元件，在磁性绝缘基板上形成贯通孔，在第 一主面、第二主面上具有通过该贯通孔电连接的线圈导体，还包括： 同样地在第一主面上用于与半导体元件电连接的电极(接合端子)，在 第二主面上用于与实际上使用时的印刷板等电连接的电极(安装端 子)。通过利用该结构，能够使构成设备的部件停留在最小限度，获得 实现薄型化的超小型电力变换装置。下面，对该超小型电力变换装置 进行说明。

图15是现有的超小型电力变换装置的结构图，该图(a)是搭载 有IC芯片的薄型磁感应元件的主要部分截面图，该图(b)是从薄型 磁感应元件的第一主面(表面)透视的主要部分平面图。该图(a)是 以该图(b)的Y-Y线切断的主要部分截面图。另外，在该图(b) 中以虚线表示IC芯片80。