2024-116729 コイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024116729

(43)【公開日】2024-08-28

(54)【発明の名称】コイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータ

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20240821BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20240821BHJP

   H01F 27/29 20060101ALI20240821BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 Y

H01F17/04 F

H01F27/29 120

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022508

(22)【出願日】2023-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】506334171

【氏名又は名称】トレックス・セミコンダクター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128532

【弁理士】

【氏名又は名称】村中 克年

(72)【発明者】

【氏名】徳田 修

(72)【発明者】

【氏名】辻村 光明

(72)【発明者】

【氏名】武内 謙一

【テーマコード（参考）】

5E070

5H730

【Ｆターム（参考）】

5E070AA05

5E070AB01

5E070DB02

5E070EB04

5H730AA15

5H730BB11

5H730ZZ01

5H730ZZ07

5H730ZZ11

5H730ZZ17

(57)【要約】

【課題】 凹部に嵌め込む際のＩＣチップの欠けを防止するとともに端子部の下端部位置とＩＣチップの電極位置が面一になるように容易に調整し得るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータを提供する。
【解決手段】 コイル１は、相対向して配設されるとともに実装時には下端面が基板４にそれぞれ接触する端子部１ａ，１ｂと、端子部１ａ，１ｂにそれぞれ接続されたコイル導体１ｃと、該コイル導体１ｃを封止するとともに端子部１ａ，１ｂ間に配設された磁気封止部材１ｄと、コイル導体１ｃを封止した部分の反対側の面からＩＣチップ２の厚さに合わせて前記厚さ方向に磁気封止部材１ｄを切削して端子部１ａ，１ｂ間に形成した凹部１ｅと、凹部１ｅの底部に伸びる角部に形成した溝部１ｆ，１ｇとを有する一方、ＩＣチップ２は、回路の全体がモールドされており、実装時に基板４に接続するための電極２ａ～２ｆを備えて凹部１ｅに嵌め込まれている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＤＣ／ＤＣコンバータの本体である電子回路部分が形成されているＩＣチップと、該ＩＣチップに対する外付け部品であるコイルとを一体化したコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記コイルは、相対向して配設されるとともに実装時には下端面が基板にそれぞれ接触して電気的に接続される端子部と、両端部が前記端子部にそれぞれ電気的に接続されたコイル導体と、該コイル導体を封止するとともに前記端子部間に配設された磁気封止部材と、前記磁気封止部材において前記コイル導体を封止した部分の反対側の面から前記ＩＣチップの厚さに合わせて前記厚さ方向に前記磁気封止部材を切削して前記端子部間に形成した凹部と、該凹部の底部の角部に沿って伸びるように形成した溝部とを有する一方、
前記ＩＣチップは、前記電子回路部分がモールド部材でモールドされており、実装時に基板に電気的に接続するための複数の電極を前記ＩＣチップの表面に備えて前記凹部に嵌め込まれていることを特徴とするコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項2】

請求項１に記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記凹部には、前記ＩＣチップとともに受動部品も配設したことを特徴とするコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項3】

請求項１に記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記コイル導体は、前記磁気封止部材中において前記溝部の底部よりも前記磁気封止部材の表面側に位置するように配設したことを特徴とするコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項4】

請求項１に記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記ＩＣチップは、前記電極にボール形状の導電部材を付着させてなり、前記導電部材を介して前記基板との電気的な接続を行うように構成したものであることを特徴とするコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項5】

請求項１～請求項４のいずれか一つに記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記磁気封止部材の表面には樹脂を塗布して樹脂コート層を形成したことを特徴とするコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータに関し、特にＤＣ／ＤＣコンバータの本体である電子回路部分が形成されたＩＣチップとこのＩＣチップに対する外付け部品であるコイルとを一体化する場合に適用して有用なものである。

【背景技術】

【0002】

基板への実装作業を円滑に行い得るとともに、放熱性も向上させることができ、さらに小型化にも資することができるコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータを開示する公知文献として特許文献１がある。特許文献１に開示するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータの本体である電子回路部分が形成されているＩＣチップと、このＩＣチップに対する外付け部品であるコイルとを一体化したものである。ここで、コイルは、相対向して配設されるとともに実装時には基板にそれぞれ接続される２枚の端子部と、両端部が前記端子部にそれぞれ接続されたコイル導体と、前記コイル導体を封止するとともに前記端子部間に配設された磁気封止部材（フェライト）と、前記端子部間に形成された凹部とを有する。一方、ＩＣチップは実装時に基板に接続するための複数の電極をその表面に有して前記凹部に嵌め込まれている。

【0003】

特許文献１に開示するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータによれば、ＩＣチップをコイルに設けた凹部に嵌め込むように構成しているので、全体の占有空間を可及的に縮小することができる。さらに詳言すると、特許文献１に係るＤＣ／ＤＣコンバータでは、コイルの端子部及びＩＣチップの各電極はそれぞれ直接基板に接続するように構成しているので、コイルとＩＣチップ間の接続は基板の配線パターンを利用して行うことができる。したがって、コイル及びＩＣチップはそれぞれの本質的な機能に関連する構成のみを備えていれば良い。すなわち、コイルとＩＣチップを接続するための配線等を備える必要がなく、その分簡素な構成とすることができるという優れた作用・効果を奏する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実用新案登録第３１４７１７２号

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示する技術では、コイル導体を封止している磁気封止部材に設けた凹部にＩＣチップを嵌め込んで装着した場合、ＩＣチップのモールド樹脂の角部に欠けや割れを生起する現象が発生した。また、ＩＣチップを凹部に良好に嵌め込むことができず、基板実装時に基板の表面に当接する端子部の下端と、ＩＣチップの電極とが面一にならないという現象も発生した。面一にならない場合、基板実装時に基板の表面に当接する端子部の下端部と電極面が、同時には基板の表面に接触しないこととなり、当該接続部の良好な電気的接続を実現することが不可能になる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記従来技術に鑑み、ＩＣチップを磁気封止部材の凹部に嵌め込む際のＩＣチップの欠けや端子部の下端部とＩＣチップの電極が面一にならないという原因を究明し、当該原因を除去することで、特許文献１が内包する課題を解消し得るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成すべく、本発明者等は、ＩＣチップを磁気封止部材の凹部に嵌め込む際のＩＣチップの欠けや端子部の下端部とＩＣチップの電極が面一にならないという問題の原因を究明し、これらの有害な現象の発生を除去し得るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目的とする。

【0008】

上述の如き特許文献１の問題の発生原因を究明すべく考察を重ねた結果、ＩＣチップを封止している磁気封止部材に設けた凹部の底の角部には一定の曲率部が形成されているのに対し、凹部に嵌め込むＩＣチップの角部は精確に直角に形成してある。これは、金属である磁気封止部材を下面側から厚さ方向に沿って切削・加工することにより凹部を形成した場合、凹部の底の角部は、どうしても曲面となってＲ面が形成される。これに対し、ＩＣチップは樹脂をダイシング等により切断して個片化されるので、エッジ部分は精確に直角となっている。

【0009】

さらに詳説すると、図１０（ａ）に示すように、磁気封止部材０１は、一般に金属であるので、これを研削して凹部を形成した場合、凹部の底の角部には、どうしても曲面（Ｒ面）０１Ａが形成されてしまう。すなわち、この場合の凹部の底の角部は、図１０（ａ）に一点鎖線で示すような、直角な面とすることが困難である。したがって、かかる状態で、図１０（ｂ）に示すように、樹脂モールドしたＩＣチップ０２を凹部に挿入して装着しようとすると、ＩＣチップ０２の角部が曲面０１ＡにＰ点で衝突してしまい、ＩＣチップ０２の欠けの原因となる。同時にＩＣチップ０２の凹部内での位置が曲面０１ＡとＩＣチップ０２の角部との干渉により在るべき位置とは異なる位置に配設されることとなり、この結果ＩＣチップ０２の下面が凹部から下方に突出することになり、面一となるべき端子部の下端面の位置との間にずれを生起してしまう。

【0010】

そこで、図１０（ｃ）に示すように、凹部の底部の角部に溝部０１Ｂを形成することに思い至った。溝部０１Ｂを研削等により形成する際に、同時に曲面０１Ａを除去し得るからである。かかる溝部０１Ｂを形成することにより、図１０（ｄ）に示すように、ＩＣチップ０２を凹部に挿入するに際し、障害物が除去されているので、ＩＣチップ０２の良好な挿入・装着を行うことができる。

【0011】

本発明は、かかる新規な知見に基づき上記目的を達成するものであり、各態様は次の点を特徴する。

【0012】

本発明の第１の態様は、
ＤＣ／ＤＣコンバータの本体である電子回路部分が形成されているＩＣチップと、該ＩＣチップに対する外付け部品であるコイルとを一体化したコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記コイルは、相対向して配設されるとともに実装時には下端面が基板にそれぞれ接触して電気的に接続される端子部と、両端部が前記端子部にそれぞれ電気的に接続されたコイル導体と、該コイル導体を封止するとともに前記端子部間に配設された磁気封止部材と、前記磁気封止部材において前記コイル導体を封止した部分の反対側の面から前記ＩＣチップの厚さに合わせて前記厚さ方向に前記磁気封止部材を切削して前記端子部間に形成した凹部と、該凹部の底部の角部に沿って伸びるように形成した溝部とを有する一方、
前記ＩＣチップは、前記電子回路部分がモールド部材でモールドされており、実装時に基板に電気的に接続するための複数の電極を前記ＩＣチップの表面に備えて前記凹部に嵌め込まれていることを特徴とする。

【0013】

第２の態様は、
第１の態様に記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記凹部には、前記ＩＣチップとともに受動部品も配設したことを特徴とする。

【0014】

第３の態様は、
請求項１に記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記コイル導体は、前記磁気封止部材中において前記溝部の底部よりも前記磁気封止部材の表面側に位置するように配設したことを特徴とする。

【0015】

第４の態様は、
請求項１に記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記ＩＣチップは、前記電極にボール形状の導電部材を付着させてなり、前記導電部材を介して前記基板との電気的な接続を行うように構成したものであることを特徴とする。

【0016】

第５の態様は、
第１～第４の態様のいずれか一つに記載するコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記磁気封止部材の表面には樹脂を塗布して樹脂コート層を形成したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、磁気封止部材に形成した凹部の底部の角部に溝を形成したので、ＩＣチップの凹部への嵌入に伴うＩＣチップの角部と凹部の底部の角部との干渉を除去することができる。この結果、ＩＣチップの角部の欠けや割れを未然に防止することができるばかりでなく、脚部の下端部と基板実装時に基板の表面に当接する端子部の下端と、ＩＣチップの電極とを容易に面一に調整することができ、当該接続部の良好な電気的接続を実現することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータのコイルを示す平面図である。

【図2】図１の正面図である。

【図3】図１の裏面図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータを示す正面図である。

【図5】図４の裏面図である。

【図6】本発明の第１の実施の形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータの組立工程におけるコイルを示す斜視図である。

【図7】図６の組み立て工程におけるコイルを示す斜視図である。

【図8】図６の組み立て工程における一体化したコイルとＩＣチップとを示す斜視図である。

【図9】本発明の第２の実施の形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータを示す正面図である。

【図10】従来技術に係る問題点を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本考案の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

【0020】

＜第１の実施の形態＞
図１～図５は本発明の第１の実施の形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータを示す図で、図１がそのコイルを示す平面図、図２がそのコイルを示す正面図、図３がそのコイルを示す裏面図、図４がその全体を示す正面図、図５がその全体を示す裏面図である。

【0021】

これら図１～図５に示すように、本形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータＩは外付けコイル１とＩＣチップ２とを一体化したものである。ここで、コイル１は、相対向して配設されるとともに実装時には基板４にそれぞれ接続される端子部１ａ，１ｂと、両端部が端子部１ａ，１ｂにそれぞれ接続されたコイル導体１ｃと、コイル導体１ｃを封止するとともに端子部１ａ，１ｂ間に配設された磁気封止部材（フェライト）１ｄとを有する。ここで、端子部１ａ，１ｂ間には凹部１ｅが形成してある。さらに詳言すると本形態における凹部１ｅは端子部１ａ，１ｂの間で、磁気封止部材１ｄを下方から削り込んで形成してある。かかる切削加工は磁気封止部材１ｄで封止するコイル導体１ｃが縦軸型である場合に特に容易に行うことができる。図１中の上下方向の寸法に余裕があり、その分磁気封止部材１ｄの削り代に余裕があるからである。なお、縦軸型とはコイル導体１ｃの軸方向が端子部１ａ，１ｂ間を結ぶ直線に対して直交するように巻回されているもの、すなわち垂直軸回りに巻回されているものをいう。これに対し、水平軸回りに巻回されているものを横軸型という。この種のコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータのコイルとしては横軸型が多く使用されている。横軸型は上下方向の寸法に余裕がない場合が多いので、前述の如く凹部１ｅを、磁気封止部材１ｄを削り込んで形成するのには向いていない。

【0022】

ここで、コイル１には溝１ｆ，１ｇが形成されている。さらに詳言すると、溝１ｆ，１ｇは凹部１ｅの左右両側の底部の角部に凹部１ｅの長手方向に沿って設けてある。このように溝１ｆ，１ｇを設けることにより、端子部１ａ，１ｂの間で、磁気封止部材１ｄを下方から削り込んで凹部１ｅを形成していることに起因して生起される凹部１ｅの左右両側の底部の角部の曲面部分を実質的に除去し得る。したがって、図４および図５に示すように、凹部１ｅにＩＣチップ２を嵌め込んだ際にＩＣチップ２の角部が凹部１ｅの底部の角部の曲面部分と干渉して、ＩＣチップ２の欠けや、端子部１ａ，１ｂの下端面とＩＣチップ２の下面とを面一に保持する際の障害となることはない。なお、溝１ｆ，１ｇは凹部１ｅの加工時に続けて加工するのが合理的である。

【0023】

本形態におけるコイル導体１ｃは、磁気封止部材１ｄ中において溝部１ｆ，１ｇの底部よりも磁気封止部材１ｄの表面側（図２の上側）に位置するように配設してある。このことにより、溝部１ｆ，１ｇを形成する際の作業性を良好に担保し得る。溝部１ｆ，１ｇの形成に伴うコイル導体１ｃの干渉を考慮しなくてよいからである。

【0024】

ＩＣチップ２には当該ＤＣ／ＤＣコンバータＩの本体である電子回路部分が形成されており、実装時に基板に接続するための複数（本形態では６個）の電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ及び放熱用の放熱プレート３をその裏面に有している。また、本形態におけるＩＣチップ２は前記電子回路部分が樹脂のモールド部材でモールドされている。このようにモールドされたＩＣチップ２を凹部１ｅに嵌め込んでコイル１と一体化している。かかる一体化状態では、前述の溝１ｆ，１ｇの存在も相俟って前記ＩＣチップ２の裏面と端子部１ａ，１ｂの基板４と接する面とが面一になる。

【0025】

図６～図８は本形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータの組立工程を示す斜視図である。図６は磁気封止部材１ｄを削り込んで凹部１ｅを形成するとともに凹部１ｅの底部の角部に溝１ｆ，１ｇを形成した状態のコイル１を示している。かかるコイル１の凹部１ｅに下方から図７に示すＩＣチップ２を嵌め込んで接着剤（図示せず）で仮固定する。この結果図８に示すように、ＩＣチップ２の裏面と端子部１ａ，１ｂの基板４と接する面とが面一になった状態でコイル１とＩＣチップ２とが一体化される。

【0026】

かかる本形態によれば、既存のコイル１の磁気封止部材１ｄを切削して凹部１ｅを形成し、この凹部１ｅにＩＣチップ２を嵌め込んでいるので、当該ＤＣ／ＤＣコンバータの可及的な小型化を実現し得る。また、一体化した状態においては、溝１ｆ，１ｇの存在によりＩＣチップ２の角部と凹部１ｅの底部の角部とが干渉することによるＩＣチップ２の損傷を未然に防止しつつ、ＩＣチップ２の裏面の電極２ａ乃至２ｆと端子部１ａ，１ｂの基板４と接する面とが面一になっている状態も担保されるので、基板４への実装の際、特別な高さ調整の必要もなく所定の実装作業を容易且つ迅速に行うことができる。さらに、実装時に放熱プレート３を基板４に接触させることができるので、ＩＣチップ２で発生した熱の放熱も良好に行わせることができる。

【0027】

＜第２の実施の形態＞
図９は本発明の第２の実施の形態に係るコイル一体型のＤＣ／ＤＣコンバータIIを示す正面図である。同図中図１～図５と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

【0028】

本形態におけるＩＣチップ１２はシリコン基板にＤＣ／ＤＣコンバータの電子回路部分を形成した状態で各電極にボール形状の導電部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを付着させてある。すなわち、全体をモールド部材でモールドすることなくＤＣ／ＤＣコンバータとしての電子回路部分のみを形成したものである。かかるＩＣチップ１２も図１と同構成のコイル１に形成した凹部１ｅに嵌め込まれている。かくして、基板４に実装した際、導電部材１２ａ～１２ｄの先端と端子部１ａ、１ｂの基板４と接する面とが面一になるように構成してある。このように実装時にボール形状の導電部材１２ａ～１２ｄの先端と端子部１ａ、１ｂの基板４と接する面とが面一になるように構成するためには、例えば磁気封止部材１ｄに形成する凹部１ｅの切削深さを調整すれば良い。かかる調整により、実装前においては、実装時に基板４に接触する端子部１ａ，１ｂの下面を結ぶ直線よりも導電部材１２ａ～１２ｄの先端が若干突出するようにしておく。このときの突出部分で実装時における基板４との電気的な接触を十分なものとすることができる。ここで、ボール形状の導電部材としては、例えば半田ボールを好適に適用し得る。

【0029】

かかる本形態においても、既存のコイル１の磁気封止部材１ｄを切削して凹部１ｅを形成し、この凹部１ｅにＩＣチップ１２を嵌め込んでいるので、当該ＤＣ／ＤＣコンバータの可及的な小型化を実現し得る。また、一体化した状態においては、ＩＣチップ１２の各電極に付着する導電部材１２ａ～１２ｄと端子部１ａ，１ｂの基板４と接する面とが面一になっているので、基板４への実装の際、特別な高さ調整の必要もなく所定の実装作業を容易且つ迅速に行うことができる。

【0030】

＜他の実施の形態＞
上記実施の形態における磁気封止部材１ｄの表面に樹脂を塗布して樹脂コート層を形成しても良い。この場合には、一般にフェライト等の金属で形成される磁気封止部材１ｄではなく、前記樹脂コート層を利用して例えばレーザ光を用いて必要なマーキングを行うことができる。

【符号の説明】

【0031】

１ コイル
１ａ，１ｂ 端子部
１ｃ コイル導体
１ｄ 磁気封止部材
１ｅ 凹部
１ｆ，１ｇ 溝部
２，１２ ＩＣチップ
２ａ～２ｆ 電極
３ 放熱プレート
４ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】