隔离器的制作方法

隔离器
1.关联申请
2.本技术享受以日本专利申请2022-48518号(申请日：2022年3月24日)为基础申请的优先权。本技术通过参考此基础申请包括基础的全部内容。
技术领域
3.实施方式主要涉及隔离器。


背景技术：

4.已知在将发送侧电路与接收侧电路之间绝缘的状态下从发送侧电路向接收侧电路传输信号的隔离器。


技术实现要素：

5.实施方式提供一种能够提高绝缘耐压的隔离器。
6.实施方式的隔离器具备第一布线板和第二布线板。所述第一布线板具备：第一绝缘层，具有第一主面、所述第一主面的相反侧的第二主面；第一线圈，设置于所述第一主面；以及第一焊盘，设置于所述第一主面，与所述第一线圈电连接。所述第二布线板具备：第二绝缘层，具有第三主面、所述第三主面的相反侧的第四主面；第二线圈，设置于所述第三主面；以及第二焊盘，设置于所述第四主面，与所述第二线圈电连接。所述第一线圈和所述第二线圈以对置的方式配置，所述第二布线板的外形尺寸比所述第一布线板的外形尺寸小。
附图说明
7.图1是表示实施方式的隔离器的俯视图。
8.图2是表示实施方式的隔离器的侧视图。
9.图3是实施方式的隔离器中的布线板的俯视图。
10.图4是沿着图3中的a-a线的剖视图。
11.图5是实施方式中的布线板所包括的第一布线板的俯视图。
12.图6是实施方式中的布线板所包括的第二布线板的俯视图。
13.图7是实施方式中的第一、第二布线板以及贴合有它们的布线板的俯视图。
14.图8是表示与实施方式进行比较的结构的一例的图。
具体实施方式
15.以下，参照附图对实施方式进行说明。在以下的说明中，对于具有相同的功能以及结构的构成要素，标注共同的参照附图标记。另外，以下所示的实施方式是例示用于将该实施方式的技术思想具体化的装置、方法的实施方式，并不将结构部件的材质、形状、结构以及配置等确定为下述情况。
16.对实施方式的隔离器进行说明。在实施方式中，对具有在印刷布线板(或印刷基
板)上形成有传输信号的变压器的结构的隔离器进行说明。隔离器在将发送侧电路(或1次侧电路)与接收侧电路(或2次侧电路)之间绝缘的状态下，利用磁场(或磁信号)的变化来传输信号。
17.图1是表示实施方式的隔离器的俯视图。图2是表示实施方式的隔离器的侧视图。
18.如图1及图2所示，隔离器1具备半导体芯片10、半导体芯片20以及印刷布线板30。半导体芯片10具有形成于半导体基板的第一电路11。第一电路11例如具有发送接收电路以及调制解调电路。半导体芯片20具有形成于半导体基板的第二电路21。第二电路21例如具有发送接收电路以及调制解调电路。印刷布线板30例如由具有柔软性的柔性印刷布线板(fpc：flexible printed circuit)构成。例如，隔离器1通过半导体芯片10、半导体芯片20以及布线板30被树脂(未图示)密封的半导体封装构成。以下，将由该柔性印刷布线板构成的印刷布线板简称为布线板。关于布线板30的详细，在后面叙述。
19.半导体芯片10通过绝缘性的粘接材料13固定在芯片焊盘(die pad)12上。半导体芯片20通过绝缘性的粘接材料23固定在芯片焊盘22上。布线板30设置在半导体芯片10及半导体芯片20上。
20.在半导体芯片10与布线板30之间设置有接合线14。半导体芯片10的第一电路11与布线板30之间通过接合线14电连接。在半导体芯片20与布线板30之间设置有接合线24。半导体芯片20的第二电路21与布线板30之间通过接合线24电连接。
21.在半导体芯片10与引线框15之间设置有接合线16。半导体芯片10的第一电路11与引线框15之间通过接合线16电连接。并且，在半导体芯片20与引线框25之间设置有接合线26。半导体芯片20的第二电路21与引线框25之间通过接合线26电连接。
22.以下，对隔离器1中的布线板30进行说明。
23.图3是表示实施方式的隔离器中的布线板30的俯视图。图4是沿着图3中的a-a线的剖视图，表示布线板30的剖面结构。在图3以及图4中，将相互正交且与布线板30的上表面平行的2个方向设为x方向以及y方向，将与这些x方向以及y方向(xy面)正交的方向、即布线板30内的导体层以及绝缘层被层叠的方向设为z方向(或者层叠方向)。
24.如图3以及图4所示，布线板30具有第一布线板31、第二布线板32以及绝缘层(例如，硅膏材料)33。第一布线板31由具有柔软性的柔性布线板构成。第二布线板32也同样由具有柔软性的柔性布线板构成。
25.在第一布线板31上隔着绝缘层33设置有第二布线板32。第一布线板31和第二布线板32通过绝缘层33被固定。另外，在x方向上，第二布线板32的外形尺寸比第一布线板31的外形尺寸小。进而，在y方向上，第二布线板32的外形尺寸比第一布线板31的外形尺寸小。换言之，在x方向上，第二布线板32的长度比第一布线板31的长度短。进而，在y方向上，第二布线板32的长度比第一布线板31的长度短。另外，关于第一布线板31以及第二布线板32的剖面结构在后面叙述。
26.图5及图6分别表示第一布线板31及第二布线板32的俯视图。这些图是透过绝缘层而观察到的图。
27.图5所示的第一布线板31具有第一线圈311、焊盘(或者端子)312a、312b以及布线层313a、313b。焊盘312a经由布线层313a与第一线圈311电连接。进而，第一线圈311经由布线层313b与焊盘312b电连接。
28.第一线圈311包括沿着xy面卷绕成螺旋状的2个导体(以下，记作螺旋状导体)。第一线圈311所包括的2个螺旋状导体具有规定的电感。2个螺旋状导体在外周部的一端相互连接。一个螺旋状导体的中央部的一端经由布线层313a与焊盘312a电连接。并且，另一个螺旋状导体的中央部的一端经由布线层313b与焊盘312b电连接。
29.图6所示的第二布线板32具有第二线圈321、焊盘(或者端子)322a、322b以及布线层323a、323b。焊盘322a经由布线层323a与第二线圈321电连接。进而，第二线圈321经由布线层323b与焊盘322b电连接。
30.第二线圈321包括沿着xy面卷绕成螺旋状的2个螺旋状导体。第二线圈321所包括的2个螺旋状导体具有规定的电感。2个螺旋状导体在外周部的一端相互连接。一个螺旋状导体的中央部的一端经由布线层323a与焊盘322a电连接。进而，另一个螺旋状导体的中央部的一端经由布线层323b与焊盘322b电连接。
31.如图7所示，第一布线板31和第二布线板32被贴合，形成布线板30。
32.以下，参照图4对布线板30的剖面结构进行说明。如上所述，在第一布线板31上隔着绝缘层33设置有第二布线板32。
33.首先，叙述第一布线板31的结构。第一布线板31具有多层布线结构(或双面布线结构)，该多层布线结构(或双面布线结构)具有2层导体层。即，第一布线板31具有：包括绝缘层51、粘接材料52、布线层313a(以及313b)的第一导体层、包括绝缘层53、第一线圈311以及焊盘312a(以及312b)的第二导体层、粘接材料54以及绝缘层55。第一导体层包括布线层313a(及313b)。第二导体层包括第一线圈311以及焊盘312a(以及312b)。
34.这些绝缘层51、粘接材料52、布线层313a、绝缘层53、第一线圈311以及焊盘312a、粘接材料54以及绝缘层55在z方向上依次层叠。详细叙述的化，在绝缘层51上设置布线层313a。在布线层313a上设置绝缘层53。即，在绝缘层51与绝缘层53之间配置有布线层313a，绝缘层53与绝缘层51之间、以及布线层313a与绝缘层51之间通过粘接材料52而被固定。
35.在绝缘层53上设置第一线圈311以及焊盘312a。在第一线圈311上设置绝缘层55。焊盘312a上的绝缘层55被去除，焊盘312a上开口。即，在绝缘层53与绝缘层55之间配置有第一线圈311以及焊盘312a，绝缘层53与绝缘层55之间以及第一线圈311与绝缘层55之间通过粘接材料54而被固定。
36.第一线圈311例如包含铜。第一线圈311的厚度例如为6μm～12μm(6μm以上12μm以下)。第一线圈311例如由固定于绝缘层53的铜箔形成。
37.布线层313a从卷绕成螺旋状的第一线圈311的中央部沿x方向延伸至焊盘312a。布线层313a具有在z方向上层叠的导体层313aa以及导体层313ab。例如，导体层313aa以及313ab包含铜。导体层313aa由固定于绝缘层53的铜箔形成，导体层313ab通过镀敷形成。在第一线圈311与布线层313a之间设置有贯通绝缘层53的通孔313ac。
38.焊盘312a具有在z方向上层叠的导体层312aa以及导体层312ab。例如，导体层312aa包含铜。导体层312ab包含被层叠的镍、钯和金。导体层312aa由固定于绝缘层53的铜箔形成，导体层312ab通过镀敷形成。在焊盘312a与布线层313a之间设置有贯通绝缘层53的通孔312ac。
39.导体层313ab、通孔312ac及通孔313ac例如通过同一工序的镀敷而形成并一体化。由此，焊盘312a经由通孔312ac、布线层313a、通孔313ac而与第一线圈311电连接。
40.绝缘层51、53及55例如包含聚酰亚胺或聚酰亚胺化合物。绝缘层51的厚度例如为6μm～25μm(6μm以上25μm以下)。绝缘层53的厚度例如为6μm～25μm(6μm以上25μm以下)。绝缘层55的厚度例如为6μm～25μm(6μm以上25μm以下)。
41.接着，叙述第二布线板32的结构。第二布线板32与第一布线板31同样地具有多层布线结构(或双面布线结构)，该多层布线结构(或双面布线结构)具有2层导体层。即，第二布线板32具有绝缘层61、粘接材料62、第三导体层、绝缘层63、第四导体层、焊盘322a(以及322b)、粘接材料64以及绝缘层65。第三导体层包括第二线圈321。第四导体层包括布线层323a(以及323b)。
42.这些绝缘层61、粘接材料62、第二线圈321、绝缘层63、布线层323a、粘接材料64以及绝缘层65在z方向上依次层叠。详细叙述的话，在绝缘层61上设置有第二线圈321。在第二线圈321上设置有绝缘层63。即，在绝缘层61与绝缘层63之间配置有第二线圈321，绝缘层63与绝缘层61之间、以及第二线圈321与绝缘层61之间通过粘接材料62而被固定。
43.在绝缘层63上设置有布线层323a。在布线层323a上设置绝缘层65。另外，在布线层323a上设置有焊盘322a。焊盘322a上的绝缘层65被去除，焊盘322a上开口。即，在绝缘层63与绝缘层65之间配置有布线层323a，绝缘层63与绝缘层65之间、以及布线层323a与绝缘层65之间通过粘接材料64而被固定。
44.第二线圈321例如包含铜。第二线圈321的厚度例如为6μm～12μm(6μm以上*12μm以下)。第二线圈321例如由固定于绝缘层63的铜箔形成。
45.布线层323a从卷绕成螺旋状的第二线圈321的中央部起沿x方向延伸至焊盘322a。布线层323a具有在z方向上层叠的导体层323aa以及导体层323ab。例如，导体层323aa及323ab包含铜。导体层323aa由固定于绝缘层63的铜箔形成，导体层323ab通过镀敷形成。在第二线圈321与布线层323a之间设置有贯通绝缘层63的通孔323ac。
46.焊盘322a包括导体层，例如层叠的镍、钯以及金。焊盘322a例如通过镀敷而形成。
47.导体层323ab及通孔323ac例如通过同一工序的镀敷而形成并一体化。由此，焊盘322a经由布线层323a以及通孔323ac而与第二线圈321电连接。
48.绝缘层61、63及65例如包含聚酰亚胺或聚酰亚胺化合物。绝缘层61的厚度例如为6μm～25μm(6μm以上25μm以下)。绝缘层63的厚度例如为6μm～25μm(6μm以上25μm以下)。绝缘层65的厚度例如为6μm～25μm(6μm以上25μm以下)。
49.另外，如图4所示，第一布线板31的第一线圈311和第二布线板32的第二线圈321以对置的方式配置。在第一线圈311与第二线圈321之间配置有绝缘层55、33以及61。第一线圈311与第二线圈321之间的绝缘层55、33及61的厚度例如为13μm～80μm(13μm以上80μm以下)。由此，第一线圈311与第二线圈321之间处于充分的绝缘状态。
50.例如，第一线圈311是1次侧线圈，第二线圈321是2次侧线圈，通过这些第一线圈311和第二线圈321构成变压器。通过在第一线圈311中流动的电流，在第二线圈321中产生感应电动势，在第二线圈321中流过电流。由此，能够在将第一线圈311与第二线圈321之间保持为绝缘状态不变的状态下，使第二线圈321产生与流过第一线圈311的电流对应的电流。
51.另外，实施方式的结构也可以如下表现。
52.实施方式的隔离器具备第一布线板31和第二布线板32。第一布线板31具备：绝缘
层53，具有第一主面、第一主面的相反侧的第二主面；第一线圈311，设置于第一主面；以及焊盘312a，设置于第一主面，与第一线圈311电连接。第二布线板32具备：绝缘层63，具有第三主面、第三主面的相反侧的第四主面；第二线圈321，设置于第三主面；以及焊盘322a，设置于第四主面，与第二线圈321电连接。第一线圈311和第二线圈321以对置的方式配置，第二布线板32的外形尺寸比第一布线板31的外形尺寸小。
53.第一布线板31的焊盘312a配置在第一线圈311与第二线圈321之间的高度。
54.从绝缘层53的第一主面到焊盘312a的距离比从绝缘层53的第一主面到焊盘322a的距离短。
55.绝缘层53的第一主面具有不与绝缘层63的第三主面重叠的区域，焊盘312a配置于所述区域。
56.第一布线板31具备设置于第二主面的布线层313a，焊盘312a经由布线层313a与第一线圈311电连接。第二布线板32具备设置于第四主面的布线层323a，焊盘322a经由布线层323a与第二线圈321电连接。
57.第一布线板31具有：通孔313ac，设置于绝缘层53内，将第一线圈311与布线层313a之间连接；以及通孔312ac，设置于绝缘层53内，将焊盘312a与布线层313a之间连接。第二布线板32设置于绝缘层63内，具有将第二线圈321与布线层323a之间连接的通孔323ac。
58.第一布线板31具备夹着第一线圈311以及布线层313a的绝缘层51和绝缘层55，第二布线板32具备夹着第二线圈321以及布线层323a的绝缘层61和绝缘层65。
59.对实施方式的隔离器1的动作进行说明。在此，对例如从半导体芯片10的第一电路11发送的电信号经由布线板30的第一线圈311以及第二线圈321向半导体芯片20的第二电路21传输为止的动作进行说明。在该情况下，第一电路11作为发送电路以及调制电路工作，第二电路21作为接收电路以及解调电路工作。
60.首先，半导体芯片10的第一电路11所包括的调制电路，从与输入级连接的电路接收作为电信号的第一信号。调制电路对第一信号进行调制并变换为第二信号，并将第二信号输出至第一电路11的发送电路。发送电路将第二信号经由接合线14及布线层313a发送至第一线圈311。第一线圈311将接收到的第二信号变换为作为磁信号的第三信号。
61.第三信号被第二线圈321变换为作为电信号的第四信号。第四信号经由布线层323a及接合线24而被半导体芯片20的第二电路21所包括的接收电路接收。接收电路将接收到的第四信号输出到第二电路21的解调电路。解调电路对第四信号进行解调并变换为第五信号，将第五信号输出到与第二电路21的输出级连接的电路。该第五信号是与由第一电路11的调制电路调制前的第一信号对应的信号。
62.由此，在半导体芯片10的第一电路11与半导体芯片20的第二电路21绝缘的状态下，从半导体芯片10的第一电路11发送的电信号经由布线板30的第一线圈311以及第二线圈321向半导体芯片20的第二电路21传输。
63.根据本实施方式，能够提供能够提高绝缘耐压的隔离器。
64.以下，对本实施方式的效果进行说明。图8表示与本实施方式进行比较的结构的一例。例如，在由具有4层导体层的4层结构的布线板100形成变压器的情况下，具有第一层导体层l1称为引出布线w1，第二层导体层l2称为第一线圈c1，第三层导体层l3称为第二线圈c2，第四层导体层l4称为引出布线w2的结构。
65.在这样的结构中，在将用于将布线板100与半导体芯片或者其他布线板连接的焊盘p1、p2设置于布线板100的情况下，为了容易组装，优选焊盘p1、p2设置于相同的表层、例如第四层的导体层l4。在该情况下，成为设置将导体层l1的引出布线w1与导体层l4的焊盘p2连接的贯通孔pv的结构。在具有这样的结构的布线板中，若第二线圈c2与贯通孔pv的距离近，则第二线圈c2与贯通孔pv之间的绝缘性无法保持，有时会发生放电。
66.与此相对，根据本实施方式的结构，设置了将第一层的导体层与第二层的导体层连接的通孔、以及将第三层的导体层与第四层的导体层连接的通孔，但由于具备不设置将第一层的导体层与第四层的导体层连接的贯通孔的结构，所以在线圈与贯通孔之间不会产生绝缘耐压的问题。由此，能够提高发送侧电路与接收侧电路之间的绝缘耐压。因此，在实施方式中，能够提供能够提高绝缘耐压的隔离器。
67.根据本实施方式的结构，通过不设置从第一层的导体层到第四层的导体层的贯通孔，能够降低x方向(或者，布线层313a的延伸方向)的耐电压的弱点。由此，能够缩短x方向上的布线板30的长度，能够实现布线板30的小型化。
68.进而，根据本实施方式的构成，不使用具有4层导体层的4层结构的布线板，而是使用具有2层导体层的2层结构的布线板31以及32，形成具有第一线圈311以及第二线圈321的布线板30。2层结构的布线板与4层结构的布线板相比结构以及制造工序简单，因此能够缓和设计规则，减小布线层的线以及空间。由此，能够实现布线板30的小型化。进而，还能够提高与布线板30有关的设计的自由度。
69.如上所述，根据本实施方式，能够提供一种能够提高发送侧电路与接收侧电路之间的绝缘耐压的隔离器。进而，能够实现隔离器的小型化。
70.在上述实施方式中，作为具有变压器的布线板，说明了使用由柔软的基板形成的柔性印刷布线板的例子，但不限于柔性印刷布线板，也能够使用由硬质的基板形成的刚性印刷布线板。
71.对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包括在发明的范围或主旨中，同样包括在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

技术特征：
1.一种隔离器，具备第一布线板和第二布线板，所述第一布线板具备：第一绝缘层，具有第一主面、所述第一主面的相反侧的第二主面；第一线圈，设置于所述第一主面；以及第一焊盘，设置于所述第一主面，与所述第一线圈电连接，所述第二布线板具备：第二绝缘层，具有第三主面、所述第三主面的相反侧的第四主面；第二线圈，设置于所述第三主面；以及第二焊盘，设置于所述第四主面，与所述第二线圈电连接，所述第一线圈和所述第二线圈以对置的方式配置，所述第二布线板的外形尺寸比所述第一布线板的外形尺寸小。2.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述第一布线板的所述第一焊盘配置在所述第一线圈与所述第二线圈之间的高度。3.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述第一绝缘层的所述第一主面到所述第一焊盘的距离比所述第一绝缘层的所述第一主面到所述第二焊盘的距离短。4.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述第一绝缘层的所述第一主面具有不与所述第二绝缘层的所述第三主面重叠的区域，所述第一焊盘配置于所述区域。5.根据权利要求1所述的隔离器，其中，还具备设置于所述第一线圈与所述第二线圈之间的第三绝缘层，所述第三绝缘层包含聚酰亚胺。6.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述第一布线板具备设置于所述第二主面的第一布线层，所述第一焊盘经由所述第一布线层与所述第一线圈电连接，所述第二布线板具备设置于所述第四主面的第二布线层，所述第二焊盘经由所述第二布线层与所述第二线圈电连接。7.根据权利要求6所述的隔离器，其中，所述第一布线层沿第一方向延伸，所述第二布线层沿所述第一方向延伸，在所述第一方向上，所述第二布线板的长度比所述第一布线板的长度短。8.根据权利要求6所述的隔离器，其中，所述第一布线板具有：第一通孔，设置于所述第一绝缘层内，将所述第一线圈与所述第一布线层之间连接；以及第二通孔，设置于所述第一绝缘层内，将所述第一焊盘与所述第一布线层之间连接，所述第二布线板具有第三通孔，所述第三通孔设置于所述第二绝缘层内，将所述第二线圈与所述第二布线层之间连接。9.根据权利要求6所述的隔离器，其中，所述第一布线板具备夹着所述第一线圈及第一布线层的第四绝缘层和第五绝缘层，
所述第二布线板具备夹着所述第二线圈及所述第二布线层的第六绝缘层和第七绝缘层。10.根据权利要求6所述的隔离器，其中，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一布线层以及所述第二布线层包含铜。11.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述第一线圈及所述第二线圈各自的厚度为6μm以上12μm以下。12.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述第一线圈及所述第二线圈包含铜。13.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述第一布线板及所述第二布线板是柔性印刷布线板。14.根据权利要求1所述的隔离器，其中，还具备：第一半导体芯片，经由第一导线与所述第一布线板的所述第一焊盘连接；以及第二半导体芯片，经由第二导线与所述第二布线板的所述第二焊盘连接。15.根据权利要求14所述的隔离器，其中，所述第一半导体芯片具有发送电路，所述第二半导体芯片具有接收电路，所述第一焊盘与所述发送电路电连接，所述第二焊盘与所述接收电路电连接。

技术总结
实施方式的隔离器具备第一布线板(31)和第二布线板(32)。第一布线板(31)具备：绝缘层(53)，具有第一主面、第一主面的相反侧的第二主面；第一线圈(311)，设置于第一主面；以及焊盘(312a)，设置于第一主面，与第一线圈(311)电连接。第二布线板(32)具备：绝缘层(63)，具有第三主面、第三主面的相反侧的第四主面；第二线圈(321)，设置于第三主面；以及焊盘(322a)，设置于第四主面，与第二线圈(321)电连接。第一线圈(311)和第二线圈(321)以对置的方式配置，第二布线板(32)的外形尺寸比第一布线板(31)的外形尺寸小。外形尺寸小。外形尺寸小。


技术研发人员：今泉祐介 刘佳 田村佳哉
受保护的技术使用者：东芝电子元件及存储装置株式会社
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2023/10/6