特許 6772355 スイッチングモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6772355

(24)【登録日】2020年10月2日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】スイッチングモジュール

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/16 20060101AFI20201012BHJP

   H03F 3/217 20060101ALI20201012BHJP

   H02M 1/08 20060101ALI20201012BHJP

   H01L 21/822 20060101ALI20201012BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/16 H

   H03F3/217

   H02M1/08 A

   H01L27/04 H

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-188936(P2019-188936)

(22)【出願日】2019年10月15日

【審査請求日】2019年10月31日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001292

【氏名又は名称】株式会社京三製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】國玉 博史

(72)【発明者】

【氏名】吉田 卓矢

【審査官】 工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−１０７４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−９２０５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ１７／５６７

Ｈ０３Ｋ１７／１６

Ｈ０３Ｆ３／２１７

Ｈ０２Ｍ１／０８−１／０９６

Ｈ０１Ｌ２７／０４

Ｈ０１Ｌ２１／８２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート電極にゲート駆動電圧を印加するドライバ回路と、を基板上に実装したスイッチングモジュールであって、
前記ドライバ回路は、前記ゲート電極との間にダンピング調整素子及びボンディングワイヤを介して、前記ＭＯＳＦＥＴと電気的に接続されており、
前記ダンピング調整素子は、前記ドライバ回路からのゲート駆動電圧の印加が終了した後の戻り電圧の減衰率を制御するゲート抵抗を少なくとも含むことを特徴とするスイッチングモジュール。

【請求項2】

前記ダンピング調整素子は、前記ＭＯＳＦＥＴの寄生容量に基づいてその抵抗値が設定されたゲート抵抗であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングモジュール。

【請求項3】

前記ゲート抵抗は、積層型抵抗器又は薄膜抵抗器であることを特徴とする請求項２に記載のスイッチングモジュール。

【請求項4】

前記ゲート抵抗の抵抗値は、前記戻り電圧がしきい値を超えないように設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載のスイッチングモジュール。

【請求項5】

前記基板は、酸化ベリリウム又は窒化アルミニウムにより形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチングモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｄ級増幅器等に適用されるスイッチングモジュールに関し、特に、高周波電源の増幅器に適用されるＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート電極に駆動電圧を印加するドライバ回路と、を含むスイッチングモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

高周波電源は、超音波発振や誘導電力の発生あるいはプラズマの発生等の電源として適用されており、Ｄ級増幅器によるスイッチング動作により、直流を高周波交流に変換する機能を有する電源である。このようなスイッチング動作を行うＤ級増幅器は、電力効率が高く、発熱量が少ないことが特徴であり、そのスイッチング動作を行うモジュールとして、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transmitter）を用いたものが知られている。

【0003】

このようなＭＯＳＦＥＴを用いたスイッチングモジュールとして、例えば特許文献１及び特許文献２には、ＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート電極にゲート駆動電圧を印加するドライバ回路と、を基板上に実装したスイッチングモジュールが開示されている。これらのスイッチングモジュールによれば、高周波電源に適し、電源変換効率をさらに向上できるとされている。そして、これらのスイッチングモジュールにおいては、ドライバの出力端子とＭＯＳＦＥＴのゲート電極との間をボンディングワイヤで直接接続する構造が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２５５６７号公報

【特許文献2】特開２００８−２２８３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作は、ゲート電極へのゲート駆動電圧の印加のオン・オフで行われる。オン制御では、ドライバ回路からＭＯＳＦＥＴのゲート電極に印加されたゲート駆動電圧によりゲート・ソース電圧が所定値を超えるとＭＯＳＦＥＴはオン状態となる。一方、オフ制御では、ゲート駆動電圧の印加を停止し、ゲート・ソース電圧を所定値よりも低電圧とすることによりにＭＯＳＦＥＴはオフ状態となる。

【0006】

このオフ制御において、ドライバ回路とＭＯＳＦＥＴとの間で構成される共振回路による共振現象が生じ、共振電圧は内部成分により振動しながらの所定の時定数で振幅が減衰する。以下、この電圧をダンピング電圧として説明する。

【0007】

オフ制御において、ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース電圧はダンピング電圧により振動する。このとき、ダンピング電圧の振動により、ゲート・ソース電圧がＭＯＳＦＥＴをオン状態とするしきい値（スレッショルド値）を超えると、ＭＯＳＦＥＴはオン指令信号が入力されたとしてオン状態となり、本来はオフ状態であるべきときにオン状態となる誤動作（誤点弧）が発生するという問題点がある。

【0008】

また、特許文献１あるいは特許文献２に示されるような従来のスイッチングモジュールでは、ドライバの出力端子とＭＯＳＦＥＴのゲート電極との間をボンディングワイヤで直接接続する構造が採用されている。この構成では、ドライバ回路とＭＯＳＦＥＴとの間には、ボンディングワイヤの浮遊インダクタンスや内部抵抗、及びＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース容量によりＲＬＣ直列共振回路が形成される。ＲＬＣ直列共振回路の直列共振で生じるダンピング電圧の減衰率（ダンピング定数）は、ボンディングワイヤの電気的特性やワイヤの長さに依存して変化する。

【0009】

しかしながら、スイッチングモジュールに搭載するＭＯＳＦＥＴを交換した場合にダンピング電圧による誤作動を発生させないようにするには、ボンディングワイヤの線路長やドライバ回路のドライバＩＣの内部出力段の内部抵抗等を変える必要があり、これには多くの手間がかかってしまうことになる。また、ＭＯＳＦＥＴのチップを交換した場合、数ＭＨz〜数十ＭＨz帯のＭＯＳＦＥＴの寄生容量Ｃｉｓｓはおよそ１０倍程度の幅で異なるため、周波数共振により異常発振現象が発生するおそれがある。さらに、スイッチングモジュールに搭載するドライバ回路及びＭＯＳＦＥＴのパターンを共通化した場合、ボンディングワイヤの線路長は固定長となるため、ボンディングワイヤの線路長及び抵抗成分も固定値となる。

【0010】

本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたものであって、ＭＯＳＦＥＴを交換する、あるいは使用する周波数を変更した場合であっても、ＭＯＳＦＥＴとドライバ回路との接続回路においてダンピング電圧による誤作動が生じるのを抑制することができるスイッチングモジュール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】

【0011】

上記の課題を解決するために、本発明の代表的な態様の１つは、ＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート電極にゲート駆動電圧を印加するドライバ回路と、を基板上に実装したスイッチングモジュールであって、前記ドライバ回路は、前記ゲート電極との間にダンピング調整素子及びボンディングワイヤを介して、前記ＭＯＳＦＥＴと電気的に接続されていることを特徴とする。

【0012】

このような構成を備えた本発明によれば、ドライバ回路とＭＯＳＦＥＴとの間にゲート・ソース電圧のダンピング電圧の減衰率（ダンピング定数）を調整できるダンピング調整素子を配置し、このダンピング調整素子を介してドライバ回路とＭＯＳＦＥＴとを電気的に接続する構成とすることにより、ＭＯＳＦＥＴの交換、あるいは使用周波数の変更等のスイッチングモジュールの仕様変更に伴って生じるダンピング電圧による誤作動の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の代表的な一例である実施例１によるスイッチングモジュールの概要を示す側面図である。

【図2】実施例１によるスイッチングモジュールを高周波電源装置の増幅器に適用した際のモジュール近傍における等価接続回路を示す回路図である。

【図3】図１に示したダンピング調整素子の典型的な一例とその変形例を示す斜視図である。

【図4】実施例１によるスイッチングモジュールを用いてゲート電極にゲートパルスを投入した際の電圧の時間変化を示すグラフである。

【図5】実施例２によるスイッチングモジュールを高周波電源装置の増幅器に適用した際のモジュール近傍における等価接続回路を示す回路図である。

【図6】実施例２の変形例によるスイッチングモジュールを高周波電源装置の増幅器に適用した際のモジュール近傍における等価接続回路を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明によるスイッチングモジュールの代表的な具体例を図１〜図６を用いて説明する。

【0015】

＜実施例１＞
図１は、本発明の代表的な一例である実施例１によるスイッチングモジュールの概要を示す側面図である。ここで、本願明細書において示すスイッチングモジュールは、半導体製造装置向けの高周波電源等に適用できる。このとき、増幅器の出力が１ｋＷ以上で、出力周波数が０．３ＭＨｚ以上のものが例示できる。

【0016】

図１に示すように、実施例１によるスイッチングモジュール１００は、基板１１０と、この基板１１０上に搭載されたＭＯＳＦＥＴ１２０、ドライバ回路１３０及びダンピング調整素子１４０と、これらの素子を電気的に接続するボンディングワイヤ１５０、１５２と、を含む。なお、図１ではＭＯＳＦＥＴ１２０のゲート電極Ｇに接続する経路のみを示し、増幅器の一部を構成するためにドレイン電極Ｄやソース電極Ｓに接続される経路については、図示を省略する。

【0017】

基板１１０は、その一例として、ＭＯＳＦＥＴ１２０、ドライバ回路１３０及びダンピング調整素子１４０を上面に搭載する平板状の部材として形成される。基板１１０は、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の熱伝導性の良い材料で形成される。これにより、モジュールを駆動した際に発生した熱を効果的に放散あるいは排出することができる。

【0018】

ＭＯＳＦＥＴ１２０は、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor）の一種であって、例えばシリコン等の基板上に絶縁層としての酸化膜とゲート電極Ｇとを積層し、さらに高濃度の不純物をイオン注入してドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとを形成した半導体素子として構成されたものを用いる。本発明では、一般にｐ型あるいはｎ型と称されるいずれのＭＯＳＦＥＴ素子でも適用できる。

【0019】

ドライバ回路１３０は、図示しない駆動電源とスイッチング機構とを含む構造であって、スイッチング機構のオン・オフ動作により、ＭＯＳＦＥＴ１２０のゲート電極Ｇに対して所定のゲート駆動電圧を印加するように構成されている。ドライバ回路１３０としては、トランジスタやＭＯＳＦＥＴで構成されたプッシュプル回路を出力段に持つＩＣチップが例示できる。

【0020】

ダンピング調整素子１４０は、基板１１０上でＭＯＳＦＥＴ１２０とドライバ回路１３０との間に配置され、ＭＯＳＦＥＴ１２０及びドライバ回路１３０とボンディングワイヤ１５０、１５２を介してそれぞれ電気的に接続される。実施例１においては、ダンピング調整素子１４０は例えばゲート抵抗Ｒｇとして構成される。

【0021】

このようなダンピング調整素子１４０は、これに含まれるゲート抵抗Ｒｇの抵抗値を、後述するようにＭＯＳＦＥＴ１２０の寄生容量に基づいて選択することにより、ゲート電極Ｇから印加されるゲート・ソース電圧Ｖｇｓのダンピング電圧（戻り電圧）Ｖｇｓ１が所定のしきい値を超えないような値として設定される。すなわち、ダンピング調整素子１４０のゲート抵抗Ｒｇの抵抗値を適宜調整することより、ドライバ回路１３０の出力電圧に対するダンピング電圧（戻り電圧）Ｖｇｓ１の減衰率を制御する。

【0022】

ボンディングワイヤ１５０、１５２は、例えば金、銅又はアルミニウム製のワイヤが適用される。ここで、図１に示すボンディングワイヤ１５０、１５２と各素子との接合は、ボールボンディングあるいはウェッジボンディング等の公知の手法で行われる。また、ダンピング調整素子１４０は、ＭＯＳＦＥＴ１２０の種類や使用する出力周波数に応じて付け替え自在に取り付けられる。

【0023】

図２は、実施例１によるスイッチングモジュールを高周波電源装置の増幅器に適用した際のモジュール近傍における等価接続回路を示す回路図である。ここで、図２では、ＭＯＳＦＥＴ１２０に電圧入力ＶｉｎとアースＧＮＤを接続した場合を例示しているが、高周波電源装置の他の構成による等価接続回路については図示及び説明を省略する。

【0024】

図２に示すように、基板１１０には、ＭＯＳＦＥＴ１２０と、ドライバ回路１３０と、が搭載されており、両者の間には、ダンピング調整素子１４０とボンディングワイヤ１５０、１５２とが電気的に接続配置されて、ドライバ回路１３０からＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路が形成されている。ここで、上述のとおり、図１に示したダンピング調整素子１４０はゲート抵抗Ｒｇとして模擬され、ボンディングワイヤ１５０、１５２は一体で浮遊インダクタンスＬｓと抵抗成分Ｒｓとを内部に含む構成として模擬される。

【0025】

ドライバ回路１３０はドライバＤｒを含み、このドライバＤｒがボンディングワイヤ１５０、１５２に接続されるとともにアースＧＮＤとも接続されている。そして、ドライバ回路１３０からの出力電圧により、ＭＯＳＦＥＴ１２０のゲート電極Ｇとソース電極Ｓとの間に、上記したスイッチング機構の動作に応じたゲート・ソース電圧Ｖｇｓが印加される。

【0026】

図３は、図１に示したダンピング調整素子の典型的な一例とその変形例を示す斜視図である。図３（ａ）に示すように、ダンピング調整素子１４０は、その一例として、厚さＨ１、素子の配列方向の長さＬ１及び幅Ｗ１を有する金属部材１４２からなる。このとき、長さＬ１を固定しつつ金属部材１４２の厚さＨ１及び幅Ｗ１を変更することにより、各素子との間隔及びボンディングワイヤ１５０、１５２の長さを一定とした上で、ダンピング調整素子１４０のゲート抵抗Ｒｇを調整することができる。なお、金属部材１４２に代えて、市販の電気抵抗器を用いてもよい。

【0027】

また、図３（ｂ）に示すように、ダンピング調整素子１４０の変形例として、ベース部材１４４の一面に厚さＨ２、素子の配列方向の長さＬ２及び幅Ｗ２の抵抗体１４６を積層し、これらを保護体１４８で一体化した高電力チップ抵抗や薄膜印刷抵抗等を適用することも可能である。これらの構成においても、長さＬ２を固定しつつ抵抗体１４６の厚さＨ２及び幅Ｗ２を変更することにより、各素子との間隔及びボンディングワイヤ１５０、１５２の長さを一定とした上で、ダンピング調整素子１４０のゲート抵抗Ｒｇを調整することができる。

【0028】

図１及び図２に示した構成を備えたスイッチングモジュール１００において、ダンピング調整素子１４０のゲート抵抗Ｒｇの抵抗値は、その一例として、ＭＯＳＦＥＴ１２０の寄生容量に基づいて以下のような手順で決定される。

【0029】

上述のとおり、ＭＯＳＦＥＴ１２０には寄生容量が存在する。そして、この寄生容量のうち、入力容量Ｃｉｓｓは、ゲート・ソース間容量Ｃｇｓとゲート・ドレイン間容量Ｃｇｄとを用いて、以下の式１のように定義される。

【式１】

【0030】

【0031】

また、上述のとおり、図２に示した等価回路において、ドライバ回路１３０からボンディングワイヤ１５０、１５２及びダンピング調整素子１４０を介してＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路が形成されると、ボンディングワイヤ１５０、１５２の浮遊インダクタンスＬｓ、抵抗成分Ｒｓ、ダンピング調整素子１４０のゲート抵抗Ｒｇ及びＭＯＳＦＥＴ１２０のゲート・ソース間容量Ｃｇｓが直列共振回路を構成する。この直列共振回路において直列共振が発生すると、ゲート・ソース電圧Ｖｇｓは、以下の式２で表されるダンピング定数ζに基づいてその振幅が減衰することが知られている。

【式２】

【0032】

【0033】

一方、ＭＯＳＦＥＴ１２０は、ゲート・ソース電圧Ｖｇｓが印加されてその電圧値が所定値を超えたときにオン状態となるが、ドライバ回路１３０のスイッチング制御がオフになった場合でも、ゲート・ソース電圧Ｖｇｓが瞬時に切り替わることはなく、いわゆるダンピング電圧（戻り電圧）が生じる。このとき、ドライバ回路１３０からのゲート・ソース電圧Ｖｇｓがターンオフした後の、１周期後のゲート・ソース電圧Ｖｇｓ１は、ドライバ回路１３０の出力電圧をＶｄｒとすると、以下の式３から算出できる。

【式３】

【0034】

【0035】

そして、上記したＶｇｓ１がＭＯＳＦＥＴ１２０をオン状態にする所定のしきい値（スレッショルド値）Ｖｔｈを超えると、ＭＯＳＦＥＴ１２０はオン指令の信号が入力したものとしてオン状態となり、本来はオフであるべき時にオンとなる誤作動（誤点弧）が発生することとなる。そこで、このようなＭＯＳＦＥＴ１２０の誤点弧を防止するためには、１周期後のゲート・ソース電圧Ｖｇｓ１が、上記した所定のしきい値（ＭＯＳＦＥＴ１２０がオンとなるスレッショルド電圧）Ｖｔｈよりも小さいことが求められる。すなわち、式３に示すＶｇｓ１がしきい値Ｖｔｈより小さくなるダンピング定数ζとなるように、ゲート抵抗Ｒｇの抵抗値を定めればよい。

【0036】

図４は、実施例１によるスイッチングモジュールを用いてゲート電極にゲートパルスを投入した際の電圧の時間変化を示すグラフである。図４に示すように、横軸を時間、縦軸をゲート・ソース電圧としたときに、ドライバ回路１３０内のゲートパルスによる出力電圧Ｖｄｒは点線で示され、実際にゲート電極Ｇにかかるゲート・ソース電圧Ｖｇｓは実線で示されるとおりとなる。

【0037】

このとき、パルスオフの後の振動により、時刻ｔ１で１周期後のゲート・ソース電圧、すなわちダンピング電圧（戻り電圧）Ｖｇｓ１が発生する。ここで、上述のとおり、時刻ｔ１におけるゲート・ソース電圧Ｖｇｓ１が所定のしきい値Ｖｔｈを超えないようにゲート抵抗Ｒｇの抵抗値を設定することにより、ＭＯＳＦＥＴ１２０が誤点弧を起こすことが抑制される。つまり、ゲート抵抗Ｒｇの抵抗値を調整することにより、ダンピング定数ζを調整できるため、結果として、ダンピング電圧（戻り電圧）Ｖｇｓ１の減衰率を制御することもできる。

【0038】

上記のような構成を備えることにより、実施例１によるスイッチングモジュール１００は、ドライバ回路１３０とＭＯＳＦＥＴ１２０との間を、ボンディングワイヤ１５０、１５２に加えてダンピング調整素子１４０を介して電気的に接続したため、ＭＯＳＦＥＴ１２０の交換や、あるいは使用する周波数を変更した場合に、ダンピング調整素子１４０のゲート抵抗Ｒｇによりゲート・ソース電圧のダンピング電圧（戻り電圧）Ｖｇｓ１を調整することができ、結果として、ＭＯＳＦＥＴとドライバ回路との接続回路においてダンピング電圧による誤作動が生じるのを抑制することができる。

【0039】

＜実施例２＞
一般に、ＭＯＳＦＥＴにおいては、ゲート電極Ｇとその他の電極（ドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓ）との間は酸化膜で絶縁されており、その酸化膜の静電容量により寄生容量が存在することが知られている。この寄生容量は、使用するＭＯＳＦＥＴの周波数との間で、その適用範囲が反比例する関係（すなわち、ＭＯＳＦＥＴの周波数が大きくなると寄生容量が小さい方が望ましい）にあり、このため、増幅器の設計においては、出力する周波数に合わせてこれに適したＭＯＳＦＥＴを選択することとなる。

【0040】

このとき、ＭＯＳＦＥＴを搭載したスイッチングモジュールの等価接続回路において、ドライバとＭＯＳＦＥＴとを接続するボンディングワイヤは浮遊インダクタンスＬｓと抵抗成分Ｒｓを有する。これら浮遊インダクタンスＬｓ及び抵抗成分Ｒｓは、上記した寄生容量のうちのゲート・ソース間容量Ｃｇｓとの間でＲＬＣ直列回路を形成して直列共振を生じることがあり、これに起因して回路に過剰な電流が流れてしまうという問題がある。

【0041】

図５は、実施例２によるスイッチングモジュールを高周波電源装置の増幅器に適用した際のモジュール近傍における等価接続回路を示す回路図である。ここで、実施例２によるスイッチングモジュール２００において、実施例１と同一あるいは同様の構成を備えるものについては、実施例１と同一の符号を付して再度の説明を省略する。

【0042】

図５に示すように、実施例２によるスイッチングモジュール２００において、基板１１０には、ＭＯＳＦＥＴ１２０と、ドライバ回路１３０と、が搭載されており、両者の間には、ダンピング調整素子２４０とボンディングワイヤ１５０、１５２とが電気的に接続配置されて、ドライバ回路１３０からＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路が形成されている。また、図５では、実施例１の場合と同様に、ＭＯＳＦＥＴ１２０に電圧入力ＶｉｎとアースＧＮＤを接続した場合を例示し、高周波電源装置の他の構成による等価接続回路については図示及び説明を省略する。

【0043】

図５に示すスイッチングモジュール２００において、ダンピング調整素子２４０は、ゲート抵抗ＲｇとゲートインダクタンスＬｇとが並列に接続されたＲＬ並列回路からなる振動抑制回路として構成されている。ここで、図５に示すゲート抵抗Ｒｇは、実施例１で用いたものと同様の構成のものが適用される。このような構成のダンピング調整素子２４０は、ゲート抵抗Ｒｇによるダンピング電圧を制御する機能に加えて、ゲートインダクタンスＬｇを通してＲＬ並列回路の共振周波数ω０（ω０＝Ｒｇ／Ｌｇ）より低い低周波数成分（直流分）の電流を後段のＭＯＳＦＥＴ１２０に流すとともに、ゲート抵抗Ｒｇを通してＲＬ並列回路の共振周波数ω０より高い高周波数成分をＭＯＳＦＥＴ１２０に流す機能を有する。

【0044】

すなわち、図５に示すダンピング調整素子２４０において、例えば、ゲートインダクタンスＬｇの巻数を変更することによりそのインダクタンス値が変化する。このとき、ドライバ回路１３０からＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路の共振周波数は上記のとおりゲート抵抗ＲｇとゲートインダクタンスＬｇとの関数で表されるため、ゲートインダクタンスＬｇのインダクタンス値が変化すると、接続回路の共振周波数も変化する。これにより、接続回路における共振周波数を自由に調整できるため、ドライバ回路１３０からＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路が構成するＲＬＣ直列回路における直列共振を抑制することができる。

【0045】

図６は、実施例２の変形例によるスイッチングモジュールを高周波電源装置の増幅器に適用した際のモジュール近傍における等価接続回路を示す回路図である。ここで、図５の場合と同様に、図６に示すスイッチングモジュール２００において、実施例１と同一あるいは同様の構成を備えるものについては、実施例１と同一の符号を付して再度の説明を省略する。

【0046】

図６に示す変形例において、ダンピング調整素子２４０´は、ゲート抵抗ＲｇとゲートキャパシタＣｇとが直列に接続されたＲＣ直列回路からなる振動抑制回路として構成されている。このようなＲＣ直列回路は、ボンディングワイヤ１５０、１５２に含まれる浮遊インダクタンスＬｓとともに振動吸収回路を構成する。ここで、図６に示すゲート抵抗Ｒｇについても、実施例１で用いたものと同様の構成のものが適用される。このような構成のダンピング調整素子２４０´は、ゲート抵抗Ｒｇによるダンピング電圧を制御する機能に加えて、ゲート抵抗Ｒｇの抵抗値とゲートキャパシタＣｇの静電容量値とに応じて、それぞれの素子の両端にかかる電圧が変化する機能を有する。

【0047】

すなわち、図６に示すダンピング調整素子２４０において、例えば、ゲートキャパシタＣｇの電極版の面積や間隔を変更することにより静電容量値が変化する。このとき、ドライバ回路１３０からＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路の共振周波数は、浮遊インダクタンスＬｓとゲートキャパシタＣｇとの関数で表されるため、ゲートキャパシタＣｇの静電容量値が変化すると、接続回路の共振周波数も変化する。これにより、図５に示した場合と同様に、接続回路における共振周波数を自由に調整できるため、ドライバ回路１３０からＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路が構成するＲＬＣ直列回路における直列共振を抑制することができる。

【0048】

上記のような構成を備えることにより、実施例２によるスイッチングモジュール２００は、ダンピング調整素子２４０、２４０´を、ゲート抵抗Ｒｇを内部に含む振動抑制回路として構成したことにより、ゲート抵抗Ｒｇと並列あるいは直列に配置されるゲートインダクタンスＬｇ又はゲートキャパシタＣｇの値を変化させることにより、ダンピング調整素子２４０、２４０´にゲート抵抗Ｒｇによるダンピング抵抗としての機能を持たせるとともに、ドライバ回路１３０からＭＯＳＦＥＴ１２０に至る接続回路における共振周波数を自在に調整する機能をも有することが可能となる。

【0049】

なお、上記した実施の形態及びこれらの変形例における記述は、本発明に係るスイッチングモジュールの一例であって、本発明は各実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形を行うことが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

【符号の説明】

【0050】

１００ スイッチングモジュール
１１０ 基板
１２０ ＭＯＳＦＥＴ
１３０ ドライバ回路
１４０ ダンピング調整素子
１４２ 金属部材
１４４ ベース部材
１４６ 抵抗体
１４８ 保護体
１５０、１５２ ボンディングワイヤ
２００ スイッチングモジュール
２４０、２４０´ ダンピング調整素子
Ｇ ゲート電極
Ｄ ドレイン電極
Ｓ ソース電極
Ｄｒ ドライバ
Ｒｇ ゲート抵抗
Ｌｇ ゲートインダクタンス
Ｃｇ ゲートキャパシタ
Ｖｇｓ ゲート・ソース電圧
Ｖｇｓ１ ダンピング電圧（戻り電圧）

【要約】

【課題】ＭＯＳＦＥＴを交換する、あるいは使用する周波数を変更した場合であっても、ＭＯＳＦＥＴとドライバ回路との接続回路においてダンピング電圧による誤作動が生じるのを抑制することができるスイッチングモジュールを提供する。
【解決手段】ＭＯＳＦＥＴと、このＭＯＳＦＥＴのゲート電極に駆動電圧を印加するドライバ回路と、を基板上に実装したスイッチングモジュールである。本発明によるスイッチングモジュールは、ドライバ回路が、ゲート電極との間にダンピング調整素子及びボンディングワイヤを介して、ＭＯＳＦＥＴと電気的に接続されている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】