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特開2023-168290インダクタにより冷却される電力段を有する電圧レギュレータモジュール
(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】P2023168290
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】インダクタにより冷却される電力段を有する電圧レギュレータモジュール
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20231116BHJP
H01L 25/00 20060101ALI20231116BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 Y
H01L25/00 B
H01L25/04 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023078385
(22)【出願日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】17/742,442
(32)【優先日】2022-05-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】516153409
【氏名又は名称】インフィニオン テクノロジーズ オーストリア アーゲー
【氏名又は名称原語表記】Ｉｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｕｓｔｒｉａ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓｓｔｒ． ２， Ａ－９５００ Ｖｉｌｌａｃｈ， Ａｕｓｔｒｉａ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】コク ヤウ チュア
(72)【発明者】
【氏名】ゲラルト ヨーゼフ デボイ
(72)【発明者】
【氏名】アンゲラ ケスラー
(72)【発明者】
【氏名】ケニス キン レオン
(72)【発明者】
【氏名】チー ヤン ウン
(72)【発明者】
【氏名】ルカ ペルーソ
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AS01
5H730AS05
5H730BB13
5H730DD04
5H730ZZ01
5H730ZZ07
5H730ZZ09
5H730ZZ12
5H730ZZ17
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電圧を調整するための改善された電圧レギュレータモジュール、その製造方法及び電子アセンブリを提供する。
【解決手段】電圧レギュレータモジュール１００は、電力入力端子１０２及び電圧レギュレータモジュールの同じ側の電力出力端子１０４と、第１の電力段１０８と、第１の金属クリップ１２０と、を含む。第１の電力段は、電力入力端子から入力電圧を受信し、第１の電力段のスイッチノード１１０において相電流を出力し、磁気コア１１４内に埋設される垂直導体１１３を有するインダクタ１１２を含む。垂直導体は、スイッチノードに電気的に接続されている第１の端１１６と、第１の端の反対側の第２の端１１８と、を有する。第１の金属クリップは、垂直導体の第２の端を電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、電圧レギュレータモジュールの同じ側において、電圧レギュレータモジュールに／から供給される。
【選択図】図２
【解決手段】電圧レギュレータモジュール１００は、電力入力端子１０２及び電圧レギュレータモジュールの同じ側の電力出力端子１０４と、第１の電力段１０８と、第１の金属クリップ１２０と、を含む。第１の電力段は、電力入力端子から入力電圧を受信し、第１の電力段のスイッチノード１１０において相電流を出力し、磁気コア１１４内に埋設される垂直導体１１３を有するインダクタ１１２を含む。垂直導体は、スイッチノードに電気的に接続されている第１の端１１６と、第１の端の反対側の第２の端１１８と、を有する。第１の金属クリップは、垂直導体の第２の端を電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、電圧レギュレータモジュールの同じ側において、電圧レギュレータモジュールに／から供給される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電圧レギュレータモジュールであって、前記電圧レギュレータモジュールは、
電力入力端子と、
前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子と同じ側の電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、前記電圧レギュレータモジュールの前記同じ側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電圧レギュレータモジュール。
電力入力端子と、
前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子と同じ側の電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、前記電圧レギュレータモジュールの前記同じ側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電圧レギュレータモジュール。
【請求項2】
前記第１の電力段の電力スイッチは、基板に取り付けられるかまたは前記基板内に埋設され、前記スイッチノードに直列に電気的に接続され、前記基板の金属導体は、前記スイッチノードを前記インダクタの前記垂直導体の前記第１の端に電気的に接続する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項3】
前記第１の電力段の前記電力スイッチは、
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子に電気的に接続されているドレイン端子および前記スイッチノードに電気的に接続されているソース端子を有する第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
前記スイッチノードに電気的に接続されているドレイン端子および前記電圧レギュレータモジュールのグラウンド端子に電気的に接続されているソース端子を有する第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
を含み、
前記金属導体は、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子を前記インダクタの前記垂直導体の前記第１の端に電気的に接続する、
請求項２に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子に電気的に接続されているドレイン端子および前記スイッチノードに電気的に接続されているソース端子を有する第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
前記スイッチノードに電気的に接続されているドレイン端子および前記電圧レギュレータモジュールのグラウンド端子に電気的に接続されているソース端子を有する第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
を含み、
前記金属導体は、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子を前記インダクタの前記垂直導体の前記第１の端に電気的に接続する、
請求項２に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項4】
前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイおよび前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイは、両方とも垂直デバイスであり、
前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子の両方は、前記インダクタから離れる方を向き、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子は、前記インダクタの方を向く、
請求項３に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子の両方は、前記インダクタから離れる方を向き、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子は、前記インダクタの方を向く、
請求項３に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項5】
前記電圧レギュレータモジュールは、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子に近接して前記基板に取り付けられるかまたは前記基板内に埋設される１つまたは複数の入力コンデンサをさらに備える、
請求項３に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項３に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項6】
前記電圧レギュレータモジュールは、第２の電力段をさらに備え、前記第２の電力段は、前記電力入力端子から前記入力電圧を受信し、前記第２の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、
前記第２の電力段は、前記第１の電力段の前記インダクタの前記垂直導体と同じかまたは異なる磁気コア内に埋設される垂直導体を有する第２のインダクタを含み、
前記第２の電力段の前記第２のインダクタの前記垂直導体は、前記第２の電力段の前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記第２のインダクタの前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、前記第１の電力段によって出力される前記相電流および前記第２の電力段によって出力される前記相電流は、前記第１の金属クリップによって結合される、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第２の電力段は、前記第１の電力段の前記インダクタの前記垂直導体と同じかまたは異なる磁気コア内に埋設される垂直導体を有する第２のインダクタを含み、
前記第２の電力段の前記第２のインダクタの前記垂直導体は、前記第２の電力段の前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記第２のインダクタの前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、前記第１の電力段によって出力される前記相電流および前記第２の電力段によって出力される前記相電流は、前記第１の金属クリップによって結合される、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項7】
前記第１の金属クリップは、前記第１の電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記第１の電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項8】
前記電圧レギュレータモジュールは、前記電力入力端子に電気的に接続されている第２の金属クリップをさらに備え、
前記第２の金属クリップは、前記電力入力端子から離れて延在する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第２の金属クリップは、前記電力入力端子から離れて延在する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項9】
前記第２の金属クリップは、前記電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
請求項８に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項８に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項10】
前記電圧レギュレータモジュールは、前記電圧レギュレータモジュールのグラウンド端子に電気的に接続されている第２の金属クリップをさらに備え、
前記第２の金属クリップは、前記グラウンド端子から離れて延在する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第２の金属クリップは、前記グラウンド端子から離れて延在する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項11】
前記第２の金属クリップは、前記電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
請求項１０に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１０に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項12】
前記電圧レギュレータモジュールは、前記第１の電力段から離れる方を向く前記第１の金属クリップの側において前記第１の金属クリップに熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項13】
前記第１の金属クリップは、
前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端に接続され、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側をカバーする第１の部分と、
前記第１の部分を前記電力出力端子に電気的に接続し、前記磁気コアの第１の側面をカバーする第２の部分と、
を備え、
前記第１の金属クリップの前記第２の部分は、前記電力出力端子に接続されている、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端に接続され、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側をカバーする第１の部分と、
前記第１の部分を前記電力出力端子に電気的に接続し、前記磁気コアの第１の側面をカバーする第２の部分と、
を備え、
前記第１の金属クリップの前記第２の部分は、前記電力出力端子に接続されている、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項14】
前記第１の金属クリップは、前記第１の部分の、前記第２の部分とは反対端から延在し、前記第１の側面の反対側の前記磁気コアの第２の側面をカバーする第３の部分を備える、
請求項１３に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１３に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項15】
前記第１の金属クリップは、Ｕ字型を有し、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側と、前記磁気コアの第１の側面と、前記第１の側面の反対側の前記磁気コアの第２の側面と、をカバーする、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項16】
前記第１の金属クリップは、前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端に接続され、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側をカバーする平面部分を備え、
前記電圧レギュレータモジュールは、前記磁気コアの前記第１の側から離れる方を向く前記第１の金属クリップの前記平面部分の側に熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記電圧レギュレータモジュールは、前記磁気コアの前記第１の側から離れる方を向く前記第１の金属クリップの前記平面部分の側に熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項17】
前記インダクタの前記垂直導体は、前記スイッチノードと前記第１の金属クリップとの間に延在する縦軸を有する円柱または立方体の形状を有する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項18】
前記スイッチノードは、前記インダクタと、前記第１の電力段の少なくとも１つの電力スイッチと、の間に配置され、
前記少なくとも１つの電力スイッチは、前記スイッチノードと、前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子および前記電力出力端子が配置される側と、の間に配置される、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記少なくとも１つの電力スイッチは、前記スイッチノードと、前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子および前記電力出力端子が配置される側と、の間に配置される、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項19】
前記第１の金属クリップは、前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端を受け入れるようなサイズおよび形状の開口を有する、
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項20】
前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端は、はんだまたは導電性接着剤によって前記第１の金属クリップ内の前記開口内に固定される、
請求項１９に記載の電圧レギュレータモジュール。
請求項１９に記載の電圧レギュレータモジュール。
【請求項21】
回路基板と、
前記回路基板に実装されるプロセッサ基板と、
前記プロセッサ基板に実装されるプロセッサと、
前記回路基板に実装され、前記プロセッサに電力を供給するように構成される電圧レギュレータモジュールと、
を備える電子アセンブリであって、
前記電圧レギュレータモジュールは、
前記回路基板の第１の側に取り付けられる電力入力端子と、
前記回路基板の、前記電力入力端子と同じ前記第１の側に取り付けられる電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に接続するので、電力は、前記回路基板の前記同じ第１の側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電子アセンブリ。
前記回路基板に実装されるプロセッサ基板と、
前記プロセッサ基板に実装されるプロセッサと、
前記回路基板に実装され、前記プロセッサに電力を供給するように構成される電圧レギュレータモジュールと、
を備える電子アセンブリであって、
前記電圧レギュレータモジュールは、
前記回路基板の第１の側に取り付けられる電力入力端子と、
前記回路基板の、前記電力入力端子と同じ前記第１の側に取り付けられる電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に接続するので、電力は、前記回路基板の前記同じ第１の側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電子アセンブリ。
【請求項22】
前記第１の電力段の電力スイッチは、別の基板内に埋設されるかまたは前記別の基板に実装され、
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子および前記電力出力端子は、前記回路基板を向く前記別の基板の同じ側に配置される、
請求項２１に記載の電子アセンブリ。
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子および前記電力出力端子は、前記回路基板を向く前記別の基板の同じ側に配置される、
請求項２１に記載の電子アセンブリ。
【請求項23】
前記電圧レギュレータモジュールおよび前記プロセッサ基板は、前記回路基板の反対側に実装され、前記電圧レギュレータモジュールおよび前記プロセッサ基板は、互いに少なくとも部分的に垂直に重なる、
請求項２１に記載の電子アセンブリ。
請求項２１に記載の電子アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電圧レギュレータモジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
可変かつ減少する負荷の点電圧と組み合わせた現在のプロセッサの電力需要を増加させることは、負荷電流を非常に高いレベルに至らせ、１０００Ａ以上の電流ピークは、一般的になった。加えて、負荷の急増、特に、負荷電流の急増に対する動的要求は、対処するのが非常に困難である。追加の計算を実行する現在のプロセッサの能力は、主に熱的に制限されるので、プロセッサに対するインタフェースでの電圧の正確な調整は、ますます重要になる。入力電圧の二乗に基本的に比例するプロセッサの電力損失を伴い、壊滅的なプロセッサの故障の閾値の近くまで入力電圧が低下すると、プロセッサは、より冷却されて動作し、追加の計算タスクを実行することができ、正確な電圧制御をさらに重要にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
したがって、プロセッサに対するインタフェースでの電圧を調整するための改善された電圧レギュレータモジュールの要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
電圧レギュレータモジュールの一実施形態によれば、電圧レギュレータモジュールは、電力入力端子と、電圧レギュレータモジュールの、電力入力端子と同じ側の電力出力端子と、第１の電力段と、第１の金属クリップと、を備え、第１の電力段は、電力入力端子から入力電圧を受信し、第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、垂直導体は、スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、第１の端の反対側の第２の端と、を有し、第１の金属クリップは、垂直導体の第２の端を電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、電圧レギュレータモジュールの同じ側において、電圧レギュレータモジュールに／から供給される。
【0005】
電子アセンブリの一実施形態によれば、電子アセンブリは、プロセッサ基板と、プロセッサ基板上に実装されるプロセッサと、プロセッサ基板上に実装され、プロセッサに電力を供給するように構成される電圧レギュレータモジュールと、を備え、電圧レギュレータモジュールは、プロセッサ基板の第１の側に取り付けられる電力入力端子と、プロセッサ基板の、電力入力端子と同じ側に取り付けられる電力出力端子と、第１の電力段と、第１の金属クリップと、を備え、第１の電力段は、電力入力端子から入力電圧を受信し、第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、垂直導体は、プロセッサ基板を向き、スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、プロセッサ基板から離れる方を向く第２の端と、を有し、第１の金属クリップは、垂直導体の第２の端を電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、プロセッサ基板の同じ側において、電圧レギュレータモジュールに／から供給される。
【0006】
当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ると、追加の特徴および利点を認識するものである。
【0007】
図面の要素は、必ずしも、互いに対して一定の比率ではない。類似の参照符号は、対応する類似の部分を示す。さまざまな図示の実施形態の特徴は、特に各々を除外しない限り、組み合わせることができる。実施形態は、図面において描写され、説明において詳述される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】電圧レギュレータモジュールの一実施形態の側面斜視図を示す。
【図6】電圧レギュレータモジュールの平面図を示す。
【図7】他の実施形態に従う電圧レギュレータモジュールの断面図を示す。
【図8】他の実施形態に従う電圧レギュレータモジュールの断面図を示す。
【図9】電圧レギュレータモジュールの少なくとも１つを含む電子アセンブリの一実施形態の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本願明細書において記載されている実施形態は、電圧レギュレータモジュールの同じ側の入力端子および出力端子を有する電圧レギュレータモジュールを提供する。磁気コア内に埋設されるインダクタは、電圧レギュレータモジュール内に含まれる電力段のスイッチノードに電気的に接続されている第１の端を有する。金属クリップは、インダクタの反対端を電圧レギュレータモジュールの電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、電圧レギュレータモジュールの同じ側に、電圧レギュレータモジュールへ／から供給される。インダクタは、有効な冷却および最小の寄生インダクタンスを有する低オームの電流経路を提供する。出力電流は、電圧レギュレータモジュールの第２のインタフェースで電力段から出力され、低オームの経路によって、入力端子および出力端子との第１のインタフェースに送られる。複数の電力段は、電圧レギュレータモジュール内に含まれ、負荷の出力電圧を調整するための多相構成を形成してもよい。
【0010】
次に、図面を参照しながら、電圧レギュレータモジュール、電圧レギュレータモジュールの製造方法および電圧レギュレータモジュールを含む電子アセンブリの例示的な実施形態が記載されている。
【0011】
図１は、電圧レギュレータモジュール１００の一実施形態の側面斜視図を示す。図２は、図１のＡ－Ａ’線に沿った電圧レギュレータモジュール１００の断面図を、電流フローの重ね合せとともに示す。図３は、図１の配向に対して９０°回転させ、金属クリップを有さない電圧レギュレータモジュール１００の側面斜視図を示す。図４は、金属クリップを有する以外、図３と同じ電圧レギュレータモジュール１００の側面斜視図を示す。図５は、図２と同じ電圧レギュレータモジュール１００の断面図を、温度の重ね合せとともに示す。図６は、電圧レギュレータモジュール１００の平面図を示す。
【0012】
電圧レギュレータモジュール１００は、電力入力端子１０２と、電圧レギュレータモジュール１００の、電力入力端子１０２と同じ側１０６の電力出力端子１０４と、を含む。したがって、電力は、電圧レギュレータモジュール１００の同じ側１０６において、電圧レギュレータモジュール１００に／から供給される。
【0013】
電圧レギュレータモジュール１００はまた、少なくとも１つの電力段１０８を含む。電力段１０８は、電力入力端子１０２から入力電圧「Ｖｉｎ」を受信し、電力段１０８のスイッチノード「ＳＷ」１１０において相電流「Ｉｐｈ」を出力する。
【0014】
第１の電力段１０８は、磁気コア１１４内に埋設されるＣｕ（銅）のロッドのような垂直導体１１３を有するインダクタ１１２を含む。垂直導体１１３は、スイッチノード１１０に電気的に接続されている第１の端１１６と、第１の端１１６の反対側の第２の端１１８と、を有する。
【0015】
金属クリップ１２０は、インダクタ１１２の垂直導体１１３の第２の端１１８を電力出力端子１０４に電気的に接続するので、電力は、モジュール１００の同じ側１０６において、電圧レギュレータモジュール１００に／から供給される。金属クリップ１２０は、Ｃｕまたは他の任意の金属または金属合金を備えてもよい。
【0016】
金属クリップ１２０は、Ｕ字型を有してもよく、スイッチノード１１０から離れる方を向く磁気コア１１４の上側１２２、磁気コア１１４の第１の側面１２４および第１の側面１２４の反対側の磁気コア１１４の第２の側面１２６をカバーしてもよい。
【0017】
金属クリップ１２０は、インダクタ１１２の垂直導体１１３の第２の端１１８に接続されかつ磁気コア１１４の上側１２２をカバーする第１の部分１２８と、金属クリップ１２０の第１の部分１２８を電力出力端子１０４に電気的に接続しかつ磁気コア１１４の第１の側面１２４をカバーする第２の部分１３０と、を有してもよい。金属クリップ１２０はまた、第３の部分１３２を有してもよく、第３の部分１３２は、第１の部分１２８の、第２の部分１３０とは反対端から延在し、第１の側面１２４の反対側の磁気コア１１４の第２の側面１２６をカバーする。金属クリップ１２０の第１の部分１２８、第２の部分１３０および第３の部分１３２は、単一の隣接するユニットとして、例えば、スタンピング、ベンディングなどによって形成されてもよい。
【0018】
インダクタ１１２の垂直導体１１３の第２の端１１８に接続されている金属クリップ１２０の第１の部分１２８は、平らでもよい。ヒートシンク１３４は、金属クリップ１２０の第１の部分１２８の平面側１３６に熱的に接触してもよく、平面側１３６は、磁気コア１１４の上側１２２から離れる方を向く。ヒートシンク１３４は、空冷式でもよいし、または、液体冷却されてもよい。ヒートシンク１３４は、斜視図または平面図には示されず、金属クリップ１２０の遮られない視界を提供する。
【0019】
インダクタ１１２の垂直導体１１３は、スイッチノード１１０と金属クリップ１２０との間に延在する縦軸「Ｌ＿ａｘｉｓ」を有する円柱または立方体の形状を有してもよい。金属クリップ１２０は、垂直導体１１３の第２の端１１８を受け入れるようなサイズおよび形状の開口１３８を有してもよい。垂直導体１１３の第２の端１１８は、はんだ、導電性接着剤、クリップなどのような固定材料１４０によって、金属クリップ１２０内の開口１３８内に固定されてもよい。図６の右側は、固定材料１４０＿２で充填される金属クリップ１２０内の開口１３８＿２を示す。図６の左側は、固定材料１４０で充填される前の金属クリップ１２０内の他の開口１３８を示し、金属クリップ１２０内の開口１３８によって受け入れられている垂直導体１１３の第２の端１１８を示す。
【0020】
インダクタ１１２は、冷却および最小の寄生インダクタンスを有する低オームの電流経路を提供する。電力段１０８のスイッチノード１１０から電圧レギュレータモジュール１００の電力出力端子１０４への主な電流フローＩｐｈは、インダクタ１１２および金属クリップ１２０を通る。主な電流フローＩｐｈは、上方への垂直成分Ｉｐｈ１、横成分Ｉｐｈ２および下方への垂直成分Ｉｐｈ３を含む。上方への垂直成分Ｉｐｈ１は、長手方向のインダクタ軸Ｌ＿ａｘｉｓに沿って、インダクタ１１２の垂直導体１１３を通り、インダクタ軸Ｌ＿ａｘｉｓは、電力入力端子１０２および電力出力端子１０４を有する電圧レギュレータモジュール１００の側１０６に対して約９０°（度）の角度である。横成分Ｉｐｈ２は、金属クリップ１２０の第１の部分１２８を通る。下方への垂直成分Ｉｐｈ３は、金属クリップ１２０の第２の部分１３０を通る。
【0021】
電圧レギュレータモジュール１００のスイッチノード１１０は、インダクタ１１２と電力段１０８の少なくとも１つの電力スイッチ１４２、１４４との間に配置されてもよい。１つまたは複数の電力スイッチ１４２、１４４は、スイッチノード１１０と電力入力端子１０２および電力出力端子１０４が配置される電圧レギュレータモジュール１００の側１０６との間に配置されてもよい。金属クリップ１２０は、電力段１０８をカバーし、インダクタ１１２および電力段１０８の電力スイッチ１４２、１４４のための電磁シールドを形成してもよい。例えば、金属クリップ１２０は、例えば、電力段１０８内に含まれる電力スイッチ１４２、１４４のスイッチングからの電磁放射を電位的に（ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ）妨害するためのファラデーケージとして構成されてもよい。
【0022】
電力段１０８の電力スイッチ１４２、１４４は、基板１４６に取り付けられてもよいかまたは基板１４６内に埋設されてもよく、スイッチノード１１０に直列に電気的に接続されてもよい。ドライバ、コントローラ、電圧および／または電流検知素子などのような追加の要素は、基板１４６に取り付けられてもよいかまたは基板１４６内に埋設されてもよい。１つの構成において、電力スイッチ１４２、１４４は、スイッチノード１１０にハーフブリッジ構成で接続され、第１の電力スイッチ１４２は、制御スイッチとして作用するハイサイドスイッチであり、第２のスイッチ１４４は、同期整流スイッチとして作用するローサイドスイッチである。回路は、入力電圧を受信し、電力段１０８のスイッチノード１１０においてインダクタ１１２に結合されている同期バックコンバータを形成してもよい。
【0023】
基板１４６の金属導体１４８は、スイッチノード１１０をインダクタ１１２の垂直導体１１３の第１の端１１６に接続してもよい。垂直導体１１３の第１の端１１６は、例えば、はんだまたは導電性接着剤のような結合材料１４７によって、金属導体１４８に取り付けられてもよい。基板１４６は、例えば、多層ＰＣＢ（印刷回路基板）でもよい。多層ＰＣＢは、パターン化されたメタライゼーション層１４９および相互接続ビア１５０を含んでもよい。多層ＰＣＢは、他の基板１５２に取り付けられてもよく、他の基板１５２もまた、１つまたは複数のパターン化されたメタライゼーション層１５４および相互接続ビア１５６を有してもよい。追加の基板１５２は、システムボード、例えば、マザーボードまたは複数のプロセッサを有する電子アセンブリのアクセラレータカード、または、インターポーザ、例えば、この種のシステムボードに取り付ける成形された相互接続基板でもよい。電力段１０８は、システムプロセッサ（図１Ａおよび図１Ｂには示されない）の１つまたは複数に電流を提供する。
【0024】
電圧レギュレータモジュール１００の電力入力端子１０２および電力出力端子１０４は、追加の基板１５２の底側１０６に配置されてもよい。追加の基板１５２の底側１０６は、グラウンド「ＧＮＤ」端子１５８、Ｉ／Ｏ（入出力）端子１６０などのような追加の端子を含んでもよい。金属クリップ１２０は、金属クリップ１２０の一端または両端において、追加の基板１５２の上側１６２に取り付けられてもよい。１つまたは複数の出力コンデンサ１６４は、金属クリップ１２０と追加の基板１５２との間の接触点１６６に近接して、追加の基板１５２の上側１６２に取り付けられてもよい。１つまたは複数の入力コンデンサ１６８は、電力スイッチ１４２、１４４を有する基板１４６に取り付けられてもよい。追加の基板１５２を通る電流流路は、図１および図２に示すように、大部分は垂直でもよい。これは、垂直インダクタ１１２および金属クリップ１２０と組み合わせて、最小の寄生インダクタンスを有する低オームの電流経路を生ずる。
【0025】
図５に、スイッチノードＳＷ熱流路、入力ノードＶｉｎ熱流路および基板熱流路が示される。いくつかの場合において、ヒートシンク１３４は、シリコーン系または合成系の熱化合物またはグリースのような電気絶縁性である熱伝導材料１７０によって、金属クリップ１２０から電気的に絶縁されてもよい。電力スイッチ１４２、１４４は、スイッチノード１１０をインダクタ１１２に結合する金属クリップ１２０を通して冷却されるとともに、インダクタ１１２を通してヒートシンク１３４の方に冷却され、ヒートシンク１３４は、電圧レギュレータモジュール１００の、電力入力端子１０２および電力出力端子１０４を有する側とは反対側に取り付けられている。第２の熱流路は、追加の基板１５２の方に下方に提供される。入力ノードＶｉｎは、第２の金属クリップ１７２を通してヒートシンク１３４の方に冷却される。
【0026】
第２の金属クリップ１７２は、電力入力端子１０２に電気的に接続されている。第１の金属クリップ１２０の第２の部分１３０が電力出力端子１０４から離れて延在するのと同じように、第２の金属クリップ１７２は、電力入力端子１０２から離れて延在するが、電圧レギュレータモジュール１００の、（第１の金属クリップ１２０の第２の部分１３０とは）反対側に存在する。さらに具体的には、第２の金属クリップ１７２は、Ｕ字型の（銅）クリップでもよく、金属クリップ１２０から電気的に絶縁され、電力入力端子１０２から金属クリップ１２０の第１の部分１２８の平面までの第１の平面に延在し、金属クリップ１２０の第１の部分１２８の平面に対して実質的に同一平面上である第２の平面に延在し、かつ、金属クリップ１２０の第１の部分１２８の平面から入力コンデンサ１６８までの第３の平面に延在する。入力コンデンサ１６８は、基板１４６に取り付けられてもよいかまたは基板１４６内に埋設されてもよい。第１の平面および第３の平面は、互いに対して、かつ、金属クリップ１２０の第２の部分１３０の平面に対して実質的に平行でもよい。したがって、第２の金属クリップ１７２は、電力入力端子１０２から第２の平面を介して入力コンデンサ１６８まで電流を伝導してもよい。これにより、熱は、第２の平面に取り付けられるヒートシンクへ導かれてもよく、それにより、電力入力端子１０２を効果的に冷却する。その代わりに、第２の金属クリップ１７２は、電圧レギュレータモジュール１００のグラウンド端子１５８に電気的に接続されてもよく、グラウンド端子１５８から離れて延在してもよい。いずれの（ＶｉｎまたはＧＮＤ）構成においても、第１の金属クリップ１２０の代わりに第２の金属クリップ１７２は、電力段１０８をカバーし、インダクタ１１２および電力段１０８の電力スイッチ１４２、１４４のための電磁シールドを形成してもよい。例えば、第２の金属クリップ１７２は、例えば、電力段１０８内に含まれる電力スイッチ１４２、１４４のスイッチングからの電磁放射を電位的に妨害するためのファラデーケージとして構成されてもよい。
【0027】
図３に示すように、電圧レギュレータモジュール１００は、第１の電力段１０８に類似であるかまたは同一である第２の電力段１０８＿２を含んでもよい。第１の電力段１０８の対応する構成要素に類似であるかまたは同一である第２の電力段１０８＿２の任意の構成要素は、類似または同一の性質を示す「＿２」とラベル付けされる。図示例では、電圧レギュレータモジュール１００は、２つの同期バックコンバータ回路と、互いに電気的に結合されない２つの単相のインダクタ１１２、１１２＿２と、を有する。両方の電力段１０８、１０８＿２は、同じ入力電圧Ｖｉｎを受信する。金属クリップ１２０は、両方の位相の出力電流を合体し、合計電流を、電力入力端子１０２および電力出力端子１０４とのモジュールインタフェースに供給する。
【0028】
より詳しくは、第２の電力段１０８＿２は、電力入力端子１０２から入力電圧Ｖｉｎを受信し、第２の電力段１０８＿２のスイッチノード１１０＿２において相電流を出力する。第２の電力段１０８＿２は、第１の電力段１０８のインダクタ１１２の垂直導体１１３と同じかまたは異なる磁気コア１１４＿２内に埋設される垂直導体１１３＿２を有するインダクタ１１２＿２を含む。第２の電力段１０８＿２のインダクタ１１２＿２の垂直導体１１３＿２は、第２の電力段１０８＿２のスイッチノード１１０＿２に電気的に接続されている第１の端（図示せず）および第１の端の反対側の第２の端１１８＿２を有する。金属クリップ１２０は、第２の垂直導体１１３＿２の第２の端１１８＿２を電力出力端子１０４に電気的に接続するので、電圧レギュレータモジュール１００の第１の電力段１０８によって出力される相電流および第２の電力段１０８＿２によって出力される相電流は、金属クリップ１２０によって結合される。入力電流経路「Ｉｉｎ」は、図３に示される。
【0029】
図３において、磁気コア１１４、１１４＿２は、単相使用のために示される。しかしながら、その代わりに、磁気素子は、２つの別々のハーフブリッジ回路に取り付けられている結合するインダクタを備えてもよい。この場合、少なくとも２つの垂直導体は、共通の磁気コアを貫通する。これらの２つの垂直導体は、２つの独立したハーフブリッジ回路に電気的に結合されてもよく、２つの独立したハーフブリッジ回路は、互いに１８０°の位相移動で動作し、結合インダクタの十分な利点を有しうる。出力電流は、合体され、各電力段１０８、１０８＿２を囲み、電磁シールドを提供する金属クリップ１２０により、電力入力端子１０２および電力出力端子１０４とのインタフェースに戻される。いくつかの場合において、金属クリップ１２０の電流経路は、磁気コア材料の外側に位置してもよく、したがって、磁束を発生させない。その代わりに、金属クリップ１２０のこの部分は、インダクタ１１２の磁気コア材料１１４内に埋設されてもよい。
【0030】
図７は、他の実施形態に従う電圧レギュレータモジュール１００の断面図を示す。金属クリップ１２０および追加の基板１５２は、少なくとも４つの側で電圧レギュレータモジュール１００の各電力段１０８、１０８＿２を包囲するエンクロージャを形成してもよい。例えば、図７では、金属クリップ１２０および追加の基板１５２は、上側および底側ならびに２つの反対の側面で各電力段１０８、１０８＿２を集合的に包囲する。エンクロージャ内の開空間１７４は、シリコーン系または合成系の熱化合物またはグリース、埋め込み用樹脂、ゲルなどのような熱伝導材料１７６で充填されてもよい。
【0031】
図８は、他の実施形態に従う電圧レギュレータモジュール１００の断面図を示す。電力段１０８の電力スイッチ１４２、１４４は、電圧レギュレータモジュール１００の電力入力端子１０２に電気的に接続されているドレイン端子「ＤＨ」およびスイッチノード１１０に電気的に接続されているソース端子「ＳＨ」を有するハイサイドＳｉまたはＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴダイ２００と、スイッチノード１１０に電気的に接続されているドレイン端子「ＤＬ」および電圧レギュレータモジュール１００のグラウンド端子１５８に電気的に接続されているソース端子「ＳＬ」を有するローサイドＳｉまたはＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴダイ２０２と、を含んでもよい。基板１４６の金属導体１４８は、ハイサイドパワーＭＯＳＦＥＴダイ２００のソース端子ＳＨおよびローサイドパワーＭＯＳＦＥＴダイ２０２のドレイン端子ＤＬを、インダクタ１１２の垂直導体１１３の第１の端１１６に、ハーフブリッジ構成で電気的に接続する。ハイサイドおよびローサイドパワー電力ＭＯＳＦＥＴダイ２００、２０２のゲート端子は、図８には示されない。金属クリップ１２０は、出力電位Ｖｏｕｔにおいてであり、出力電位Ｖｏｕｔは、電圧レギュレータモジュール１００の出力電圧に対応する。
【0032】
電力スイッチ１４２、１４４は、垂直電力ＭＯＳＦＥＴ素子として示され、各ダイ２００、２０２のソース端子ＳＨ、ＳＬおよびドレイン端子ＤＨ、ＤＬは、ダイ２００、２０２の両側に配置されている。ハイサイドパワーＭＯＳＦＥＴ２００のドレイン端子ＤＨおよびローサイドパワーＭＯＳＦＥＴダイ２０２のソース端子ＳＬは、インダクタ１１２から離れる方を向き、一方、ハイサイドパワーＭＯＳＦＥＴダイ２００のソース端子ＳＨおよびローサイドパワーＭＯＳＦＥＴダイのドレイン端子ＤＬは、インダクタ１１２の方を向き、電流再分布を最小化し、寄生インダクタンスを回避する。共通のスイッチノード１１０を有する垂直デバイス２００、２０２は、チップ埋め込み技術、露出端子を有するＰＱＦＮ（ｐｏｗｅｒ ｑｕａｄ ｆｌａｔ ｎｏ－ｌｅａｄ）パッケージなどを用いて実装されてもよい。チップ埋め込みは、最小の厚さ、低重量および良好な熱インタフェースを形成する。その代わりに、電力スイッチ１４２、１４４は、電圧レギュレータモジュール１００の電力入出力インタフェースの下で、マザーボードに実装されてもよい。しかしながら、これらは、単なる例である。
【0033】
ＧａＮ ＨＥＭＴ（高電子移動トランジスタ）のような横方向パワーデバイスの場合、各ダイ２００、２０２のソース端子ＳＨ、ＳＬおよびドレイン端子ＤＨ、ＤＬは、ダイ２００、２０２の同じ側に配置されている。その代わりに、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような他のタイプのパワートランジスタダイが用いられてもよい。いずれの場合においても、電力スイッチ１４２、１４４を有する基板１４６のパターン化されたメタライゼーション層１４９および相互接続ビア１５０は、垂直または横方向のパワー半導体ダイ２００、２０２に対する電気接続に適応するように設計されてもよい。
【0034】
図８において、基板１４６内の入力（Ｖｉｎ）電位、出力（Ｖｏｕｔ）電位およびグラウンド（ＧＮＤ）電位は、ラベル付けされるが、追加の基板１５２は示されない。したがって、電圧レギュレータモジュール１００の電力入力端子１０２、電力出力端子１０４およびグラウンド端子１５８は、図８には示されない。
【0035】
例えば、図８に示すように、金属クリップ１２０が、電力スイッチ１４２、１４４を有する基板１４６に取り付けられてもよいので、その代わりに、追加の基板１５２は、電圧レギュレータモジュール１００から省略されてもよい。この場合、電圧レギュレータモジュール１００の電力入力端子１０２、電力出力端子１０４およびグラウンド端子１５８は、電力スイッチ１４２、１４４を有する基板１４６の底側２０４に配置されてもよい。露出したＶｉｎ、ＶｏｕｔおよびＧＮＤ端子のエンドポイントは、断面の位置のため、図８には示されない。また、図８に示すように、電力段１０８のための入力コンデンサ１６８および出力コンデンサ１６４は、電力スイッチ１４２、１４４を有する基板１４６内に埋設されてもよい。電圧レギュレータモジュール１００の入力コンデンサ１６８は、ハイサイドパワーＭＯＳＦＥＴダイ２００のドレイン端子ＤＨに近接してもよい。電圧レギュレータモジュール１００の出力コンデンサ１６４は、ローサイドパワーＭＯＳＦＥＴダイ２０２のソース端子ＳＬに近接してもよい。
【0036】
図９は、電圧レギュレータモジュール１００の少なくとも１つを含む電子アセンブリ３００の一実施形態を示す。電子アセンブリ３００はまた、回路基板３０２、例えば、ＰＣＢマザーボード、回路基板３０２に実装される複数のプロセッサ基板３０４および各プロセッサ基板３０４に実装されるプロセッサ（チップ）ダイ３０６を含む。各プロセッサ基板３０４は、直接取り付けによって、または、ソケットのようなインターポーザ３０８を通して回路基板３０２に実装されてもよい。回路基板３０２は、図１から図７に示される追加の基板１５２でもよいか、または、追加の基板１５２がインターポーザである場合、別々のシステムボードでもよい。
【0037】
各電圧レギュレータモジュール１００は、回路基板３０２に実装され、電力をプロセッサ３０６の１つまたは複数に提供する。本願明細書において上述したように、各電圧レギュレータモジュール１００は、回路基板３０２の第１の側３１０に取り付けられた電力入力端子１０２と、回路基板３０２の、電力入力端子１０２と同じ第１の側３１０に取り付けられた電力出力端子１０４と、を含む。各電圧レギュレータモジュール１００の少なくとも１つの電力段１０８は、電力入力端子１０２から入力電圧を受信し、電力段１０８のスイッチノード１１０において相電流を出力する。各電圧レギュレータの電力段１０８は、磁気コア１１４内に埋設される垂直導体１１３を有するインダクタ１１２を含む。インダクタ１１２の垂直導体１１３は、スイッチノード１１０に電気的に接続されている第１の端１１６と、第１の端の反対側の第２の端１１８と、を有する。金属クリップ１２０は、インダクタ１１２の垂直導体１１３の第２の端１１８を電力出力端子１０４に接続するので、電力は、回路基板３０２の同じ第１の側３１０において、対応する電圧レギュレータモジュール１００に／から供給される。
【0038】
各電圧レギュレータ電力段１０８の電力スイッチ１４２、１４４は、別の基板１４６／１５２内に埋設されるかまたは別の基板１４６／１５２に実装されるので、対応する電圧レギュレータモジュール１００の電力入力端子１０２および電力出力端子１０４は、回路基板３０２を向く別の基板１４６／１５２の同じ側１０６／２０４に配置される。電圧レギュレータモジュール１００およびプロセッサ基板３０４は、回路基板３０２の反対側３１０、３１２に実装されてもよい。各電圧レギュレータモジュール１００およびプロセッサ基板３０４の１つまたは複数は、互いに少なくとも部分的に垂直に重なってもよい。その代わりに、電圧レギュレータモジュール１００およびプロセッサ基板３０４は、回路基板３０２の同じ側３１０／３１２に実装されてもよく、例えば、オープンアクセラレータモジュールカードのようなアクセラレーションカード上で互いに並んで位置決めされてもよい。
【0039】
両方の実装構成において、入力電力、出力電力およびグラウンドは、各電圧レギュレータモジュール１００の同じ側１０６／２０４に供給される。例えば、図２および図８に示すように、入力電流は、第１の電力スイッチ１４２を通り金属導体１４８まで垂直に流れ、金属導体１４８から、磁気コア１１４を垂直に貫通するインダクタ１１２の垂直導体１１３まで横に流れ、電流は、磁気コア１１４の外側で、金属クリップ１２０を介して電圧レギュレータモジュール１００の同じ側１０６／２０４に戻る。フリーホイール（同期）動作の間、電流は、グラウンド端子１５８から第２の電力スイッチ１４４を通り垂直に流れ、このローサイド同期ＦＥＴのドレイン端子ＤＬから磁気コア１１４を通りインダクタ１１２の垂直導体１１３まで流れ、金属クリップ１２０を介して電圧レギュレータモジュール１００の同じ側１０６／２０４に戻って流れる。
【0040】
この種のバックコンバータの整流ループは、電力入力端子１０２および対応する内部基板接続、ハイサイド電力スイッチ１４２、ローサイド電力スイッチ１４４ならびにグラウンド端子１５８および対応する内部基板接続が及ぶ領域である。入力コンデンサ１６８をこの整流ループに最も近接させて配置することは、結果として、高効率および低寄生につながる。例えば、入力コンデンサ１６８は、電力段の基板１４６内に埋設されるハーフブリッジ回路の上に配置されてもよい。入力コンデンサは、その代わりに、電力入力端子１０２および電力出力端子１０４を有する電圧レギュレータモジュール１００の側１０６／２０４の下で、回路基板３０２の底側に配置されてもよいか、または、例えば、図８に示すように、電力段基板１４６内に埋設されてもよい。
【0041】
回路基板３０２は、パターン化されたメタライゼーション層３１４と、電圧レギュレータモジュール１００とプロセッサ基板３０４との間で信号、電力およびグラウンド接続をルーティングするための相互接続ビア３１６と、を含んでもよい。電圧レギュレータモジュール１００の詳細は、図１から図８に示される。
【0042】
本開示はそのように制限されるものではないが、以下の番号付きの例は、開示の１つまたは複数の態様を示す。
【0043】
例１
電圧レギュレータモジュールであって、前記電圧レギュレータモジュールは、
電力入力端子と、
前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子と同じ側の電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、前記電圧レギュレータモジュールの前記同じ側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電圧レギュレータモジュール。
電圧レギュレータモジュールであって、前記電圧レギュレータモジュールは、
電力入力端子と、
前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子と同じ側の電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、電力は、前記電圧レギュレータモジュールの前記同じ側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電圧レギュレータモジュール。
【0044】
例２
前記第１の電力段の電力スイッチは、基板に取り付けられるかまたは前記基板内に埋設され、前記スイッチノードに直列に電気的に接続され、前記基板の金属導体は、前記スイッチノードを前記インダクタの前記垂直導体の前記第１の端に電気的に接続する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の電力段の電力スイッチは、基板に取り付けられるかまたは前記基板内に埋設され、前記スイッチノードに直列に電気的に接続され、前記基板の金属導体は、前記スイッチノードを前記インダクタの前記垂直導体の前記第１の端に電気的に接続する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0045】
例３
前記第１の電力段の前記電力スイッチは、
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子に電気的に接続されているドレイン端子および前記スイッチノードに電気的に接続されているソース端子を有する第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
前記スイッチノードに電気的に接続されているドレイン端子および前記電圧レギュレータモジュールのグラウンド端子に電気的に接続されているソース端子を有する第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
を含み、
前記金属導体は、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子を前記インダクタの前記垂直導体の前記第１の端に電気的に接続する、
例２に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の電力段の前記電力スイッチは、
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子に電気的に接続されているドレイン端子および前記スイッチノードに電気的に接続されているソース端子を有する第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
前記スイッチノードに電気的に接続されているドレイン端子および前記電圧レギュレータモジュールのグラウンド端子に電気的に接続されているソース端子を有する第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイと、
を含み、
前記金属導体は、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子を前記インダクタの前記垂直導体の前記第１の端に電気的に接続する、
例２に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0046】
例４
前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイおよび前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイは、両方とも垂直デバイスであり、
前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子の両方は、前記インダクタから離れる方を向き、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子は、前記インダクタの方を向く、
例３に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイおよび前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイは、両方とも垂直デバイスであり、
前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子の両方は、前記インダクタから離れる方を向き、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ソース端子および前記第２の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子は、前記インダクタの方を向く、
例３に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0047】
例５
前記電圧レギュレータモジュールは、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子に近接して前記基板に取り付けられるかまたは前記基板内に埋設される１つまたは複数の入力コンデンサをさらに備える、
例３に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記電圧レギュレータモジュールは、前記第１の電力ＭＯＳＦＥＴダイの前記ドレイン端子に近接して前記基板に取り付けられるかまたは前記基板内に埋設される１つまたは複数の入力コンデンサをさらに備える、
例３に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0048】
例６
前記電圧レギュレータモジュールは、第２の電力段をさらに備え、前記第２の電力段は、前記電力入力端子から前記入力電圧を受信し、前記第２の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、
前記第２の電力段は、前記第１の電力段の前記インダクタの前記垂直導体と同じかまたは異なる磁気コア内に埋設される垂直導体を有する第２のインダクタを含み、
前記第２の電力段の前記第２のインダクタの前記垂直導体は、前記第２の電力段の前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記第２のインダクタの前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、前記第１の電力段によって出力される前記相電流および前記第２の電力段によって出力される前記相電流は、前記第１の金属クリップによって結合される、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記電圧レギュレータモジュールは、第２の電力段をさらに備え、前記第２の電力段は、前記電力入力端子から前記入力電圧を受信し、前記第２の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、
前記第２の電力段は、前記第１の電力段の前記インダクタの前記垂直導体と同じかまたは異なる磁気コア内に埋設される垂直導体を有する第２のインダクタを含み、
前記第２の電力段の前記第２のインダクタの前記垂直導体は、前記第２の電力段の前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記第２のインダクタの前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に電気的に接続するので、前記第１の電力段によって出力される前記相電流および前記第２の電力段によって出力される前記相電流は、前記第１の金属クリップによって結合される、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0049】
例７
前記第１の金属クリップは、前記第１の電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記第１の電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の金属クリップは、前記第１の電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記第１の電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0050】
例８
前記電圧レギュレータモジュールは、前記電力入力端子に電気的に接続されている第２の金属クリップをさらに備え、
前記第２の金属クリップは、前記電力入力端子から離れて延在する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記電圧レギュレータモジュールは、前記電力入力端子に電気的に接続されている第２の金属クリップをさらに備え、
前記第２の金属クリップは、前記電力入力端子から離れて延在する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0051】
例９
前記第２の金属クリップは、前記電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
例８に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第２の金属クリップは、前記電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
例８に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0052】
例１０
前記電圧レギュレータモジュールは、前記電圧レギュレータモジュールのグラウンド端子に電気的に接続されている第２の金属クリップをさらに備え、
前記第２の金属クリップは、前記グラウンド端子から離れて延在する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記電圧レギュレータモジュールは、前記電圧レギュレータモジュールのグラウンド端子に電気的に接続されている第２の金属クリップをさらに備え、
前記第２の金属クリップは、前記グラウンド端子から離れて延在する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0053】
例１１
前記第２の金属クリップは、前記電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
例１０に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第２の金属クリップは、前記電力段をカバーし、前記インダクタおよび前記電力段の電力スイッチのための電磁シールドを形成する、
例１０に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0054】
例１２
前記電圧レギュレータモジュールは、前記第１の電力段から離れる方を向く前記第１の金属クリップの側において前記第１の金属クリップに熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記電圧レギュレータモジュールは、前記第１の電力段から離れる方を向く前記第１の金属クリップの側において前記第１の金属クリップに熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0055】
例１３
前記第１の金属クリップは、
前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端に接続され、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側をカバーする第１の部分と、
前記第１の部分を前記電力出力端子に電気的に接続し、前記磁気コアの第１の側面をカバーする第２の部分と、
を備え、
前記第１の金属クリップの前記第２の部分は、前記電力出力端子に接続されている、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の金属クリップは、
前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端に接続され、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側をカバーする第１の部分と、
前記第１の部分を前記電力出力端子に電気的に接続し、前記磁気コアの第１の側面をカバーする第２の部分と、
を備え、
前記第１の金属クリップの前記第２の部分は、前記電力出力端子に接続されている、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0056】
例１４
前記第１の金属クリップは、前記第１の部分の、前記第２の部分とは反対端から延在し、前記第１の側面の反対側の前記磁気コアの第２の側面をカバーする第３の部分を備える、
例１３に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の金属クリップは、前記第１の部分の、前記第２の部分とは反対端から延在し、前記第１の側面の反対側の前記磁気コアの第２の側面をカバーする第３の部分を備える、
例１３に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0057】
例１５
前記第１の金属クリップは、Ｕ字型を有し、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側と、前記磁気コアの第１の側面と、前記第１の側面の反対側の前記磁気コアの第２の側面と、をカバーする、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の金属クリップは、Ｕ字型を有し、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側と、前記磁気コアの第１の側面と、前記第１の側面の反対側の前記磁気コアの第２の側面と、をカバーする、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0058】
例１６
前記第１の金属クリップは、前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端に接続され、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側をカバーする平面部分を備え、
前記電圧レギュレータモジュールは、前記磁気コアの前記第１の側から離れる方を向く前記第１の金属クリップの前記平面部分の側に熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の金属クリップは、前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端に接続され、前記スイッチノードから離れる方を向く前記磁気コアの第１の側をカバーする平面部分を備え、
前記電圧レギュレータモジュールは、前記磁気コアの前記第１の側から離れる方を向く前記第１の金属クリップの前記平面部分の側に熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0059】
例１７
前記インダクタの前記垂直導体は、前記スイッチノードと前記第１の金属クリップとの間に延在する縦軸を有する円柱または立方体の形状を有する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記インダクタの前記垂直導体は、前記スイッチノードと前記第１の金属クリップとの間に延在する縦軸を有する円柱または立方体の形状を有する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0060】
例１８
前記スイッチノードは、前記インダクタと、前記第１の電力段の少なくとも１つの電力スイッチと、の間に配置され、
前記少なくとも１つの電力スイッチは、前記スイッチノードと、前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子および前記電力出力端子が配置される側と、の間に配置される、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記スイッチノードは、前記インダクタと、前記第１の電力段の少なくとも１つの電力スイッチと、の間に配置され、
前記少なくとも１つの電力スイッチは、前記スイッチノードと、前記電圧レギュレータモジュールの、前記電力入力端子および前記電力出力端子が配置される側と、の間に配置される、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0061】
例１９
前記第１の金属クリップは、前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端を受け入れるようなサイズおよび形状の開口を有する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記第１の金属クリップは、前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端を受け入れるようなサイズおよび形状の開口を有する、
例１に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0062】
例２０
前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端は、はんだまたは導電性接着剤によって前記第１の金属クリップ内の前記開口内に固定される、
例１９に記載の電圧レギュレータモジュール。
前記インダクタの前記垂直導体の前記第２の端は、はんだまたは導電性接着剤によって前記第１の金属クリップ内の前記開口内に固定される、
例１９に記載の電圧レギュレータモジュール。
【0063】
例２１
回路基板と、
前記回路基板に実装されるプロセッサ基板と、
前記プロセッサ基板に実装されるプロセッサと、
前記回路基板に実装され、前記プロセッサに電力を供給するように構成される電圧レギュレータモジュールと、
を備える電子アセンブリであって、
前記電圧レギュレータモジュールは、
前記回路基板の第１の側に取り付けられる電力入力端子と、
前記回路基板の、前記電力入力端子と同じ前記第１の側に取り付けられる電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に接続するので、電力は、前記回路基板の前記同じ第１の側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電子アセンブリ。
回路基板と、
前記回路基板に実装されるプロセッサ基板と、
前記プロセッサ基板に実装されるプロセッサと、
前記回路基板に実装され、前記プロセッサに電力を供給するように構成される電圧レギュレータモジュールと、
を備える電子アセンブリであって、
前記電圧レギュレータモジュールは、
前記回路基板の第１の側に取り付けられる電力入力端子と、
前記回路基板の、前記電力入力端子と同じ前記第１の側に取り付けられる電力出力端子と、
第１の電力段と、
第１の金属クリップと、
を備え、
前記第１の電力段は、前記電力入力端子から入力電圧を受信し、前記第１の電力段のスイッチノードにおいて相電流を出力するように構成され、前記第１の電力段は、磁気コア内に埋設される垂直導体を有するインダクタを含み、前記垂直導体は、前記スイッチノードに電気的に接続されている第１の端と、前記第１の端の反対側の第２の端と、を有し、
前記第１の金属クリップは、前記垂直導体の前記第２の端を前記電力出力端子に接続するので、電力は、前記回路基板の前記同じ第１の側において、前記電圧レギュレータモジュールに／から供給される、
電子アセンブリ。
【0064】
例２２
前記第１の電力段の電力スイッチは、別の基板内に埋設されるかまたは前記別の基板に実装され、
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子および前記電力出力端子は、前記回路基板を向く前記別の基板の同じ側に配置される、
例２１に記載の電子アセンブリ。
前記第１の電力段の電力スイッチは、別の基板内に埋設されるかまたは前記別の基板に実装され、
前記電圧レギュレータモジュールの前記電力入力端子および前記電力出力端子は、前記回路基板を向く前記別の基板の同じ側に配置される、
例２１に記載の電子アセンブリ。
【0065】
例２３
前記電圧レギュレータモジュールおよび前記プロセッサ基板は、前記回路基板の反対側に実装され、前記電圧レギュレータモジュールおよび前記プロセッサ基板は、互いに少なくとも部分的に垂直に重なる、
例２１に記載の電子アセンブリ。
前記電圧レギュレータモジュールおよび前記プロセッサ基板は、前記回路基板の反対側に実装され、前記電圧レギュレータモジュールおよび前記プロセッサ基板は、互いに少なくとも部分的に垂直に重なる、
例２１に記載の電子アセンブリ。
【0066】
「第１」、「第２」などのような用語は、さまざまな要素、領域、セクションなどを記載するために用いられ、限定することを意図するものではない。説明の全体にわたって、類似の用語は、類似の要素を参照する。
【0067】
本願明細書において、「有する」、「含む」、「備える」などの用語は、記載された要素または特徴の存在を示すオープンエンドの用語であるが、追加の要素または特徴を排除するものではない。文脈が別途明らかに指示しない限り、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」という冠詞は、複数および単数を含むことを意図する。
【0068】
特に記載がない限り、本願明細書において記載されているさまざまな実施形態の特徴が互いに組み合わせられてもよいことを理解されたい。
【0069】
本願明細書において、特定の実施形態が示され、記載されていたが、当業者によって、さまざまな代替および／または均等な実施態様が、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、図示され、記載される特定の実施形態と置換されてもよいことを認識されたい。この出願は、本願明細書において議論される特定の実施形態のあらゆる適合または変更をカバーすることを意図する。それゆえ、本発明は、請求項およびその均等物のみによって限定されることを意図する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【外国語明細書】