特許 7596437 エネルギー変換モジュール及びエネルギー変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】エネルギー変換モジュール及びエネルギー変換装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20241202BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241202BHJP

【ＦＩ】

H01L25/04 C

【請求項の数】 9

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023076388

(22)【出願日】2023-05-04

(65)【公開番号】P2024117046

(43)【公開日】2024-08-28

【審査請求日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】112105501

(32)【優先日】2023-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】502121096

【氏名又は名称】朋程科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】蔡 欣昌

(72)【発明者】

【氏名】劉 敬文

【審査官】花田 尚樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２２０６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９８２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１６０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３３１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０８４７８３２２（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する第１表面と第２表面とを有する封止構造と、
前記封止構造内に搭載された統合モジュールと
を含み、
前記統合モジュールは、
第１電極と第２電極とを少なくとも含み、前記第１電極と前記第２電極のうちの一方が前記封止構造の前記第１表面から露出され、前記第１電極と前記第２電極のうちの他方が前記封止構造の前記第２表面から露出される、トレースと、
前記トレースの前記第１電極と前記第２電極のそれぞれに接続される、パワーチップと、
前記トレースを通じてエネルギー変換を実行するよう前記パワーチップを制御する、トランジスタ制御素子と、
前記トレースを通じて前記トランジスタ制御素子にエネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置と
を含み、
前記パワーチップは、制御電極と、第１端部と、第２端部とを含む複数の端部を有し、
前記トレースは、互いに接続されない、第１接続部と、第２接続部と、第３接続部と、第４接続部とを含み、前記第１接続部は前記第１端部に接続され、前記第２接続部は前記制御電極に接続され、前記第３接続部は前記第２端部に接続され、前記第１接続部は前記第１電極を備え、前記第１電極は前記封止構造の前記第１表面から露出され、前記第２電極は前記封止構造の前記第２表面から露出され、
前記エネルギー貯蔵装置は、第１端子と、第２端子とを含み、前記第１端子は前記第１接続部に接続され、前記第２端子は前記第４接続部に接続され、
前記トランジスタ制御素子は前記第２接続部を介して前記制御電極に接続され、前記トランジスタ制御素子は前記第３接続部を介して前記第２端部に接続され、前記トランジスタ制御素子は前記第１接続部を介して前記第１端部に接続され、前記トランジスタ制御素子は前記第４接続部を介して前記第２端子に接続される、
エネルギー変換モジュール。

【請求項2】

前記第２電極は前記第２表面と面一である、
請求項１に記載のエネルギー変換モジュール。

【請求項3】

対向する第１表面と第２表面とを有する封止構造と、
前記封止構造内に搭載された統合モジュールと
を含み、
前記統合モジュールは、
第１電極と第２電極とを少なくとも含み、前記第１電極と前記第２電極のうちの一方が前記封止構造の前記第１表面から露出され、前記第１電極と前記第２電極のうちの他方が前記封止構造の前記第２表面から露出される、トレースと、
前記トレースの前記第１電極と前記第２電極のそれぞれに接続される、パワーチップと、
前記トレースを通じてエネルギー変換を実行するよう前記パワーチップを制御する、トランジスタ制御素子と、
前記トレースを通じて前記トランジスタ制御素子にエネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置と
を含み、
前記パワーチップは、制御電極と、第１端部と、第２端部とを含む複数の端部を備え、
前記トレースは、互いに接続されない、第１接続部と、第２接続部と、第３接続部と、第４接続部とを含み、前記第１接続部は前記第１端部に接続され、前記第２接続部は前記制御電極に接続され、前記第３接続部は前記第２端部に接続され、前記第１接続部は前記第１電極を備え、前記第１電極は前記封止構造の前記第２表面から露出され、前記第３接続部は前記第２電極を備え、前記第２電極は前記封止構造の前記第１表面から露出され、
前記エネルギー貯蔵装置は、第１端子と、第２端子とを含み、前記第１端子は前記第１接続部に接続され、前記第２端子は前記第４接続部に接続され、
前記トランジスタ制御素子は前記第２接続部を介して前記制御電極と接続され、前記トランジスタ制御素子は前記第３接続部を介して前記第２端部に接続され、前記トランジスタ制御素子は前記第１接続部を介して前記第１端部に接続され、前記トランジスタ制御素子は前記第４接続部を介して前記第２端子に接続される、
エネルギー変換モジュール。

【請求項4】

前記第１電極は前記第２表面と面一である、
請求項３に記載のエネルギー変換モジュール。

【請求項5】

前記パワーチップは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）又は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含む、
請求項１又は３に記載のエネルギー変換モジュール。

【請求項6】

請求項１又は３に記載のエネルギー変換モジュールと、
前記エネルギー変換モジュールの前記封止構造の前記第１表面に接触する頂部端子と、
前記エネルギー変換モジュールの前記封止構造の前記第２表面に接触する底部端子と
を含む、
エネルギー変換装置。

【請求項7】

前記頂部端子は、前記封止構造の前記第１表面から露出された前記第１電極と接触し、前記底部端子は、前記封止構造の前記第２表面から露出された前記第２電極と接触する、
請求項６に記載のエネルギー変換装置。

【請求項8】

前記頂部端子は前記封止構造の前記第１表面から露出された前記第２電極と接触し、前記底部端子は前記封止構造の前記第２表面から露出された前記第１電極と接触する、
請求項６に記載のエネルギー変換装置。

【請求項9】

前記底部端子は凹面を有し、前記エネルギー変換モジュールは前記凹面により形成された空間内に設けられる、
請求項６に記載のエネルギー変換装置。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本発明は、エネルギー変換モジュール及びエネルギー変換装置に関するものである。

【0002】

電力素子は、整流器、車両用発電機、及び高出力モジュール発電機に応用されることができる。自動車用発電機の技術分野において、ＡＣ－ＤＣ変換を行うために整流ブリッジが度々採用されている。整流ブリッジは電力素子を含み、負荷を駆動するための基礎として整流電圧を供給する役割を果たすことができる。

【0003】

しかし、現在の自動車用電力素子の封止構造には、複雑な設計と不安定な構造という問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、小型化と安定性という技術的効果を達成することのできる、エネルギー変換モジュール、及びそのようなエネルギー変換モジュールを備えるエネルギー変換装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のエネルギー変換モジュールは、封止構造と、封止構造内に搭載された統合モジュールとを含む。統合モジュールは、トレースと、パワーチップと、トランジスタ制御素子と、エネルギー貯蔵装置とを含む。トレースは、第１電極と第２電極とを少なくとも含む。第１電極と第２電極のうちの一方は封止構造の第１表面から露出され、第１電極と第２電極のうちの他方は封止構造の第２表面から露出される。第１表面は、第２表面と対向する。パワーチップは、トレースの第１電極と第２電極のそれぞれに接続される。トランジスタ制御素子は、トレースを通じてエネルギー変換を実行するようパワーチップを制御する。エネルギー貯蔵装置は、トレースを通じてトランジスタ制御素子にエネルギーを供給する。

【0006】

本発明の１つの実施形態において、パワーチップは、制御電極と、第１端部と、第２端部とを含む、いくつかの端部を含む。トレースは、互いに接続されない、第１接続部と、第２接続部と、第３接続部と、第４接続部とを含む。第１接続部は第１端部に接続され、第２接続部は制御電極に接続され、第３接続部は第２端部に接続され、第１接続部は第１電極を備える。第１電極は、封止構造の第１表面から露出され、第２電極は封止構造の第２表面から露出される。エネルギー貯蔵装置は第１端子と第２端子とを含み、第１端子は第１接続部に接続され、第２端子は第４接続部に接続される。トランジスタ制御素子は第２接続部を介して制御電極に接続され、トランジスタ制御素子は第３接続部を介して第２端部に接続され、トランジスタ制御素子は第１接続部を介して第１端部に接続され、トランジスタ制御素子は第４接続部を介して第２端子に接続される。

【0007】

本発明の１つの実施形態において、第２電極は第２表面と面一である。

【0008】

本発明のもう１つの実施形態において、パワーチップのいくつかの端部には、制御電極と、第１端部と、第２端部とを含む。トレースは、互いに接続されない、第１接続部と、第２接続部と、第３接続部と、第４接続部とを含む。第１接続部は第１端部に接続され、第２接続部は制御電極に接続され、第３接続部は第２端部に接続され、第１接続部は第２電極を備える。第２電極は封止構造の第１表面から露出され、第３接続部は第１電極を備え、第１電極は封止構造の第２表面から露出される。エネルギー貯蔵装置は、第１端子と、第２端子とを含み、第１端子は第１接続部に接続され、第２端子は第４接続部に接続される。トランジスタ制御素子は第２接続部を介して制御電極に接続され、トランジスタ制御素子は第３接続部を介して第２端部に接続され、トランジスタ制御素子は第１接続部を介して第１端部に接続され、トランジスタ制御素子は第４接続部を介して第２端子に接続される。

【0009】

本発明のもう１つの実施形態において、第１電極は第２表面と面一である。

【0010】

本発明の１つの実施形態において、パワーチップは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）又は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含む。

【0011】

本発明のエネルギー変換装置は、エネルギー変換モジュールと、頂部端子と、底部端子とを含む。頂部端子はエネルギー変換モジュールの封止構造の第１表面と接触し、底部端子はエネルギー変換モジュールの封止構造の第２表面と接触する。

【0012】

本発明の更にもう１つの実施形態において、頂部端子は封止構造の第１表面から露出された第１電極と接触し、底部端子は封止構造の第２表面から露出された第２電極と接触する。

【0013】

本発明のまたもう１つの実施形態において、頂部端子は封止構造の第１表面から露出された第２電極と接触し、底部端子は封止構造の第２表面から露出された第１電極と接触する。

【0014】

本発明の更にもう１つの実施形態において、底部端子は凹面を有してよく、エネルギー変換モジュールは凹面により形成された空間内に設けられる。

【発明の効果】

【0015】

上記に基づき、本発明はエネルギー変換装置を統合モジュールとして設計しており、エネルギー変換装置は頂部端子と底部端子を除いて１つのエネルギー変換モジュールのみを備え、エネルギー変換モジュールの２つの電極端子はそれぞれ露出されており、これにより頂部端子と底部端子に結合された後の安定した構造を提供し、大きなエネルギー変換を要して且つ構成部位が衝撃の影響を受けやすい車両用として特に安定している。加えて、チップが正極又は負極の異なる要件に適合されるとき、内蔵トレースの設計は統合モジュールの同一の方向性を維持するのに役立つ（即ち、トランジスタ制御素子及びエネルギー貯蔵装置の構成方向を変更する必要がない）。更に、本発明の統合モジュールは３Ｄパッケージング構造を有し、限られた空間においてチップが放熱のためのより広い面積を有することを可能とする。また、３Ｄパッケージング構造を通じて統合されたモジュールは、電気伝送経路の距離を短縮することができ、寄生問題を抑制することができる。

【0016】

本発明の特徴をより明確で容易に理解できるようにするため、添付図面と併せて特定の実施形態を以下に詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の１つの実施形態によるエネルギー変換装置の斜視図である。

【図2】本実施形態のエネルギー変換モジュールの正面斜視図である。

【図3】本実施形態のエネルギー変換モジュールの背面斜視図である。

【図4】本実施形態の統合モジュールの分解斜視図である。

【図5】本実施形態のもう１つのエネルギー変換モジュールの正面斜視図である。

【図6】本実施形態のもう１つのエネルギー変換モジュールの背面斜視図である。

【図7】本実施形態のもう１つの統合モジュールの分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、本発明の１つの実施形態によるエネルギー変換装置の斜視図である。

【0019】

図１を参照し、本実施形態のエネルギー変換装置１００は、エネルギー変換モジュール１１０と、頂部端子Ｔと、底部端子Ｂとを含む。頂部端子Ｔはエネルギー変換モジュール１１０の第１表面Ｓ１に接触し、底部端子Ｂはエネルギー変換モジュール１１０の第２表面Ｓ２に接触する。１つの実施形態において、頂部端子Ｔは、例えばワイヤ電極であり、エネルギー変換モジュール１１０と接触する基部と、基部に接続されたリード線とを含む。１つの実施形態において、底部端子Ｂは凹面Ｂｓを有してよく、エネルギー変換モジュール１１０は凹面Ｂｓにより形成された空間内に設けられる。図１において、底部端子Ｂの凹面Ｂｓは階段形状を有するが、本発明はこれに限定されない。もう１つの実施形態において、底部端子Ｂの凹面Ｂｓは平滑面であるか他の設計を有してもよい。エネルギー変換モジュール１１０の詳細な構造をパワーダイオードとして以下に説明する。

【0020】

本実施形態において、頂部端子Ｔの底面の形状は矩形であるが、本発明はこれに限定されない。もう１つの実施形態において、頂部端子Ｔの底面の形状は円形又は六角形であってよい。本実施形態において、頂部端子Ｔの材料は、アルミニウム、銅、又は、銅合金やアルミニウム合金といったそれらの合金から選択されてよい。

【0021】

本実施形態において、底部端子Ｂの形状は円形であるが、本発明はこれに限定されない。実際、底部端子Ｂは、正方形や六角形を有するか凹面を有さないといった、異なる形状に設計されるか、製品設計要件に適合するよう形成されてよい。本実施形態において、底部端子Ｂの材料は、アルミニウム、銅、又はそれらの合金から選択されてよく、銅又はアルミニウムが好ましい。

【0022】

図２と図３はそれぞれ、図１の実施形態のエネルギー変換モジュールの正面及び背面斜視図である。

【0023】

図１～図３を同時に参照されたい。頂部端子Ｔはエネルギー変換モジュール１１０の第１表面Ｓ１と接触する部分は第１電極ＥＰ１であり、底部端子Ｂがエネルギー変換モジュール１１０の第２表面Ｓ２と接触する部分は第２電極ＥＰ２である。本実施形態において、エネルギー変換モジュール１１０は、封止構造１１２と、封止構造１１２内に搭載された統合モジュール１１４とを含む。このため、封止構造１１２の第１表面はエネルギー変換モジュール１１０の第１表面Ｓ１であり、封止構造１１２の第２表面はエネルギー変換モジュール１１０の第２表面Ｓ２である。更に、統合モジュール１１４は、トレースと、パワーチップと、トランジスタ制御素子と、エネルギー貯蔵装置などを含むため、封止構造１１２の第１表面はいくつかの突起を有し、そこでトランジスタ制御素子とエネルギー貯蔵装置が統合モジュール１１４内に構成される。封止構造１１２の材料は、例えばエポキシ樹脂、ビフェニル樹脂、不飽和ポリエステル、又はセラミック材料である。

【0024】

第１電極ＥＰ１と第２電極ＥＰ２は共に統合モジュール１１４中のトレースの一部であり、本実施形態におけるエネルギー変換モジュール１１０の、第１電極ＥＰ１と第２電極ＥＰ２の２つの電極端子のみが露出される。エネルギー変換モジュール１１０の統合モジュール１１４の詳細な構成を以下に詳細に説明する。

【0025】

図４は、図２と図３の統合モジュール１１４の分解斜視図である。

【0026】

図４を参照し、統合モジュール１１４は、パワーチップ４００と、トレース４１０と、エネルギー貯蔵装置４２０と、トランジスタ制御素子４３０とを含み、上述した構造は全て図２と図３に示した封止構造１１２に搭載される。

【0027】

図４において、パワーチップ４００は、複数の第１電極ＥＰ１及び第２電極ＥＰ２を含み、これらの端部はそれぞれトレース４１０に接続される。トランジスタ制御素子４３０は、トレース４１０を通じてエネルギー変換を実行するようパワーチップ４００を制御する。エネルギー貯蔵装置４２０は、トレース４１０を通じてトランジスタ制御素子４３０にエネルギーを供給する。

【0028】

詳細には、パワーチップ４００の端部は、制御電極４０２と、第１端部４０４と、第２端部４０６とを含む。本実施形態において、パワーチップ４００は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として例示され、制御電極４０２はゲートであり、第１端部４０４はソースであり、第２端部４０６はドレインであり、ＭＯＳＦＥＴはＳｉ－ＭＯＳＦＥＴ又はＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴを含んでよい。ただし、本発明はこれに限定されない。もう１つの実施形態において、パワーチップ４００は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であってよく、制御電極４０２はゲートであり、第１端部４０４はエミッタであり、第２端部４０６はコレクタである。

【0029】

図４を続けて参照し、トレース４１０は、互いに接続されない、第１接続部４１２と、第２接続部４１４と、第３接続部４１６と、第４接続部４１８とを含む。第１接続部４１２は第１端部４０４と接続され、第２接続部４１４は制御電極４０２に接続され、第３接続部４１６は第２端部４０６に接続される。第１接続部４１２は第１電極ＥＰ１を備え、第１電極ＥＰ１は図２に示すように封止構造１１２の第１表面Ｓ１から露出される。第３接続部４１６は第２電極ＥＰ２を備え、第２第２電極ＥＰ２は図３に示すように封止構造１１２の第２表面Ｓ２から露出される。第２電極ＥＰ２は第２表面Ｓ２と面一であってよく、これにより後続のパッケージングを容易にする。トレース４１０の材料は、例えば銅又は他の適切な材料である。

【0030】

エネルギー貯蔵装置４２０は、第１端子４２２と、第２端子４２４とを含み、第１端子４２２は第１接続部４１２に接続され、第２端子４２４は第４接続部４１８に接続される。本実施形態において、エネルギー貯蔵装置４２０は、例えばコンデンサであり、積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）といったフィルムコンデンサであることが好ましい。トランジスタ制御素子４３０は、例えばトランジスタ制御ＩＣである。１つの実施形態において、トランジスタ制御素子４３０は、第２接続部４１４を介して制御電極４０２と接続され、トランジスタ制御素子４３０は第３接続部４１６を介して第２端部４０６に接続され、トランジスタ制御素子４３０は第１接続部４１２を介して第１端部４０４と接続され、トランジスタ制御素子４３０は第４接続部４１８を介してエネルギー貯蔵装置４２０の第２端子４２４と接続される。

【0031】

本実施形態において、トレース４１０の設計を通じて、統合モジュール１１４はより緊密に接続されて安定した構造内に封止される。例えば、第１接続部４１２は、第１制御素子エンドプレート４１２Ｓと、第１電極ＥＰ１と、第１端子接続プレート４１２１と、第１ワイヤｗ１と、第２ワイヤｗ２とを含んでよい。第２ワイヤｗ２は第１制御素子エンドプレート４１２Ｓを第１電極ＥＰ１に接続し、第１ワイヤｗ１は第１端子接続プレート４１２１を第１電極ＥＰ１に接続する。エネルギー貯蔵装置４２０の第１端子４２２は第１端子接続プレート４１２１と直接接触し、トランジスタ制御素子４３０の第１電極端子Ｓ（未図示）は第１制御素子エンドプレート４１２Ｓと直接接触する。第１制御素子エンドプレート４１２Ｓ、第１電極ＥＰ１、第１端子接続プレート４１２１、第１ワイヤｗ１、及び第２ワイヤｗ２は、同一面上に位置している。換言すれば、第１接続部４１２は同一の金属層をパターニングすることにより得ることができるので、トレース４１０の高さを大幅に減少させることができる。更に、このような構成は、統合モジュール１１４の小型化を達成することを容易にし、ワイヤが短いほど反応時間が短縮され、寄生問題を抑制することもできる。更に、本実施形態の統合モジュール１１４は３Ｄパッケージング構造を有し、限られた空間においてパワーチップ４００が放熱のためのより広い面積を有することを可能とする。

【0032】

第２接続部４１４は、第２制御素子エンドプレート４１４Ｇと、第３ワイヤｗ３とを含む。第３ワイヤｗ３は、第２制御素子エンドプレート４１４Ｇをパワーチップ４００の第２端部４０６に接続する。トランジスタ制御素子４３０の第２電極端子Ｇ（未図示）は第２制御素子エンドプレート４１４Ｇと直接接触し、第２制御素子エンドプレート４１４Ｇと第３ワイヤｗ３は同一面上に位置する。このため、トレース４１０の高さを大幅に減少させることができ、これは統合モジュール１１４の小型化を達成することを容易にし、よってパワーチップ４００の放熱を加速させる。

【0033】

第３接続部４１６は、第３制御素子エンドプレート４１６Ｄと、第２電極ＥＰ２と、第１導電性コラム４１６Ｐと、第４ワイヤｗ４と、第５ワイヤｗ５とを含む。第４ワイヤｗ４は第１導電性コラム４１６Ｐの一端を第２電極ＥＰ２に接続し、第５ワイヤｗ５は第３制御素子エンドプレート４１６Ｄを第１導電性コラム４１６Ｐの他端に接続する。トランジスタ制御素子４３０の第３電極端子Ｄ（未図示）は第３制御素子エンドプレート４１６Ｄと直接接触し、第３制御素子エンドプレート４１６Ｄは第５ワイヤｗ５と面一であるが、第２電極ＥＰ２とは面一ではない。

【0034】

第４接続部４１８は、第４制御素子エンドプレート４１８Ｖと、第２端子接続プレート４１８２と、第６ワイヤｗ６とを含む。第６ワイヤｗ６は、第４制御素子エンドプレート４１８Ｖを第２端子接続プレート４１８２に接続する。トランジスタ制御素子４３０の第４電極端子Ｖｔｈ（未図示）は第４制御素子エンドプレート４１８Ｖと直接接触し、エネルギー貯蔵装置４２０の第２端子４２４は第２端子接続プレート４１８２と直接接触する。第４制御素子エンドプレート４１８Ｖ、第２端子接続プレート４１８２、及び第６ワイヤｗ６は、同一面上に位置する。このため、トレース４１０の高さを大幅に減少させることができ、これは統合モジュール１１４の小型化を達成することを容易にし、これによりパワーチップ４００の放熱を加速させる。

【0035】

図２と図４に示したエネルギー変換モジュールはポジ（Ｐ）型ダイオードに応用されるが、本発明はこれに限定されない。以下は、本発明のエネルギー変換モジュールをネガ（Ｎ）型ダイオードに応用する例である。

【0036】

図５と図６はそれぞれ、本発明のもう１つのエネルギー変換モジュールの正面及び背面斜視図であり、図２～図３において用いられるものと同一の符号は同一又は類似の部品を示すために用いられ、同一又は類似の部品の説明は上記から導き出すことができ、ここでは関連する詳細を説明しない。このため、本発明は、正極又は負極に応用されるチップの異なる要件に応じた内蔵トレースの設計を通じて、統合モジュール１１４’の同一の方向性を維持することを可能とする（即ち、トランジスタ制御素子４３０及びエネルギー貯蔵装置４２０の構成方向を変更する必要がない）。

【0037】

図１及び図５～図６を同時に参照されたい。頂部端子Ｔがエネルギー変換モジュール１１０’の第１表面Ｓ１に接触する部分は第２電極ＥＰ２であり、底部端子Ｂがエネルギー変換モジュール１１０’の第２表面Ｓ２に接触する部分は第１電極ＥＰ１である。第１電極ＥＰ１と第２電極ＥＰ２の両方は統合モジュール１１４’のトレースの一部であり、エネルギー変換モジュール１１０’もまた２つのみの露出した電極端子、即ち、第１電極ＥＰ１と第２電極ＥＰ２とを備える。統合モジュール１１４’の詳細な構造を以下に詳細に説明する。

【0038】

図７は、図５と図６における統合モジュール１１４’の分解斜視図である。統合モジュール１１４’の基本部品は、図４における統合モジュール１１４のものと同一であるが、これらの間には、部品パッケージングを容易にする、特に、追加的な放熱ブロックを必要としない、部品全体の放熱を促進するトレース４１０’の設計において差異がある。

【0039】

図７を参照し、統合モジュール１１４’は、パワーチップ４００と、トレース４１０’と、エネルギー貯蔵装置４２０と、トランジスタ制御素子４３０とを含み、前述の構造は図５と図６に示す封止構造１１２内に全て搭載される。図７におけるパワーチップ４００の配置は、図４におけるパワーチップ４００の配置とは逆となっていることに注意されたい。図示していないが、図７におけるパワーチップ４００の第２端部は、第２電極ＥＰ２と接触する側であることを理解されたい。パワーチップ４００の制御電極と第１端部は、底面に配置される。このため、トレース４１０’はパワーチップ４００の変更に適合するよう再設計する必要があるが、パワーチップ４００、トレース４１０’、エネルギー貯蔵装置４２０、及びトランジスタ制御素子４３０の間の電気（回路）接続は変更されずに維持される。

【0040】

図７において、トレース４１０’は、互いに接続されない、第１接続部４１２’と、第２接続部４１４’と、第３接続部４１６’と、第４接続部４１８’とを含む。第１接続部４１２’はパワーチップ４００の第１端部に接続され、第２接続部４１４’はパワーチップ４００の制御電極に接続され、第３接続部４１６’はパワーチップ４００の第２端部に接続され、第１接続部４１２’は第１電極を備え、第１電極は図６に示すように封止構造１１２の第２表面Ｓ２から露出される。第３接続部４１６’は第２電極ＥＰ２を備え、第２電極ＥＰ２は図５に示すように封止構造１１２の第１表面Ｓ１から露出される。第１電極ＥＰ１は第２表面Ｓ２と面一であってよく、これにより後続のパッケージングを容易にする。

【0041】

エネルギー貯蔵装置４２０の第１端子４２２は第１接続部４１２’と接続され、エネルギー貯蔵装置４２０の第２端子４２４は第４接続部４１８’に接続される。トランジスタ制御素子４３０は第２接続部４１４’を介してパワーチップ４００の制御電極と接続され、トランジスタ制御素子４３０は第３接続部４１６’を介してパワーチップ４００の第２端部に接続され、トランジスタ制御素子４３０は第１接続部４１２’を介してパワーチップ４００の第１端部に接続され、トランジスタ制御素子４３０は第４接続部４１８’を介してエネルギー貯蔵装置４２０の第２端子４２４に接続される。

【0042】

本実施形態において、トレース４１０’の設計を通じて、統合モジュール１１４’全体がより緊密に接続されて安定した構造内に封止される。例えば、第１接続部４１２’は、第１制御素子エンドプレート４１２Ｓと、第１電極と、第１端子接続プレート４１２１と、第１ワイヤｗ１と、第２ワイヤｗ２と、第２導電性コラム４１２Ｐ１と、第３導電性コラム４１２Ｐ２とを含んでよい。第２ワイヤｗ２は第２導電性コラム４１２Ｐ１の一端を第１電極（未図示）に接続し、第１制御素子エンドプレート４１２Ｓは第２導電性コラム４１２Ｐ１の他端に接続され、第１ワイヤｗ１は第３導電性コラム４１２Ｐ２の一端を第１電極ＥＰ１に接続し、１端子接続プレート４１２１は第３導電性コラム４１２Ｐ２の他端に接続される。エネルギー貯蔵装置４２０の第１端子４２２は第１端子接続プレート４１２１と直接接触し、トランジスタ制御素子４３０の第１電極端子Ｓ（未図示）は第１制御素子エンドプレート４１２Ｓと直接接触する。第１制御素子エンドプレート４１２Ｓと第１端子接続プレート４１２１は同一面上に位置し、第１電極、第１ワイヤｗ１、及び第２ワイヤｗ２は同一面上に位置する。換言すれば、上記トレースは１つの導電性コラム（例えば、第２導電性コラム４１２Ｐ１と第３導電性コラム４１２Ｐ２）を介して接続されてよく、トレース４１０’の高さを大幅に減少させることができ、このような設計は統合モジュール１１４’の小型化を達成することを可能とし、限られた空間内でパワーチップ４００は放熱のためのより広い面積を有する。更に、そのような統合モジュール１１４’を図１のエネルギー変換装置として含むエネルギー変換モジュール１１０’を構成することにより、（従来の装置と比較し、）電気伝送経路の距離を短縮することが可能であり、これにより寄生問題を抑制することができる。

【0043】

図７を続けて参照し、第２接続部４１４’は、第２制御素子エンドプレート４１４Ｇと、第４導電性コラム４１４Ｐと、第３ワイヤｗ３とを含む。第３ワイヤｗ３は、第４導電性コラム４１４Ｐの一端をパワーチップ４００の第２端部に接続し、第２制御素子エンドプレート４１４Ｇは第４導電性コラム４１４Ｐの他端に接続され、トランジスタ制御素子４３０の第２電極端子Ｇ（未図示）は前記第２制御素子エンドプレート４１４Ｇと直接接触する。

【0044】

第３接続部４１６’は、第３制御素子エンドプレート４１６Ｄと、第２電極ＥＰ２と、第４ワイヤｗ４とを含む。第４ワイヤｗ４は、第３制御素子エンドプレート４１６Ｄを第２電極ＥＰ２に接続する。トランジスタ制御素子４３０の第３電極端子Ｄ（未図示）は、第３制御素子エンドプレート４１６Ｄと直接接触する。第３制御素子エンドプレート４１６Ｄ、第４ワイヤｗ４、及び第２電極ＥＰ２は面一であり、このため第３接続部４１６’は同一の金属層をパターニングすることにより得ることができる。加えて、統合強度が向上するよう第４ワイヤｗ４の面積も折り返し点で増加させることができる。

【0045】

第４接続部４１８’は、第４制御素子エンドプレート４１８Ｖと、第２端子接続プレート４１８２と、第６ワイヤｗ６と、第５導電性コラム４１８Ｐ１と、第６導電性コラム４１８Ｐ２とを含む。第６ワイヤｗ６は、第５導電性コラム４１８Ｐ１の一端を第６導電性コラム４１８Ｐ２の一端に接続し、第４制御素子エンドプレート４１８Ｖは第５導電性コラム４１８Ｐ１の他端に接続され、第２端子接続プレート４１８２は第６導電性コラム４１８Ｐ２の他端に接続され、トランジスタ制御素子４３０の第４電極端子Ｖｔｈ（未図示）は第４制御素子エンドプレート４１８Ｖと直接接触し、エネルギー貯蔵装置４２０の第２端子４２４は第２端子接続プレート４１８２と直接接触する。

【0046】

本発明を実施形態を用いて上記のように開示したが、本発明を限定することを意図していない。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく改変や変更を行うことができる。このため、本発明により保護される範囲は添付の特許請求の範囲により定義される。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明のエネルギー変換モジュール及びエネルギー変換装置は、自動車用発電機に応用することができる。

【符号の説明】

【0048】

１００：エネルギー変換装置
１１０、１１０’：エネルギー変換モジュール
１１２：封止構造
１１４、１１４’：統合モジュール
４００：パワーチップ
４０２：制御電極
４０４：第１端部
４０６：第２端部
４１０、４１０’：トレース
４１２、４１２’：第１接続部
４１２１：第１端子接続プレート
４１２Ｓ：第１制御素子エンドプレート
４１２Ｐ１：第２導電性コラム
４１２Ｐ２：第３導電性コラム
４１４、４１４’：第２接続部
４１４Ｇ：第２制御素子エンドプレート
４１４Ｐ：第４導電性コラム
４１６、４１６’：第３接続部
４１６Ｄ：第３制御素子エンドプレート
４１６Ｐ：第１導電性コラム
４１８、４１８’：第４接続部
４１８２：第２端子接続プレート
４１８Ｖ：第４制御素子エンドプレート
４１８Ｐ１：第５導電性コラム
４１８Ｐ２：第６導電性コラム
４２０：エネルギー貯蔵装置
４２２：第１端子
４２４：第２端子
４３０：トランジスタ制御素子
Ｂ：底部端子
Ｂｓ：凹面
ＥＰ１：第１電極
ＥＰ２：第２電極
Ｓ１：第１表面
Ｓ２：第２表面
Ｔ：頂部端子
ｗ１：第１ワイヤ
ｗ２：第２ワイヤ
ｗ３：第３ワイヤ
ｗ４：第４ワイヤ
ｗ５：第５ワイヤ
ｗ６：第６ワイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】