特表 2024-501634 積層部品アレイ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-15

(54)【発明の名称】積層部品アレイ構造

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/38 20060101AFI20240105BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20240105BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20240105BHJP

   H05K 3/36 20060101ALI20240105BHJP

   H01G 2/02 20060101ALI20240105BHJP

【ＦＩ】

H01G4/38 A

H05K3/34

H05K1/14 F

H05K3/36 B

H01G2/02 101E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023536450

(86)(22)【出願日】2021-12-14

(85)【翻訳文提出日】2023-08-09

(86)【国際出願番号】 US2021072923

(87)【国際公開番号】W WO2022133448

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】63/127,018

(32)【優先日】2020-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510192916

【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チャオ，ジン

(72)【発明者】

【氏名】チャンドラ，サッチャン

(72)【発明者】

【氏名】サン，シシュアン

【テーマコード（参考）】

5E082

5E319

5E344

【Ｆターム（参考）】

5E082CC01

5E319AB05

5E319BB05

5E319CC22

5E319GG03

5E344AA22

5E344AA26

5E344BB02

5E344CD23

5E344DD02

5E344EE12

5E344EE26

(57)【要約】

２つの積層プリント回路基板（６００、６０６）間に電子部品アレイが配置された構造が開示される。アレイの電子部品（５０２）は、はんだ接続を介してプリント回路基板（６００、６０６）に接続され得る。電子部品（５０２）の例としてはコンデンサが挙げられる。プリント回路基板（６００、６０６）上のはんだペーストアレイに熱を加えて電子部品（５０２）に電気的に接続された固体導体を形成することを含む関連する製造方法が開示される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層プリント回路基板（ＰＣＢ）電子部品アレイ構造であって、
第１のＰＣＢと、
第２のＰＣＢであって、前記第１のＰＣＢと積層される、第２のＰＣＢと、
前記第１のＰＣＢと前記第２のＰＣＢとの間に配置される複数の電子部品を備える電子部品アレイであって、前記複数の電子部品が、第１のはんだ接続を介して前記第１のＰＣＢに電気的に結合されるとともに、第２のはんだ接続を介して前記第２のＰＣＢに電気的に結合される、電子部品アレイと、
を備える、積層ＰＣＢ電子部品アレイ構造。

【請求項2】

前記複数の電子部品の第１の側面が前記第１のＰＣＢ及び前記第２のＰＣＢの両方に電気的に結合し、
前記複数の電子部品の第２の側面が前記第１のＰＣＢ及び前記第２のＰＣＢの両方に電気的に結合する、請求項１に記載の積層ＰＣＢ電子部品アレイ構造。

【請求項3】

前記第１のＰＣＢの内面が前記電子部品アレイの前記複数の電子部品に結合し、
前記第１のＰＣＢの内面が前記電子部品アレイの前記複数の電子部品に結合する、請求項２に記載の積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造。

【請求項4】

前記第１のＰＣＢの外面に配置される第１のボールグリッドアレイであって、前記複数の電子部品が前記第１のＰＣＢにおける第１のビアを介して前記第１のボールグリッドアレイに電気的に結合される、第１のボールグリッドアレイと、
前記第２のＰＣＢの外面に配置される第２のボールグリッドアレイであって、前記複数の電子部品が前記第２のＰＣＢにおける第２のビアを介して前記第２の第１のボールグリッドアレイに電気的に結合される、第２のボールグリッドアレイと、を更に備える請求項２に記載の積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造。

【請求項5】

前記複数の電子部品が複数の別個の受動素子を備える、請求項１に記載の積層ＰＣＢ電子部品アレイ構造。

【請求項6】

前記複数の別個の受動素子は、互いに直列に電気的に接続される別個の受動素子の第１のグループと、互いに並列に電気的に接続される別個の受動素子の第２のグループとを備える、請求項５に記載の積層ＰＣＢ電子部品アレイ構造。

【請求項7】

前記複数の電子部品が複数のコンデンサを備える、請求項１に記載の積層ＰＣＢ電子部品アレイ構造。

【請求項8】

前記複数の電子部品が複数の能動部品を備える、請求項１に記載の積層ＰＣＢ電子部品アレイ構造。

【請求項9】

積層プリント回路基板（ＰＣＢ）電子部品アレイを組み立てる方法であって、
第１のはんだペーストアレイをその上に有する第１のＰＣＢを用意するステップと、
第１のＰＣＢに対して電子部品アレイの複数の電子部品を位置決めするステップであって、前記第１のＰＣＢ上の前記第１のはんだペーストアレイが前記電子部品アレイに対応する、ステップと、
第２のＰＣＢを、前記第２のＰＣＢ上の第２のはんだペーストアレイが前記複数の電子部品と位置合わせするように、前記複数の電子部品に対して位置決めするステップと、
前記第２のはんだペーストアレイを、前記複数の電子部品に電気的に接続される第２の固体導体に変換するように、熱を加えるステップであって、前記電子部品が、前記第２のはんだペーストアレイを変換するように熱を加えることの後に、前記第１のＰＣＢ上の第１の固体導体及び前記第２のＰＣＢの前記第２の固体導体に電気的に接続される、ステップと、
を含む方法。

【請求項10】

前記第１のＰＣＢを前記用意することの前に、前記第１のＰＣＢの表面上に前記第１のはんだペーストアレイを塗布するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第２のはんだペーストアレイを第２の固体導体に変換するように前記熱を加えるステップは、前記第１のはんだペーストアレイを前記第１の固体導体にも変換する、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記第２のＰＣＢを前記位置決めするステップの前に、前記第１のはんだペーストアレイを前記第１の固体導体に変換するように熱を加えるステップを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の第２のペーストアレイを第２の固体導体に変換するように前記熱を加えるステップが誘導プレスリフロープロセスを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記第２のはんだペーストアレイを第２の固体導体に変換するように前記熱を加えるステップがレーザ溶接プロセスを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記複数の電子部品が別個の受動部品を備える、請求項９に記載の方法。

【請求項16】

前記複数の電子部品が複数のコンデンサを備える、請求項９に記載の方法。

【請求項17】

前記方法は、前記複数の電子部品の第１のグループの電子部品を互いに直列に電気的に接続する、請求項９に記載の方法。

【請求項18】

前記方法は、前記複数の電子部品の第２のグループの電子部品を互いに並列に電気的に接続する、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記方法は、前記複数の電子部品の第１の側面を前記第１のＰＣＢ及び前記第２のＰＣＢの両方に電気的に接続する、請求項９に記載の方法。

【請求項20】

前記方法は、前記複数の電子部品の第２の側面を前記第１のＰＣＢ及び前記第２のＰＣＢの両方に電気的に接続する、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
この出願は、２０２０年１２月１７日に出願された「ＳＴＡＣＫＥＤ ＰＣＢＳ ＰＡＳＳＩＶＥ／ＡＣＴＩＶＥ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ ＡＲＲＡＹ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ」と題される米国仮出願第６３／１２７，０１８号の優先権を主張し、その開示内容は、その全体があらゆる目的のために参照により本願に組み入れられる。

【0002】

本開示は、一般に、電子機器に関し、より具体的には、電子デバイスのアレイの形式の受動部品（コンデンサ、インダクタ、抵抗器、及びそれらの組み合わせなど）及び／又は能動部品（集積回路チップなど）に関する。

【背景技術】

【0003】

スイッチング電源が一般に知られている。スイッチング電源の１つの用途は、入力電圧、例えば入力ＤＣ電圧をより低いＤＣ電圧に変換して集積回路（ＩＣ）を駆動することである。電圧レギュレータモジュール（ＶＲＭ）を使用して、バッテリ又は他のＤＣ源から受けた電圧をＩＣによる使用のためのより低い電圧に変換することができる。例えば５００ワットを超えるＩＣのための高電力要件は、例えば１ボルト未満の比較的低い電圧では、ＶＲＭに関して問題を引き起こす。ＶＲＭは、数百アンペアの比較的低いＤＣ電圧を供給しなければならない。一般に、ＶＲＭは、空間的に制約されるが、低電圧及び高電流で清浄な電力を生み出すための部品（ＬＣフィルタなど）を依然として含む。

【0004】

ＶＲＭは、一般に、それらの出力ＤＣ電圧を調整するためにかなりの容量を必要とする。このかなりの容量を、フォームファクタが小さいデバイス、例えば小さなフットプリントに含めることは困難である。従来のコンデンサアレイは一般に比較的大きなフットプリントを必要とし、そのため、ＶＲＭのフットプリントサイズを制限した。従来のコンデンサアレイのこの欠点は、高い容量要件及び小さいフットプリント要件の両方を有する他の電子機器に伴う同様の問題をもたらした。

【発明の概要】

【0005】

特許請求の範囲に記載された技術革新はそれぞれ幾つかの態様を有し、そのうちの１つだけがその望ましい属性を単独で担うものではない。特許請求の範囲を限定することなく、この開示の幾つかの顕著な特徴をここで簡単に説明する。

【0006】

この開示の一態様は、第１のＰＣＢと、第１のＰＣＢと積層される第２のＰＣＢと、第１のＰＣＢと第２のＰＣＢとの間に配置される複数の電子部品を備える電子部品アレイとを備える積層プリント回路基板（ＰＣＢ）電子部品アレイ構造である。複数の電子部品は、第１のはんだ接続を介して第１のＰＣＢに電気的に結合される。複数の電子部品は、第２のはんだ接続を介して第２のＰＣＢに電気的に結合される。

【0007】

複数の電子部品の第１の側面が第１のＰＣＢ及び第２のＰＣＢの両方に電気的に結合することができ、複数の電子部品の第２の側面が第１のＰＣＢ及び第２のＰＣＢの両方に電気的に結合する。第１のＰＣＢの内面が電子部品アレイの複数の電子部品に結合することができ、第２のＰＣＢの内面が電子部品アレイの複数の電子部品に結合することができる。構造は、第１のＰＣＢの外面に配置される第１のボールグリッドアレイであって、複数の電子部品が第１のＰＣＢにおける第１のビアを介して第１のボールグリッドアレイに電気的に結合される、第１のボールグリッドアレイと、第２のＰＣＢの外面に配置される第２のボールグリッドアレイであって、複数の電子部品が第２のＰＣＢにおける第２のビアを介して第２の第１のボールグリッドアレイに電気的に結合される、第２のボールグリッドアレイとを含むことができる。

【0008】

複数の電子部品が複数の別個の受動素子を備える。複数の別個の受動素子は、互いに直列に電気的に接続される別個の受動素子の第１のグループと、互いに並列に電気的に接続される別個の受動素子の第２のグループとを備えることができる。複数の電子部品が複数のコンデンサを備えることができる。複数の電子部品が複数の能動部品を備えることができる。

【0009】

この開示の他の態様は、下側ＰＣＢと、上側ＰＣＢと、下側ＰＣＢと上側ＰＣＢとの間に存在して下側ＰＣＢと上側ＰＣＢとの両方に電気的に結合される複数のコンデンサを有するコンデンサアレイとを含む積層プリント回路基板（ＰＣＢ）コンデンサアレイ構造である。

【0010】

第１の複数のはんだ接続がコンデンサアレイの複数のコンデンサを上側ＰＣＢに電気的に結合することができ、第２の複数のはんだ接続がコンデンサアレイの複数のコンデンサを下側ＰＣＢに電気的に結合することができる。複数のコンデンサの第１の側面が上側ＰＣＢ及び下側ＰＣＢの両方に電気的に結合することができ、複数のコンデンサの第２の側面が上側ＰＣＢ及び下側ＰＣＢの両方に電気的に結合する。

【0011】

上側ＰＣＢの内面がコンデンサアレイの複数のコンデンサに結合することができ、下側ＰＣＢの内面がコンデンサアレイの複数のコンデンサに結合することができる。構造は、上側ＰＣＢの外面に配置された第１のボールグリッドアレイと、下側ＰＣＢの外面に配置された第２のボールグリッドアレイとを含むことができる。

【0012】

この開示の他の態様は、積層プリント回路基板（ＰＣＢ）電子部品アレイを組み立てる方法である。方法は、第１のはんだペーストアレイをその上に有する第１のＰＣＢを用意することと、第１のＰＣＢに対して電子部品アレイの複数の電子部品を位置決めすることであって、第１のＰＣＢ上の第１のはんだペーストアレイが電子部品アレイに対応することと、第２のＰＣＢを、第２のＰＣＢ上の第２のはんだペーストアレイが複数の電子部品と位置合わせするように、複数の電子部品に対して位置決めすることと、第２のはんだペーストアレイを、複数の電子部品に電気的に接続される第２の固体導体に変換するように、熱を加えることであって、電子部品が、第２のはんだペーストアレイを変換するように熱を加えることの後に、第１のＰＣＢ上の第１の固体導体及び第２のＰＣＢの第２の固体導体に電気的に接続されることとを含む。

【0013】

方法は、第１のＰＣＢを用意する前に、第１のＰＣＢの表面に第１のはんだペーストアレイを塗布することを含むことができる。第２のはんだペーストアレイを第２の固体導体に変換するように熱を加えることでは、第１のはんだペーストアレイを第１の固体導体に変換することもできる。方法は、第２のＰＣＢを位置決めする前に、第１のはんだペーストアレイを第１の固体導体に変換するように熱を加えることを含むことができる。

【0014】

第１の第２のペーストアレイを第２の固体導体に変換するように熱を加えることでは、誘導プレスリフロープロセスを含むことができる。第２のはんだペーストアレイを第２の固体導体に変換するように熱を加えることでは、レーザ溶接プロセスを含むことができる。

【0015】

複数の電子部品が別個の受動部品を含むことができる。別個の受動部品が複数のコンデンサを含むことができる。方法では、複数の電子部品の第１のグループの電子部品を互いに直列に電気的に接続することができる。方法では、複数の電子部品の第２のグループの電子部品を互いに電気的に並列に接続することができる。

【0016】

方法では、複数の電子部品の第１の側面を第１のＰＣＢ及び第２のＰＣＢの両方に電気的に接続することができる。方法では、複数の電子部品の第２の側面を第１のＰＣＢ及び第２のＰＣＢの両方に電気的に接続することができる。

【0017】

この開示の他の態様は、積層プリント回路基板（ＰＣＢ）コンデンサアレイを構築する方法であり、この方法は、第１のはんだペーストアレイを下側ＰＣＢの内面に塗布することと、コンデンサアレイの複数のコンデンサを第１のはんだペーストアレイ上に配置することであって、第１のはんだペーストアレイのパターンがコンデンサアレイに対応することと、第２のはんだペーストアレイを上側ＰＣＢの内面に塗布することと、上側ＰＣＢの第２のはんだペーストアレイがコンデンサアレイの複数のコンデンサと位置合わせするように上側ＰＣＢをコンデンサアレイ上に配置することと、第１のはんだペーストアレイ及び前記第２のはんだペーストアレイを固体導体に変換するように熱を加えることとを含む。

【0018】

第１のはんだペーストアレイ及び第２のはんだペーストアレイを固体導体に変換するように熱を加えることでは、誘導プレスリフロープロセスを含むことができる。

【0019】

第１のはんだペーストアレイ及び第２のはんだペーストアレイを固体導体に変換するように熱を加えることでは、レーザ溶接プロセスを含むことができる。

【0020】

この開示の他の態様は、積層プリント回路基板（ＰＣＢ）コンデンサアレイを構築する方法であり、該方法は、第１のはんだペーストアレイを下側ＰＣＢの内面に塗布することと、コンデンサアレイの複数のコンデンサをはんだペーストアレイ上に配置することであって、はんだペーストアレイのパターンがコンデンサアレイに対応することと、第１のはんだペーストアレイを固体導体に変換するように熱を加えることと、第２のはんだペーストアレイを上側ＰＣＢの内面に塗布することと、上側ＰＣＢの第２のはんだペーストアレイがコンデンサアレイの複数のコンデンサと位置合わせするように上側ＰＣＢをコンデンサアレイ上に配置することと、第２のはんだペーストアレイを固体導体に変換するように熱を加えることとを含む。

【0021】

第１のはんだペーストアレイ及び第２のはんだペーストアレイを固体導体に変換するように熱を加えることでは、誘導プレスリフロープロセスを含むことができる。

【0022】

第１のはんだペーストアレイ及び第２のはんだペーストアレイを固体導体に変換するように熱を加えることでは、レーザ溶接プロセスを含むことができる。

【0023】

本開示を要約する目的で、技術革新の特定の態様、利点、及び新規の特徴が本明細書に記載される。そのような利点の全てが、任意の特定の実施形態に従って必ずしも達成され得るとは限らないことを理解すべきである。したがって、技術革新は、本明細書で教示又は示唆され得るような他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような１つの利点又は利点の群を達成又は最適化するように具現化又は実行され得る。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本開示に従って構成された複数のマルチ回路基板高電力電圧レギュレータモジュール（ＶＲＭ）を含む処理システムを示すブロック図である。

【0025】

【図2】本開示に係るマルチ回路基板高電力源ＶＲＭを示すブロック概略図である。

【0026】

【図3A】図２のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭの第１のコンデンサ回路基板を示すブロック概略図である。

【0027】

【図3B】図２のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭの第２のコンデンサ回路基板を示すブロック概略図である。

【0028】

【図4】本開示に係るマルチ回路基板高電力源ＶＲＭの冷却システム部品を示すブロック概略図である。

【0029】

【図5】本開示に係る導電構造によって相互結合されるコンデンサアレイの透明斜視図である。

【0030】

【図6】本開示に係る積層プリント回路基板（ＰＣＢ）コンデンサアレイ構造の一部の側断面図である。

【0031】

【図7】本開示に係る組み立てられていない積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の上面図である。

【0032】

【図8A】本開示に従って構築された積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の側断面図である。

【0033】

【図8B】本開示に従って部分的に構築された積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の上面図である。

【0034】

【図9A】複数の第１のはんだペーストパッドを含む第１のはんだペーストアレイがその上に形成された下側ＰＣＢの側断面図である。

【0035】

【図9B】本開示に係るコンデンサの実装中の図９Ａの下側ＰＣＢの側断面図である。

【0036】

【図10A】本開示に係る積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造を構築するための第１の実施形態を示すフロー図である。

【0037】

【図10B-C】図１０Ａと一致する構築中の積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の側断面図である。

【0038】

【図11A】本開示に係る積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造を構築するための第２の実施形態を示すフロー図である。

【0039】

【図11B】図１１Ａと一致する構築中の積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の側断面図である。

【図11C-D】図１１Ａと一致する構築中の積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１は本開示に従って構成された複数のマルチ回路基板高電力電圧レギュレータモジュール（ＶＲＭ）を含む処理システムを示すブロック図である。図１の処理システム１００は、基板パネル１０４に取り付けられた、本開示に従って構成された複数のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、及び１０２Ｄを含む。複数のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、及び１０２Ｄは、例えば４０ボルト、４８ボルト、又は別の相対的な電圧などのＤＣ電源電圧１０８によって供給され、それぞれ複数の集積回路（ＩＣ）１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、及び１０６Ｄに対応する。ＤＣ電源電圧１０８は、特定の用途では４０ボルト～６０ボルトの範囲内とすることができる。幾つかの実施形態では、複数のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、及び１０２Ｄのそれぞれは、約０．８ボルトの出力を生成し、それぞれの複数のＩＣ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、及び１０６Ｄに６００ワット以上の電力を供給する。したがって、複数のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭ１０２Ａ、０２Ｂ、１０２Ｃ、及び１０２Ｄのそれぞれは、複数のＩＣ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、及び１０６Ｄに１００アンペアを超える電流を生成する。

【0041】

複数のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、及び１０２Ｄのそれぞれは、それぞれの複数のＩＣ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、及び１０６Ｄに約０．８ボルトの出力を生成し、ＶＲＭ１０２Ａ～１０２Ｄのフットプリントが複数のＩＣ１０６Ａ～１０６Ｄのフットプリントとほぼ同じであることが望ましいため、複数のＶＲＭ１０２Ａ～１０２Ｄのフットプリントは制限される。幾つかの実施形態では、フットプリントは、約３センチメートル×３センチメートル、４センチメートル×４センチメートル、又は複数のＩＣ１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、及び１０６Ｄの断面に近似する他の比較的小さい寸法である。しかしながら、低電圧及び高電力で電力を生成するために、複数のＶＲＭ１０２Ａ～１０２Ｄは、一般に、比較的多数の別個の部品を含む。

【0042】

したがって、本開示によれば、複数のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、及び１０２Ｄは、基板パネル１０４に平行な平面及び基板パネル１０４に垂直な平面の両方に配置された回路基板を含む。図２、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して説明する一実施形態は、基板パネル１０４に対して垂直に配向された２つの回路基板と、基板パネル１０４に対して平行に配向された２つの回路基板とを含む。これにより、ＶＲＭ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄは、基板パネル１０４の上方で基板パネルに対して垂直な方向に延びている。ＶＲＭ１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、及び１０２Ｄのうちの１つ以上は、図５～図１１Ｄに関連して説明される任意の適切な原理及び利点を含むことができ、及び／又はそれらに関連して実装することができる。例えば、ＶＲＭ１０２Ａは、２つの積層されたＰＣＢにはんだ付けされ、それらの間に配置されたコンデンサアレイを含むことができる。

【0043】

図２は本開示に係るマルチ回路基板高電力源ＶＲＭを示すブロック概略図である。マルチ回路基板高電力源ＶＲＭ２００は、第１の電圧レール回路基板２０２Ａと、第２の電圧レール回路基板２０２Ｂと、第１のコンデンサ回路基板２１６と、第２のコンデンサ回路基板２１８とを含む。これらの部品は、レール２１２Ａ及び２１２Ｂ上、並びに、例えばねじを使用して基板パネル２１０に結合するレール２１２Ａ及び２１２Ｂ上に実装される。第２のコンデンサ基板２１８は、１ｍｍのピッチを有することができるはんだボールを介して基板パネル２１０に結合することができる。基板パネル２１０によって形成される電気接続は、第１のレール電圧及び第２のレール電圧を、基板パネル２１０の反対側に取り付けられたダイ２１４に結合する。

【0044】

第１の電圧レール回路基板２０２Ａは、第１の平面内に配向され、（複数の層の）第１の複数の導体が形成され、その上に第１の複数のＶＲＭ素子２０６Ａ、第１の複数のＶＲＭ素子２０６Ａに結合された第１の複数のインダクタ２０８Ａ、及び第１の複数のコンデンサ２０４Ａが実装されている。第１の電圧レール回路基板２０２Ａは、第１の電圧を受け取り、第１のレール電圧を生成するように構成される。第２の電圧レール回路基板２０２Ｂは、第１の平面に実質的に平行な第２の平面内に配向され、その中に（複数の層に）形成された第２の複数の導体を含み、その上に第２の複数のＶＲＭ素子２０６Ｂ、第２の複数のＶＲＭ素子２０６Ｂに結合された第２の複数のインダクタ２０８Ｂ、及び第２の複数のコンデンサ２０４Ｂを実装している。第２の電圧レール回路基板２０２Ｂは、第２の電圧を受け、第２のレール電圧を生成するように構成される。第１及び第２の電圧は、電気自動車内の電池パックから受けることができる。

【0045】

第１のコンデンサ回路基板２１６は、第１の平面に実質的に垂直な第３の平面内に配向され、第３の複数の導体が形成されている。第１のコンデンサ回路基板には、第３の複数のコンデンサが実装されている。第２のコンデンサ回路基板２１８は、第３の平面と略平行な第４の平面内に配置され、第４の複数の導体が形成され、第４の複数のコンデンサが実装されている。

【0046】

マルチ回路基板高電力源ＶＲＭ２００は、第１の電圧レール回路基板２０２Ａを第１のコンデンサ回路基板２１６及び第２のコンデンサ回路基板２１８に結合する第５の複数の導体２１６Ａ及び２１７Ａを更に含む。マルチ回路基板高電力源ＶＲＭ２００は、第２の電圧レール回路基板２０２Ｂを第１のコンデンサ回路基板２１６及び第２のコンデンサ回路基板２１６に結合する第６の複数の導体２１６Ｂ及び２１７Ｂを更に含む。図示の高電力源ＶＲＭは、第１のコンデンサ回路基板２１６を第２のコンデンサ回路基板２１８に結合する第７の複数の導体２２０及び２２２を更に含む。

【0047】

図３Ａは、図２のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭの第１のコンデンサ回路基板を示すブロック概略図である。第１のコンデンサ回路基板２１６は、第３の複数のコンデンサ３０２Ａ、３０４Ａ、３０２Ｂ、３０４Ｂを有する。なお、コンデンサ３０２Ａ及び３０４Ａは第１のコンデンサ回路基板２１６の一方側に位置し、コンデンサ３０２Ｂ及び３０４Ｂは第１のコンデンサ回路基板２１６の他方側に位置する。第５の複数の導体２１６Ａ及び２１７Ａは、第１のコンデンサ回路基板２１６のコネクタ３０８に接続される。また、第６の複数の導体２１６Ｂ及び２１７Ｂは、第１のコンデンサ回路基板２１６のコネクタ３０６に接続される。第７の複数の導体２２０及び２２２は、第１のコンデンサ回路基板２１６のコネクタ３１０に接続される。

【0048】

図３Ｂは、図２のマルチ回路基板高電力源ＶＲＭの第２のコンデンサ回路基板を示すブロック概略図である。第２のコンデンサ回路基板２１８は、第４の複数のコンデンサ３５２Ａ、３５４Ａ、３５２Ｂ、３５４Ｂを有する。なお、コンデンサ３５２Ａ及び３５４Ａは第２のコンデンサ回路基板２１８の一方側に位置し、コンデンサ３５２Ｂ、３５４Ｂは第２のコンデンサ回路基板２１８の他方側に位置する。第５の複数の導体２１６Ａ、２１７Ａは、第２のコンデンサ回路基板２１８のコネクタ３５６に接続される。更に、第６の複数の導体２１６Ｂ、２１７Ｂは、第２のコンデンサ回路基板２１８のコネクタ３５４に結合する。第７の複数の導体２２０及び２２２は、第２のコンデンサ回路基板２１８のコネクタ３５８に接続される。

【0049】

図３Ａ及び図３Ｂの両方を参照すると、第５の複数の導体２１６Ａ及び２１７Ａは、第１のコンデンサ回路基板２１６の第１の外側部分３１２及び第２のコンデンサ回路基板２１８の第１の外側部分３６２に結合する。更に、第６の複数の導体２１６Ｂ、２１７Ｂは、第１のコンデンサ回路基板２１６の第２の外側部分３１４及び第２のコンデンサ回路基板２１８の第２の外側部分３６４に結合する。また、第７の複数の導体２２０及び２２２は、第１のコンデンサ回路基板２１６の中央部３１６と第２のコンデンサ回路基板３１８の中央部３６６とを結合する。

【0050】

更に図３Ａ及び図３Ｂの両方を参照すると、第３の複数のコンデンサ３０２Ａ、３０４Ａ、３０２Ｂ、及び３０４Ｂは、第１のレール電圧及び第２のレール電圧の中周波成分から低周波成分をフィルタリングするように構成され、第４の複数のコンデンサ３５２Ａ及び３５２Ｂは、第１のレール電圧及び第２のレール電圧の高周波成分をフィルタリングするように構成される。

【0051】

図２、図３Ａ及び／又は図３Ｂの実施形態では、第１の電圧レール回路基板２０２Ａ及び第２の電圧レール回路基板２０２Ｂによって受けられる入力電圧は、それとの通信に使用される０．８ボルト信号を有する４０電圧であり得る。

【0052】

図４は本開示に係るマルチ回路基板高電力源ＶＲＭの冷却システム部品を示すブロック概略図である。図２の実施形態２００と図４の実施形態４００との違いは、冷却システム部品を含むことである。第１の複数のＶＲＭ素子２０６Ａ、第１の複数のインダクタ２０８Ａ、第２の複数のＶＲＭ素子２０６Ｂ、第２の複数のインダクタ２０８Ｂは、それらの動作においてかなりの熱を生成する。したがって、マルチ回路基板高電力源ＶＲＭは、これらの部品を冷却するための冷却システムを含む。冷却システムソース／シンク４０２は、冷却剤の流れを供給してＶＲＭ素子２０６Ａ／２０６Ｂ及びインダクタ２０８Ａ／２０８Ｂを冷却するために配管４０４に結合する。配管４０４は、多数のセグメントを含んでいてもよい。配管４０４は、ＶＲＭ素子２０６Ａ／２０６Ｂ及びインダクタ２０８Ａ／２０８Ｂに直接結合するか、又は中間構造によってそれらに熱的に結合することができる。冷却システムのソース／シンク４０２は、図１に示すように、マルチ回路基板高電力源ＶＲＭに対応することができる。

【0053】

図５は、本開示に係る導電構造によって相互結合されるコンデンサアレイの透明斜視図である。図５の図は、ｘ次元及びｙ次元の二次元で平面内に延在するコンデンサ５０２を含むより大きなコンデンサアレイの一部である。コンデンサ５０２は、本質的にｘ－ｙ平面に編成された別個の素子である。各コンデンサ５０２は、ｘ－ｙ平面内に存在する第１の側面及び第２の側面を有する。コンデンサ５０２は、特定の用途では表面実装技術（ＳＭＴ）コンデンサとすることができる。図５には、導電性ストリップ５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６及び５１８も示されている。コンデンサ５２０の第１のグループ及びコンデンサ５２２の第２のグループが示されている。導電性ストリップ５０４及び５０８は、第１のグループのコンデンサ５２０の第１の側面を電気的に結合し、導電性ストリップ５０６及び５１０は、第１のグループのコンデンサ５２０の第２の側面を電気的に結合する。同様に、導電性ストリップ５１２及び５１６は、第２のグループのコンデンサ５２２の第１の側面を電気的に結合し、導電性ストリップ５１４及び５１８は、第２のグループのコンデンサ５２２の第２の側面を電気的に結合する。導電性ストリップ５０４～５０６は、電気的接続を提供することに加えて、アレイ形式の定位置にコンデンサ５０２を保持することができる。他の実施形態では、非導電性ストリップは、ＰＣＢを挟んで組み立てる前にコンデンサ５０２を定位置に保持するのにのみ役立ち、そのような場合、電気接続としては機能しない。

【0054】

図６は、本開示に係る積層プリント回路基板（ＰＣＢ）コンデンサアレイ構造の一部の側断面図である。図６の断面は、上側ＰＣＢ６００と下側ＰＣＢ６０６との間に挟まれた単一のコンデンサ５０２を示す。ＰＣＢ６０６及び６００は、第１のＰＣＢ及び第２のＰＣＢと呼ぶことができる。ＰＣＢ６０６及び６００は、ＶＲＭに関連付けられたＰＣＢを実装することができる。例えば、ＰＣＢ６０６及び６００は、特定の用途において、図２のコンデンサ回路基板２１６及び２１８の代わりに実装することができる。コンデンサ５０２は、導電性ストリップ５０４を介して上側ＰＣＢ６００に電気的に結合し、導電性ストリップ５０８を介して下側ＰＣＢ６０６に電気的に結合する第１の側面６１４を有する。コンデンサ５０２は、導電性ストリップ５０６を介して上側ＰＣＢ６００に電気的に結合し、導電性ストリップ５１０を介して下側ＰＣＢ６０６に電気的に結合する第２の側面６１６を有する。上側ＰＣＢ６００は、コンデンサ５０２の第１の側面６１４及び第２の側面６１６をボールグリッドアレイ６１０及び／又は他の部品に結合するビア６０４及び６０５を含む。下側ＰＣＢ６０６は、コンデンサ５０２の第１の側面６１４及び第２の側面６１６をボールグリッドアレイ６１２及び／又は他の部品に結合するビア６０８及び６０９を含む。

【0055】

図７は、本開示に係る組み立てられていない積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の上面図である。積層コンデンサアレイ構造は、下側ＰＣＢ６００と、上側ＰＣＢ６０６と、下側ＰＣＢ６００と上側ＰＣＢ６０６との間に存在し、構築が完了したときに上側ＰＣＢ６００と下側ＰＣＢ６０６の両方に電気的に結合される複数のコンデンサ５０２を有するコンデンサアレイとを含む。積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造は、コンデンサアレイの複数のコンデンサを上側ＰＣＢに電気的に結合する第１の複数のはんだ接続と、コンデンサアレイの複数のコンデンサを下側ＰＣＢに電気的に結合する第２の複数のはんだ接続とを含む。組み立て／構築前に、第１の複数のはんだ接続は第１のはんだペーストパッド６０２のアレイであり、第２の複数のはんだ接続は第２のはんだペーストパッド６０８のアレイである。

【0056】

図８Ａは、本開示に従って構築された積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の側断面図である。図８Ｂは、本開示に従って部分的に構築された積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の上面図である。図８Ａ及び図８Ｂの両方を参照すると、複数のコンデンサ５０２は、第１の複数のはんだ接続部６０２を介して上側ＰＣＢ６００と、第２の複数のはんだ接続部６０８を介して下側ＰＣＢ６０６との両方に電気的に結合する。ボールグリッドアレイ６１０及び６１２は、積層ＰＣＢコンデンサアレイへの電気接続経路をもたらす。図８Ａに示すように、複数のコンデンサ５０２の第１の側面は上側ＰＣＢ６００と下側ＰＣＢ６０６の両方に電気的に結合し、複数のコンデンサ５０２の第２の側面は上側ＰＣＢ６００と下側ＰＣＢ６０６の両方に電気的に結合する。更に、図８Ａに示すように、上側ＰＣＢ６０６の内面はコンデンサアレイの複数のコンデンサ５０２に結合し、下側ＰＣＢ６０６の内面はコンデンサアレイの複数のコンデンサ５０２に結合する。図８Ａ及び図８Ｂの構造では、コンデンサ５０２は、互いに直列に結合する第１のグループのコンデンサと、互いに直列に結合する第２のグループのコンデンサとを含む。

【0057】

図９Ａは、複数の第１のはんだペーストパッド６０８を含む第１のはんだペーストアレイがその上に形成された下側ＰＣＢ６０６の側断面図である。幾つかの実施形態では、二重はんだマスク（又は高次はんだマスク）を利用して、コンデンサアレイのコンデンサの異なる厚さを補償することができる。理解されるように、コンデンサアレイは、多数のコンデンサを有し、幾つかの実施形態では、異なるサイズ及び値のコンデンサを有する。したがって、コンデンサアレイの異なるコンデンサが異なる厚さを有する場合、異なる厚さのはんだペーストパッド６０８を利用することができる。同じ構造が上側ＰＣＢ６００とともに使用されてもよいが、上側からのコンデンサアレイの異なる構成を反映するために異なる。

【0058】

図９Ｂは、本開示に係るコンデンサの実装中の図９Ａの下側ＰＣＢの側断面図である。ロボットを使用して、ＸＹＺ位置及び視覚を使用してコンデンサアレイのコンデンサ５０２を第１のはんだペーストアレイ上に配置することができる。この時点で、構築時に、コンデンサ５０２は、第１のはんだペーストアレイ上に載置されているが、それに溶融されていない。したがって、はんだペーストパッド６０８とコンデンサ５０２との間には、構築中のそれらの間の相対運動を防止するのに十分な摩擦がなければならない。

【0059】

図１０Ａは、本開示に係る積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造を構築するための第１の実施形態を示すフロー図である。図１０Ｂ及び図１０Ｃは、図１０Ａと一致する構築中の積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の側断面図である。図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃを一緒に参照すると、積層ＰＣＢコンデンサアレイを構築するための方法１０００は、複数の第１のはんだペーストパッド６０８を有する第１のはんだペーストアレイを下側ＰＣＢ６０６の内面に塗布すること（ステップ１００２）を含む。方法１０００は、複数の第２のはんだペーストパッドを有する第２のはんだペーストアレイを上側ＰＣＢ６００の内面に塗布すること（ステップ１００４）に続く。方法１０００は、コンデンサアレイの複数のコンデンサ５０２を下側ＰＣＢ６０６の第１のはんだペーストアレイ上に配置することに続き、第１のはんだペーストアレイのパターンはコンデンサアレイに対応する（ステップ１００６）。方法１０００は、上側ＰＣＢ６００の第２のはんだペーストアレイがコンデンサアレイの複数のコンデンサと位置合わせするように、上側ＰＣＢ６００をコンデンサアレイ上に配置することに続く（ステップ１０１０）。方法１０００は、熱を加えて、第１のはんだペーストアレイ及び第２のはんだペーストアレイをそれぞれ固体導体１０１４及び１０１６に変換することに続く（ステップ１０１２）。誘導プレスリフロープロセス又はレーザ溶接を使用して、上側ＰＣＢ６００上の第１のはんだペーストアレイを固体導体に変換して、コンデンサアレイを上側ＰＣＢ６００に結合し、下側ＰＣＢ６０６上の第２のはんだペーストを固体導体に変換して、コンデンサアレイを下側ＰＣＢ６０６に結合することができる。

【0060】

図１１Ａは、本開示に係る積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造を構築するための第２の実施形態を示すフロー図である。図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄは、図１１Ａと一致する構築中の積層ＰＣＢコンデンサアレイ構造の側断面図である。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、及び図１１Ｄの全てを参照すると、積層ＰＣＢコンデンサアレイを構築するための方法１１００は、複数の第１のはんだペーストパッド６０８を有する第１のはんだペーストアレイを下側ＰＣＢ６０６の内面に塗布すること（ステップ１１０２）を含む。方法１１００は、複数の第２のはんだペーストパッドを有する第２のはんだペーストアレイを上側ＰＣＢ６００の内面に塗布すること（ステップ１１０４）に続く。方法１１００は、コンデンサアレイの複数のコンデンサ５０２を下側ＰＣＢ６０６の第１のはんだペーストアレイ上に配置することに続き、第１のはんだペーストアレイのパターンはコンデンサアレイに対応する（ステップ１００６）。方法１１００は、熱を加えて第１のはんだペーストアレイを固体導体１１１４に変換することを続ける（ステップ１００８）。方法１１００は、上側ＰＣＢ６００の第２のはんだペーストアレイがコンデンサアレイの複数のコンデンサと位置合わせするように、上側ＰＣＢ６００をコンデンサアレイ上に配置することに続く（ステップ１０１０）。方法１１００は、熱を加えて第２のはんだペーストアレイを固体導体１１１６に変換することを続ける（ステップ１０１２）。誘導プレスリフロープロセス又はレーザ溶接を使用して、上側ＰＣＢ６００上のはんだペーストを固体導体に変換してコンデンサアレイを上側ＰＣＢ６００に結合し、下側ＰＣＢ６０６上のはんだペーストを固体導体に変換してコンデンサアレイを下側ＰＣＢ６０６に結合することができる。固体導体１１１４は、ステップ１０１２において２回のリフロー工程を経ていることに留意されたい。

【0061】

本明細書の説明及び図は、別個のコンデンサである上側ＰＣＢと下側ＰＣＢとの間に存在する部品に関連し得るが、これらの部品は異なる（受動及び／又は能動）部品であり得る。例えば、部品は、別個のインダクタのアレイ、又は別個のインダクタと別個のコンデンサの両方のアレイとすることができる。更に、これらの部品は、パッケージ部品、例えば、複数のコンデンサ、複数のインダクタ、コンデンサとインダクタの組み合わせ、コンデンサ、インダクタ、及び抵抗器の組み合わせなどを含むパッケージとすることができる。幾つかの用途では、電子部品は、集積回路チップなどの能動部品を含むことができる。そのような集積回路チップは、トランジスタを含むことができる。本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点に従って、任意の適切な電子部品をＰＣＢ間に配置することができる。例えば、図５～図１１Ｄを参照して説明した特徴の任意の適切な組み合わせは、別個のコンデンサの代わりに任意の適切な電子部品に関連して実装することができる。本明細書に開示される実施形態は、２つのＰＣＢの間に配置されたコンデンサに関することとなり得るが、本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点は、３つ以上のＰＣＢのスタックからの２つのＰＣＢの様々なグループの間に配置された電子部品のアレイに適用することができる。

【0062】

上記のシステム及び方法は、本開示の好ましい実施形態の詳細を理解する助けとして、一般的な用語で説明されている。本開示の他の好ましい実施形態は、電動車両のための記載された用途を含む。本明細書の説明では、本明細書に開示される実施形態の完全な理解をもたらすために、構成要素及び／又は方法の例など、多数の特定の詳細が提供される。しかしながら、当業者であれば分かるように、特定の詳細の１つ以上を伴うことなく、又は他の装置、システム、アセンブリ、方法、構成要素、材料、部品などを伴って実施形態を実施することができる。他の例では、本明細書に開示される実施形態の態様を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造、材料、又は動作が具体的に示されず又は詳細に説明されない。

【0063】

本明細書を通して、「１つの実施形態」、「一実施形態」、又は「特定の実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ずしも全ての実施形態に含まれるわけではないことを意味する。したがって、この明細書全体にわたる様々な箇所における「１つの実施形態において」、「一実施形態において」、又は「特定の実施形態において」という語句のそれぞれの出現は、必ずしも同じ実施形態を指すものではない。更に、本開示の任意の特定の実施形態の特定の特徴、構造、又は特性は、任意の適切な態様で１つ以上の他の実施形態と組み合わされてもよい。本明細書に記載及び図示された本開示の実施形態の他の変形及び修正が、本明細書の教示に照らして可能であり、本開示の思想及び範囲の一部と見なされるべきであることを理解すべきである。

【0064】

また、図面／図に描かれた要素のうちの１つ以上を特定の用途にしたがって有用であるようにより分離された又は統合された方法で実装することもでき或いは更には特定の場合には動作不能であるように除去する又はレンダリングすることもできるのが分かる。

【0065】

更に、図面／図における任意の信号矢印は、別段に具体的に言及されなければ、単なる例示であると見なされるべきであり、限定的に見なされるべきでない。更に、本明細書で使用される「又は」という用語は、別段に示唆されなければ、一般に「及び／又は」を意味することを意図している。構成要素又はステップの組み合わせも言及されていると見なされ、用語は、分離又は組み合わせる能力を与えることが不明確であると予見される。

【0066】

本明細書の説明及び以下の特許請求の範囲を通して使用される「１つの（ａ）」、「１つの（ａ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別段に明確に指示しなければ、複数の指示対象を含む。また、本明細書の説明及び以下の特許請求の範囲を通して使用される「内（ｉｎ）」の意味は、文脈が別段に明確に指示しなければ、「内（ｉｎ）」及び「上（ｏｎ）」を含む。

【0067】

要約に記載されているものを含む、本開示の例示された実施形態の前述の説明は、網羅的であること、又は本発明を本明細書に開示されている正にその形態に限定しようとするものではない。技術革新の特定の実施形態及び例は、例示のみを目的として本明細書に記載されるが、当業者が認識及び理解できるように、本開示の思想及び範囲内で様々な同等の修正が可能である。示唆されるように、これらの修正は、例示された実施形態の前述の説明に照らして開示された実施形態に対して行なわれてもよく、本開示の思想及び範囲内に含まれるべきである。

【0068】

したがって、本開示をその特定の実施形態に関連して本明細書で説明してきたが、修正の許容範囲、様々な変更及び置換が前述の開示において意図されており、場合によっては、記載された開示の範囲及び思想から逸脱することなく、他の特徴の対応する使用を伴うことなく、実施形態の幾つかの特徴が採用されることが理解され得る。したがって、特定の状況又は材料を本開示の本質的な範囲及び思想に適合させるために、多くの修正を行なうことができる。本開示は、以下の特許請求の範囲で使用される特定の用語及び／又は本発明を実施するために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入るありとあらゆる実施形態及び均等物を含むことが意図される。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A-B】

【図10A】

【図10B-C】

【図11A】

【図11B】

【図11C-D】

【国際調査報告】