特表 2024-546313 電源モジュールの冷却構造

(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】2024-12-19

(54)【発明の名称】電源モジュールの冷却構造

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 Y

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024538054

(86)(22)【出願日】2023-01-24

(85)【翻訳文提出日】2024-06-21

(86)【国際出願番号】 US2023011418

(87)【国際公開番号】W WO2023177474

(87)【国際公開日】2023-09-21

(31)【優先権主張番号】63/320,851

(32)【優先日】2022-03-17

(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】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100087985

【弁理士】

【氏名又は名称】福井 宏司

(72)【発明者】

【氏名】武藤 高見

(72)【発明者】

【氏名】田子 政成

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA15

5H730AS05

5H730BB13

5H730BB82

5H730DD04

5H730ZZ01

5H730ZZ04

5H730ZZ07

5H730ZZ09

5H730ZZ12

5H730ZZ13

(57)【要約】

電源モジュールは、基板と、基板の上面に設けられる電子部品と、基板を介して電子部品に電気的に接続される下部ボードと、少なくとも１つの下部ボードに電気的に接続される少なくとも１つの支柱の端部と反対側の少なくとも１つの支柱の別の端部に電気的に接続される上部ボードであって、少なくとも１つの上部ボードは電気的に基板に接続される、上部ボードと、を含む。支柱は、下部ボードと上部ボードとの間に延在する。支柱は、下部ボードに電気的に接続される第１の端部と、上部ボードに電気的に接続される第２の端部と、を含む。磁性材料は、支柱の周縁の周りに設けられる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源モジュールであって、
基板と、
前記基板の上面に設けられる電子部品と、
前記基板を介して前記電子部品に電気的に接続される下部ボードと、
前記少なくとも１つの下部ボードに電気的に接続される前記少なくとも１つの支柱の端部と反対側の前記少なくとも１つの支柱の別の端部に電気的に接続される上部ボードであって、前記少なくとも１つの上部ボードは電気的に前記基板に接続される、上部ボードと、
前記下部ボードと前記上部ボードとの間に延在する支柱であって、
前記下部ボードに電気的に接続される第１の端部と、
前記上部ボードに電気的に接続される第２の端部と、を含む、支柱と、
前記支柱の周縁の周りに設けられる磁性材料と、を備える、電源モジュール。

【請求項2】

前記電子部品は、熱的に前記下部ボードに接続される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項3】

前記電子部品は、熱伝導性材料を介して熱的に前記下部ボードに接続される、請求項１または２に記載のモジュール。

【請求項4】

前記下部ボード、前記支柱および前記上部ボードは、インダクタを画定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項5】

前記下部ボードは、前記基板の前記上面に接続され、
前記下部ボードは、前記基板から上方に延在する下部ボード起立部分と、前記下部ボード起立部分の端部に位置する下部ボード湾曲部分と、前記下部ボード湾曲部分から前記基板の前記上面と平行または実質的に平行な平面に沿って延在する下部ボード平坦部分と、を含み、
前記下部ボード平坦部分の上面は、前記１つの支柱の前記第１の端部に接続される、請求項１～４のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項6】

前記電子部品の上面は、前記下部ボード平坦部分の下面に熱的に接続される、請求項５に記載のモジュール。

【請求項7】

前記電子部品の前記上面と前記下部ボード平坦部分の前記下面との間には、熱伝導性材料が設けられる、請求項６に記載のモジュール。

【請求項8】

前記下部ボード平坦部分の表面積は、前記下部ボード起立部分の表面積よりも大きい、請求項５～７のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項9】

前記電子部品の最大高さは、前記下部ボード平坦部分の下面と前記基板の前記上面との間の距離以下である、請求項５～８のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項10】

前記電子部品は、少なくとも一部が樹脂材料内にモールドされる、請求項９に記載のモジュール。

【請求項11】

前記樹脂材料の最大高さは、前記下部ボード平坦部分の前記下面と前記基板の前記上面との間の距離以下である、請求項１０に記載のモジュール。

【請求項12】

前記上部ボードは、
前記基板の前記上面と平行または実質的に平行な平面に沿って延在する上部ボード平坦部分と、
前記上部ボード平坦部分の端部に設けられる上部ボード湾曲部分と、
前記上部ボード湾曲部分から延在するとともに、前記基板に電気的に接続される上部ボード起立部分と、を含む、請求項９～１１のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項13】

前記電子部品の前記最大高さと、前記下部ボード平坦部分の最大厚さと、前記支柱の最大厚さとの和は、前記上部ボード平坦部分の下面と前記基板の前記上面との間の総距離と同じである、請求項１２に記載のモジュール。

【請求項14】

前記上部ボード平坦部分の総表面積は、前記上部ボード起立部分の総表面積より大きい、請求項１２または１３に記載のモジュール。

【請求項15】

前記支柱は、円筒形状である、請求項１～１４のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項16】

前記電子部品は、電界効果トランジスタを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項17】

追加の支柱をさらに備え、
前記支柱および前記追加の支柱は、前記下部ボードの延在方向と交差する方向に延在する直線上に配列される、請求項１～１６のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項18】

電源モジュールであって、
第１の基板および第２の基板と、
前記第１の基板の上面に設けられる第１の電子部品と、
前記第１の基板を介して前記第１の電子部品に電気的に接続される第１の下部ボードと、
前記第１の基板に電気的に接続される第１の上部ボードと、
前記第１の下部ボードと前記第１の上部ボードとの間に延在する第１の支柱であって、
前記第１の下部ボードに電気的に接続される第１の端部と、
前記第１の上部ボードに電気的に接続される第２の端部と、を含む、第１の支柱と、
前記第１の支柱の周りに設けられる第１の磁性材料と、
前記第２の基板の上面に設けられる第２の電子部品と、
前記第２の基板を介して前記第２の電子部品に電気的に接続される第２の下部ボードと、
前記第２の基板に電気的に接続される第２の上部ボードと、
前記第２の下部ボードと前記第２の上部ボードとの間に延在する第２の支柱であって、
前記第２の下部ボードに電気的に接続される第１の端部と、
前記第２の上部ボードに電気的に接続される第２の端部と、を含む、第２の支柱と、
前記第２の支柱の周りに設けられる第２の磁性材料と、を備え、
前記第１の下部ボードと、前記第１の支柱と、前記第１の上部ボードと、前記第２の下部ボードと、前記第２の支柱と、前記第２の上部ボードとは互いに磁気的に接続される、電源モジュール。

【請求項19】

前記第１の磁性材料および前記第２の磁性材料は、互いに固定される、請求項１８に記載のモジュール。

【請求項20】

前記第１の磁性材料および前記第２の磁性材料は、単一のモノリシック部材としてともに設けられる、請求項１９に記載のモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電源モジュールに関する。より詳細には、本発明は、電源モジュールにおいて発熱パワー素子を冷却することで電源モジュールの性能を向上させることに関する。

【背景技術】

【0002】

公知の電源モジュールは、電源モジュールのパワー素子のような、発熱部品を含む。発熱部品はヒートシンクに接続されており、発熱部品で発生した熱の一部は熱の放散を助けるヒートシンクに伝達される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０４７６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、公知の電源モジュールにおける典型的な配置は、大きな空間を必要とし、電源モジュールの小型化が求められる際には好ましくない。さらに、発熱パワー部品が誘導部品の近くに設置されなくてはならない場合、誘導部品は低い熱伝導率を有するため、冷却効率が低下する。冷却効率が低下すると、発熱パワー部品は大電流を発生させることができない。

【0005】

特許文献１はＤＣ－ＤＣコンバータにおけるインダクタを示す。しかしながら、インダクタ４ｉの構造のコアはトロイダル状であるとともに、大電流パワー部品のための十分な放熱能力を欠く。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の好ましい実施形態は、大電流を発生させることができるような十分な冷却も行う一方で、小型化が可能な電源モジュールを提供する。
本発明の好ましい実施形態は、基板と、基板の上面に設けられる電子部品と、基板を介して電子部品に電気的に接続される下部ボードと、少なくとも１つの下部ボードに電気的に接続される少なくとも１つの支柱の端部と反対側の少なくとも１つの支柱の別の端部に電気的に接続される上部ボードであって、少なくとも１つの上部ボードは電気的に基板に接続される、上部ボードと、を含む電源モジュールを提供する。支柱は下部ボードと上部ボードとの間に延在する。支柱は、下部ボードに接続される第１の端部と、上部ボードに接続される第２の端部と、を含む。磁性材料は支柱の周縁の周りに設けられる。

【0007】

電子部品は、下部ボードに熱的に接続されてもよい。電子部品は、熱伝導性材料を介して熱的に下部ボードに接続されてもよい。下部ボード、支柱、および上部ボードはインダクタを画定してもよい。

【0008】

下部ボードは、基板の上面に接続されてもよい。下部ボードは、基板から上方へと延在する下部ボード起立部分と、下部ボード起立部分の端部に位置する下部ボード湾曲部分と、下部ボード湾曲部分から基板の上面と平行または実質的に平行な平面に沿って延在する下部ボード平坦部分と、を含んでもよい。下部ボード平坦部分の上面は、１つの支柱の第１の端部に接続されてもよい。

【0009】

電子部品の上面は、下部ボード平坦部分の下面に熱的に接続されてもよい。電子部品の上面と下部ボード平坦部分の下面との間には、熱伝導性材料が設けられてもよい。
下部ボード平坦部分の表面積は、下部ボード起立部分の表面積よりも大きくてもよい。電子部品の最大高さは、下部ボード平坦部分の下面と基板の上面との間の距離以下である。

【0010】

電子部品は、少なくとも一部が樹脂材料内にモールドされてもよい。樹脂材料の最大高さは、下部ボード平坦部分の下面と基板の上面との間の距離以下であってもよい。
上部ボードは、基板の上面と平行または実質的に平行な平面に沿って延在する上部ボード平坦部分と、上部ボード平坦部分の端部に設けられる上部ボード湾曲部分と、上部ボード湾曲部分から延在しうるとともに、基板に電気的に接続されうる上部ボード起立部分と、を含んでもよい。電子部品の最大高さと、下部ボード平坦部分の最大厚さと、支柱の最大厚さとの和は、上部ボード平坦部分の下面と基板の上面との間の総距離と同じであってもよい。上部ボード平坦部分の総表面積は、上部ボード起立部分の総表面積より大きくてもよい。

【0011】

支柱は、円筒形状であってもよい。電子部品は、電界効果トランジスタを含んでもよい。モジュールはさらに、追加の支柱を含んでもよく、支柱および追加の支柱は、下部ボードの延在方向と交差する方向に延在する直線上に配列されてもよい。

【0012】

本発明の好ましい実施形態は、第１の基板および第２の基板と、第１の基板の上面に設けられる第１の電子部品と、第１の基板を介して第１の電子部品に電気的に接続される第１の下部ボードと、第１の基板に電気的に接続される第１の上部ボードと、第１の下部ボードと第１の上部ボードとの間に延在するとともに第１の下部ボードに電気的に接続される第１の端部および第１の上部ボードに電気的に接続される第２の端部を含む第１の支柱と、第１の支柱の周りに設けられる第１の磁性材料と、第２の基板の上面に設けられる第２の電子部品と、第２の基板を介して第２の電子部品に電気的に接続される第２の下部ボードと、第２の基板に電気的に接続される第２の上部ボードと、第２の下部ボードと第２の上部ボードとの間に延在するとともに第２の下部ボードに電気的に接続される第１の端部および第２の上部ボードに電気的に接続される第２の端部とを含む第２の支柱と、第２の支柱の周りに設けられる第２の磁性材料と、を含む電源モジュールを提供する。第１の下部ボードと、第１の支柱と、第１の上部ボードと、第２の下部ボードと、第２の支柱と、第２の上部ボードとは互いに磁気的に接続される。

【0013】

第１の磁性材料および第２の磁性材料は、互いに固定されてもよい。第１の磁性材料および第２の磁性材料は、単一のモノリシック部材としてともに設けられてもよい。
添付の図面を参照した本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、本発明の上記および他の特徴、要素、特性、ステップ、並びに利点がより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュールの側面図を示す。

【図2A】本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図2B】本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図2C】本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図2D】本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図2E】本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図2F】本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュールの回路図を示す。

【図3】本発明の第１の好ましい実施形態の修正形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図4A】本発明の第２の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図4B】本発明の第２の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図5】本発明の第３の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図6A】本発明の第４の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図6B】本発明の第４の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図6C】本発明の第４の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図6D】本発明の第４の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図7A】本発明の第５の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図7B】本発明の第５の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図7C】本発明の第５の好ましい実施形態の修正形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図8A】本発明の第６の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【図8B】本発明の第６の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図8C】本発明の第６の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図9】本発明の第７の好ましい実施形態による電源モジュールの一部の斜視図を示す。

【図10】本発明の第８の好ましい実施形態による電源モジュールの斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

第１の好ましい実施形態
本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュール１が、図１～図２Ｆを参照して説明される。図１は、本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュール１の側面図である。図２Ａ～図２Ｄは、本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュール１の一部の斜視図である。図２Ｅは、本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュール１の斜視図である。図２Ｆは、本発明の第１の好ましい実施形態による電源モジュール１の回路図である。

【0016】

図１に示すように、電源モジュール１は、基板１０と、基板１０の表面上の１つ以上の電子部品４０と、基板１０の上面から電子部品４０を覆うように延在する下部ボード２１と、下部ボード２１の上面から延在する１つ以上の支柱３０と、１つ以上の支柱３０を囲んでいる磁性材料３１と、基板１０から１つ以上の支柱３０の上端を覆うように延在する上部ボード２２と、を含みうる。電子部品４０は、例えば、パワー素子（例えば、電界効果トランジスタなど）、コンデンサ、抵抗などを含みうる。

【0017】

下部ボード２１は、図２Ｂに示すように、その間に間隙２１４を有して互いに離間される一対の下部ボード部分２１Ａおよび２１Ｂを含みうる。下部ボード２１は、下部ボード起立部分２１１と、下部ボード湾曲部分２１２と、下部ボード平坦部分２１３と、を含みうる。下部ボード起立部分２１１は、基板１０の上面に対して、製造誤差範囲および／または測定誤差範囲内で垂直または実質的に垂直に、延在する。下部ボード平坦部分２１３は、基板１０の上面に対して、製造誤差範囲および／または測定誤差範囲内で平行または実質的に平行に、延在する。下部ボード平坦部分２１３の表面積は、下部ボード起立部分２１１の表面積よりも大きくなりうる。しかしながら、下部ボード平坦部分２１３の表面積は、下部ボード起立部分２１１以下でもよい。下部ボード起立部分２１１の底部は、基板１０上に画定される開口部１０２１内に固定されうる。下部ボード２１は、基板１０上または基板１０内に画定される、はんだおよび／または配線を介して１つ以上の電子部品４０に電気的に接続されうる。

【0018】

図２Ｄに示すように、上部ボード２２は、その間に間隙２２４を有して互いに離間される一対の上部ボード部分２２Ａおよび２２Ｂを含みうる。上部ボード２２は、上部ボード起立部分２２１と、上部ボード湾曲部分２２２と、上部ボード平坦部分２２３と、を含みうる。上部ボード起立部分２２１は、基板１０の上面に対して、製造誤差範囲および／または測定誤差範囲内で垂直または実質的に垂直に、延在する。上部ボード平坦部分２２３は、基板１０の上面に対して、製造誤差範囲および／または測定誤差範囲内で平行または実質的に平行に、延在する。上部ボード起立部分２２１の底部は、基板１０に画定される開口部１０２２内に固定されうる。上部ボード平坦部分２２３の総表面積は、上部ボード起立部分２２１の総表面積よりも大きくなりうる。しかしながら、上部ボード平坦部分２２３の総表面積は、上部ボード起立部分２２１以下でもよい。上部ボード２２は、基板１０上または基板１０内に画定される、はんだおよび／または配線を介して１つ以上の電子部品４０に電気的に接続されうる。

【0019】

少なくとも１つの支柱３０が、下部ボード平坦部分２１３から上部ボード平坦部分２２３へと延在している。下部ボード２１および上部ボード２２は、少なくとも１つの支柱３０を介して互いに電気的に接続されている。図２Ｃに示すように、例えば、少なくとも１つの支柱３０は一対の支柱を含みうる。しかし、異なる数の支柱が使われてもよい。少なくとも１つの支柱３０は円筒形状でありうるが、任意の他の形状が用いられてもよい。少なくとも１つの支柱３０は、磁性材料３１に囲まれている。下部ボード２１、上部ボード２２、少なくとも１つの支柱３０、および磁性材料３１は１つ以上のインダクタをともに画定しうる。さらに、下部ボード２１、上部ボード２２、少なくとも１つの支柱３０、および磁性材料３１の構造は、電源モジュール１内部で発生する熱を放散することができるヒートシンクを画定しうる。

【0020】

電子部品４０のうちの少なくとも１つの最大高さは、下部ボード平坦部分２１３と基板１０の上面との間の距離と同じまたは実質的に同じである。さらに、電子部品４０のうちの少なくとも１つの最大高さは、下部ボード平坦部分２１３と基板１０の上面との間の距離よりも小さくてもよい。

【0021】

図２Ｅおよび図２Ｆは、電源モジュール１に設けられる回路配置の一例を示す。回路配置は、一対のトランジスタＱ１、Ｑ２と、一対のトランジスタＱ３、Ｑ４との間に設けられる変圧器ＴＸ１を含みうる。一次巻線Ｐ１はノードＢを含み、さらに二次巻線Ｓ１はノードＡを含む。ノードＢは、トランジスタＱ３およびＱ４間に接続されるとともに、上部ボード２２の基板１０への接続に対応する。ノードＡは、トランジスタＱ１およびＱ２間に接続されるとともに、下部ボード２１の基板１０への接続に対応する。一次巻線Ｐ１および二次巻線Ｓ１のノードＡおよびＢに接続されていない端部は、一次巻線Ｐ１および二次巻線Ｓ１とグランドとの間で並列に接続される、コンデンサＣ１および交流電源Ｉ１に接続されている。一対のトランジスタＱ１、Ｑ２、および一対のトランジスタＱ３、Ｑ４はまた、電圧源Ｖ１とグランドとの間で並列に接続されている。

【0022】

図３は、本発明の第１の好ましい実施形態の修正形態による電源モジュール１Ａを示す。第１の好ましい実施形態の修正形態による電源モジュール１Ａは、基板１０上の電子部品４０が熱伝導性樹脂材料４０１に被包（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ）されているという点で、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１とは異なってもよい。さらに、熱伝導性樹脂材料４０１は下部ボード２１を支持することで、電源モジュール１Ａの構造を安定させやすくする。電子部品４０のうちの少なくとも１つの最大高さは、樹脂材料４０１の最大高さと実質的に同じか、または樹脂材料４０１の最大高さより小さくてもよい。電子部品４０を樹脂材料４０１で被包することで、基板１０と、電子部品４０と、下部ボード２１との間におけるより良好な熱伝達を提供しつつ、同時に安定性を向上させることができる。

【0023】

第２の好ましい実施形態
本発明の第２の好ましい実施形態による電源モジュール２が、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明される。図４Ａは、本発明の第２の好ましい実施形態による電源モジュール２の一例の斜視図である。図４Ｂは、本発明の第２の好ましい実施形態による電源モジュール２の一例の別の斜視図であり、電源モジュール２の部品の内部形状を示すために半透明になっている。

【0024】

図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、第２の好ましい実施形態による電源モジュール２は、支柱２０３０および磁性材料２０３１の形状が長方形または立方体でありうるという点で、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１とは異なってもよい。さらに、支柱２０３０は多角形（五角形、六角形など）でありうる。第２の好ましい実施形態による電源モジュール２の他の構成は、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１のものと同じでありうるとともに、同じ部分の説明は、簡略化のために省略される。

【0025】

第３の好ましい実施形態
本発明の第３の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール３が、図５を参照して説明される。図５は、本発明の第３の好ましい実施形態による電源モジュール３の一例の斜視図であり、電源モジュール３の部品の内部形状を示すために半透明になっている。

【0026】

図５に示されるように、第３の好ましい実施形態による電源モジュール３は、支柱３０が、円柱状または円筒形状でありうる磁性材料２０３１に囲まれるという点で、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１とは異なってもよい。第３の好ましい実施形態による電源モジュール３の他の構成は、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１のものと同じでありうるとともに、同じ部分の説明は、簡略化のために省略される。

【0027】

第４の好ましい実施形態
本発明の第４の好ましい実施形態による電源モジュール４が、図６Ａ～図６Ｄを参照して説明される。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第４の好ましい実施形態による電源モジュール４の斜視図である。図６Ｃおよび図６Ｄは、本発明の第４の好ましい実施形態による電源モジュール４の一部の斜視図を示す。

【0028】

図６Ａ～図６Ｄに示されるように、第４の好ましい実施形態による電源モジュール４は、支柱４０３０の形状が長方形または立方体でありうる磁性材料４０３１に囲まれているという点で、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１とは異なってもよい。さらに、磁性材料４０３１は、ギリシャ文字のパイ（π）形状を有する、別個に設けられる構造を含みうる。下部ボード４０２１および上部ボード４０２２は、対応する支柱４０３０の上面および下面のみに直接接触する、個別の構造体の対として画定されうる。第４の好ましい実施形態による電源モジュール４の他の構成は、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１のものと同じでありうるとともに、同じ部分の説明は、簡略化のために省略される。

【0029】

第５の好ましい実施形態
本発明の第５の好ましい実施形態による電源モジュール５が、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明される。図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第５の好ましい実施形態による電源モジュール５の斜視図である。

【0030】

図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、第５の好ましい実施形態による電源モジュール５は、形状が長方形または立方体でありうる複数の支柱５０３０が磁性材料５０３１に囲まれているという点で、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１とは異なってもよい。磁性材料５０３１は、支柱５０３０の対の間に延在する複数の垂直な突起を備える単一の長辺の形状を有する、別個に設けられる構造体を含みうる。さらに、下部ボード５０２１および上部ボード５０２２は、対応する支柱５０３０の上面および下面のみに直接接触する、個別の構造体の対として画定されうる。例えば、磁性材料５０３１の４つの垂直な突起は、４つの支柱５０３０に隣接するように設けられてもよい。第５の好ましい実施形態による電源モジュール５の他の構成は、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１のものと同じでありうるとともに、同じ部分の説明は、簡略化のために省略される。第５の好ましい実施形態による電源モジュール５内のインダクタ（支柱５０３０および磁性材料５０３１に対応する）の数を、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１内のそれよりも多くすることで、第５の好ましい実施形態による電源モジュール５の性能を、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１と比べて向上させることができる。

【0031】

図７Ｃは、本発明の第５の好ましい実施形態の修正形態による電源モジュール５Ａを示す。第５の好ましい実施形態の修正形態による電源モジュール５Ａは、磁性材料５０３１がギリシャ文字のパイ（π）の形状を有する複数の構造体で画定されているという点で、第５の好ましい実施形態による電源モジュール５と異なる。さらに、単一の基板ではなく、一対の基板１０Ａおよび１０Ｂが設けられている。電源モジュール５と同様に、電源モジュール５Ａ内のインダクタの数を増やすことで、電源モジュール５Ａの性能を向上させることができる。

【0032】

第６の好ましい実施形態
本発明の第６の好ましい実施形態による電源モジュール６が、図８Ａ～図８Ｃを参照して説明される。図８Ａは、本発明の第６の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール６の斜視図である。図８Ｂおよび図８Ｃは、本発明の第４の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール６の一部の斜視図を示す。

【0033】

図８Ａに示されるように、第６の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール６は、形状が長方形または立方体でありうる複数の支柱６０３０が磁性材料６０３１に囲まれているという点で、第１の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール１とは異なってもよい。磁性材料６０３１は、支柱６０３０の対の間に延在する複数の垂直な突起を備える単一の長辺の形状有する、別個に設けられる構造体を含みうる。さらに、上部ボード６０２２は、対応する支柱６０３０の上面のみに直接接触する、個別の複数の構造体によって画定されうる。対して、下部ボード６０２１は、上部ボード６０２２の下部が通過し、基板６０１０に達することのできる開口部６０３３を有する単一の構造を含みうる。

【0034】

図８Ｂおよび図８Ｃは下部ボード６０２１の図を示す。開口部６０３３は、開口部６０３３の周縁部に設けられる湾曲した突起６０３４を含みうる。湾曲した突起６０３４は、基板６０１０の上面に向かって、下方向に延在する。開口部は、支柱６０３０の下面の一部と重なりうる。下部ボード６０２１の残りの部分は、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１の構造に類似した構造を有しうる。支柱６０３０の一部を開口部６０３３に挿入すると、電源モジュール６の安定性を高めることができる。

【0035】

第７の好ましい実施形態
本発明の第７の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール７が、図９を参照して説明される。図９は、本発明の第７の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール７の斜視図である。

【0036】

図９に示されるように、第７の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール７は、形状が長方形または立方体でありうる複数の支柱７０３０が磁性材料７０３１に囲まれているという点で、第１の好ましい実施形態に基づいた電源モジュール１とは異なりうる。磁性材料７０３１は、支柱７０３０の対の間に延在する複数の垂直な突起を備える単一の長辺の形状を有する、別個に設けられる構造体を含みうる。さらに、上部ボード７０２２は開口部７０３３を有する単一の構造を含みうる一方、下部ボード７０２１は、対応する支柱７０３０の下面のみに直接接触する、個別の複数の構造体によって画定されうる。開口部７０３３は、下部ボード７０２１の個別の構造体のうち、隣接したもの同士の間で下方向に延在して基板７０１０に達する、湾曲した突起７０３４を含みうる。支柱７０３０の一部を開口部７０３３に挿入した場合、電源モジュール７の安定性を高めることができる。

【0037】

第８の好ましい実施形態
本発明の第８の好ましい実施形態による電源モジュール８が、図１０を参照して説明される。図１０は、本発明の第８の好ましい実施形態による電源モジュール８の斜視図である。

【0038】

図１０に示されるように、第８の好ましい実施形態による電源モジュール８は、形状が長方形または立方体でありうる複数の支柱８０３０が磁性材料８０３１に囲まれているという点で、第１の好ましい実施形態による電源モジュール１とは異なりうる。磁性材料８０３１は、ギリシャ文字のパイ（π）の形状を有する複数の構造体を含みうる。広い間隙８０６６は、磁性材料８０３１の複数の構造体のうち隣り合ったもの同士の間に画定されうる。

【0039】

上記の好ましい実施形態および修正形態の構成は、互いに適切に組み合わせることができるとともに、それぞれの組み合わせに対応する効果を奏することができる。
前述の説明は、本発明の例示にすぎないことを理解されたい。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、様々な代替形態および修正形態を考案することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲内に収まる、全てのそのような代替形態、修正形態、および変形形態を包含することが意図されている。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源モジュールであって、
基板と、
前記基板の上面に設けられる電子部品と、
前記基板を介して前記電子部品に電気的に接続される下部ボードと、
前記少なくとも１つの下部ボードに電気的に接続される前記少なくとも１つの支柱の端部と反対側の前記少なくとも１つの支柱の別の端部に電気的に接続される上部ボードであって、前記少なくとも１つの上部ボードは電気的に前記基板に接続される、上部ボードと、
前記下部ボードと前記上部ボードとの間に延在する支柱であって、
前記下部ボードに電気的に接続される第１の端部と、
前記上部ボードに電気的に接続される第２の端部と、を含む、支柱と、
前記支柱の周縁の周りに設けられる磁性材料と、を備える、電源モジュール。

【請求項2】

前記電子部品は、熱的に前記下部ボードに接続される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項3】

前記電子部品は、熱伝導性材料を介して熱的に前記下部ボードに接続される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項4】

前記下部ボード、前記支柱および前記上部ボードは、インダクタを画定する、請求項１に記載のモジュール。

【請求項5】

前記下部ボードは、前記基板の前記上面に接続され、
前記下部ボードは、前記基板から上方に延在する下部ボード起立部分と、前記下部ボード起立部分の端部に位置する下部ボード湾曲部分と、前記下部ボード湾曲部分から前記基板の前記上面と平行または実質的に平行な平面に沿って延在する下部ボード平坦部分と、を含み、
前記下部ボード平坦部分の上面は、前記１つの支柱の前記第１の端部に接続される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項6】

前記電子部品の上面は、前記下部ボード平坦部分の下面に熱的に接続される、請求項５に記載のモジュール。

【請求項7】

前記電子部品の前記上面と前記下部ボード平坦部分の前記下面との間には、熱伝導性材料が設けられる、請求項６に記載のモジュール。

【請求項8】

前記下部ボード平坦部分の表面積は、前記下部ボード起立部分の表面積よりも大きい、請求項５に記載のモジュール。

【請求項9】

前記電子部品の最大高さは、前記下部ボード平坦部分の下面と前記基板の前記上面との間の距離以下である、請求項５に記載のモジュール。

【請求項10】

前記電子部品は、少なくとも一部が樹脂材料内にモールドされる、請求項９に記載のモジュール。

【請求項11】

前記樹脂材料の最大高さは、前記下部ボード平坦部分の前記下面と前記基板の前記上面との間の距離以下である、請求項１０に記載のモジュール。

【請求項12】

前記上部ボードは、
前記基板の前記上面と平行または実質的に平行な平面に沿って延在する上部ボード平坦部分と、
前記上部ボード平坦部分の端部に設けられる上部ボード湾曲部分と、
前記上部ボード湾曲部分から延在するとともに、前記基板に電気的に接続される上部ボード起立部分と、を含む、請求項９に記載のモジュール。

【請求項13】

前記電子部品の前記最大高さと、前記下部ボード平坦部分の最大厚さと、前記支柱の最大厚さとの和は、前記上部ボード平坦部分の下面と前記基板の前記上面との間の総距離と同じである、請求項１２に記載のモジュール。

【請求項14】

前記上部ボード平坦部分の総表面積は、前記上部ボード起立部分の総表面積より大きい、請求項１２に記載のモジュール。

【請求項15】

前記支柱は、円筒形状である、請求項１～１４のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項16】

前記電子部品は、電界効果トランジスタを含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項17】

追加の支柱をさらに備え、
前記支柱および前記追加の支柱は、前記下部ボードの延在方向と交差する方向に延在する直線上に配列される、請求項１～１４のいずれか一項に記載のモジュール。

【請求項18】

電源モジュールであって、
第１の基板および第２の基板と、
前記第１の基板の上面に設けられる第１の電子部品と、
前記第１の基板を介して前記第１の電子部品に電気的に接続される第１の下部ボードと、
前記第１の基板に電気的に接続される第１の上部ボードと、
前記第１の下部ボードと前記第１の上部ボードとの間に延在する第１の支柱であって、
前記第１の下部ボードに電気的に接続される第１の端部と、
前記第１の上部ボードに電気的に接続される第２の端部と、を含む、第１の支柱と、
前記第１の支柱の周りに設けられる第１の磁性材料と、
前記第２の基板の上面に設けられる第２の電子部品と、
前記第２の基板を介して前記第２の電子部品に電気的に接続される第２の下部ボードと、
前記第２の基板に電気的に接続される第２の上部ボードと、
前記第２の下部ボードと前記第２の上部ボードとの間に延在する第２の支柱であって、
前記第２の下部ボードに電気的に接続される第１の端部と、
前記第２の上部ボードに電気的に接続される第２の端部と、を含む、第２の支柱と、
前記第２の支柱の周りに設けられる第２の磁性材料と、を備え、
前記第１の下部ボードと、前記第１の支柱と、前記第１の上部ボードと、前記第２の下部ボードと、前記第２の支柱と、前記第２の上部ボードとは互いに磁気的に接続される、電源モジュール。

【請求項19】

前記第１の磁性材料および前記第２の磁性材料は、互いに固定される、請求項１８に記載のモジュール。

【請求項20】

前記第１の磁性材料および前記第２の磁性材料は、単一のモノリシック部材としてともに設けられる、請求項１９に記載のモジュール。

【国際調査報告】