(57)【要約】 ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール（１０Ｂ）は、スイッチングトランジスタ（３１，３２）および制御回路ＩＣチップ（３３）が実装されるモジュール基板（２０）と、モジュール基板（２０）表面に実装されたスタッド端子（５０ａ，５０ｂ）と、モジュール基板（２０）と対向するようにスタッド端子（５０ａ，５０ｂ）に取り付けられたインダクタ（４０）とを備え、スイッチングトランジスタ（３１，３２）は、平面視において、インダクタ（４０）とモジュール基板（２０）が重なる領域に配置される一方、制御回路ＩＣチップ（３３）はその領域周辺に配置される。
2015019519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングトランジスタと、当該スイッチングトランジスタを制御する制御回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータを内蔵したＤＣ−ＤＣコンバータモジュールであって、
前記スイッチングトランジスタおよび前記制御回路が実装された基板と、
前記基板表面から突出する突状端子と、
前記基板と対向するように前記突状端子に取り付けられ、前記突状端子を介して前記基板と電気的に接続されたインダクタとを備え、
前記スイッチングトランジスタは、平面視において、前記インダクタと前記基板とが重なる領域に配置される一方、前記制御回路は、少なくとも一部が前記領域の外側に配置されている
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項２】
請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記突状端子は、前記インダクタの両極端子にそれぞれ電気的に接続される一対の導体端子であり、
前記スイッチングトランジスタは、前記一対の導体端子間に配置されている
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項３】
請求項２記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧型であり、
前記基板は、入力直流電圧が与えられる電源端子と、出力直流電圧を出力する出力端子と、前記入力直流電圧および前記出力直流電圧の共通基準電圧が与えられるグランド端子とを備えており、
前記スイッチングトランジスタは、一端が前記電源端子に接続されたハイサイドスイッチングトランジスタと、前記ハイサイドスイッチングトランジスタと前記グランド端子との間に接続されたローサイドスイッチングトランジスタとを備えており、
前記突状端子のうちの一方の導体端子は、前記出力端子に電気的に接続され、前記突状端子のうちの他方の導体端子は、前記ハイサイドスイッチングトランジスタと前記ローサイドスイッチングトランジスタとの接続点に電気的に接続され、
前記ハイサイドスイッチングトランジスタは、前記ローサイドスイッチングトランジスタよりも、前記他方の導体端子側に配置されている
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項４】
請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記他方の導体端子から前記一方の導体端子に向かう方向において、前記基板に、前記電源端子、前記グランド端子、前記出力端子の順に並べて配置されている
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項５】
請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記基板に実装された、前記ハイサイドスイッチングトランジスタの駆動用電源としてのブートストラップコンデンサをさらに備え、
前記ブートストラップコンデンサの負極端子が接続される配線導体は、前記他方の導体端子が接続される配線導体と分離され、かつ、前記ハイサイドスイッチングトランジスタの出力端子と電気接続線によって電気的に接続されている
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項６】
請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記電源端子または当該電源端子に接続される電源用配線導体と、前記グランド端子または当該グランド端子に接続されるグランド用配線導体との間に特性の異なる複数のコンデンサが並列に接続されている
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項７】
請求項１または２記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧型である
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項８】
請求項１または２記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇降圧型である
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【請求項９】
請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、
前記制御回路は、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流、動作電流、出力電圧および動作電圧のうちの少なくともいずれか１つを検出する検出部と、
基準電圧を生成して出力する基準電圧発生部と、
発振信号を出力する発振信号発生部と、を有し、
前記検出部、前記基準電圧発生部および前記発振信号発生部のうちの少なくともいずれか１つが、前記領域の外側に配置されている
ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータをひとつのパッケージに内蔵したＤＣ−ＤＣコンバータモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１パッケージ化されたＤＣ−ＤＣコンバータモジュールは、高効率な電力変換特性および小型実装性が得られるため、ノートパソコン等の多くの電子機器において、負荷回路の直近に配設されるＰＯＬ（Point of Load）電源として用いられる。【０００３】
図４は特許文献１で開示されているＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの構造図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立完成図をそれぞれ示している。図４において、マイクロコンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）６０は、モジュール基板６１、ＩＣ（半導体集積回路）６２、マイクロインダクタ７０、およびスタッド端子８０により構成される。モジュール基板６１の上側面には表面実装電極および回路配線パターンなどが形成されている。また、その側端面には表面実装用の電極端子部（側面端子）６３が形成されている。モジュール基板６１の上側実装面には、ＩＣ６２、スタッド端子８０、および若干のＣＲ部品６４がそれぞれ実装される。ＩＣ６２は、スイッチングトランジスタと制御回路とが集積形成されており、モジュール基板６１に表面実装されている。マイクロインダクタ７０は、チップ状部品として構成された磁心型インダクタであって、モジュール基板６１の４隅に配設されたスタッド端子８０上に載置された状態で実装される。以上のように、マイクロインダクタ７０は、モジュール基板６１上において、ＩＣ６２と上下に重なって配置されるため、実装面積を小さくすることができる。【０００４】
なお、特許文献１では、マイクロインダクタ７０の内部構造について開示されていないが、このような薄型（平面型）インダクタの代表的な構造を示すものとして、例えば特許文献２に記載のものがある。【０００５】
図５は特許文献２に開示されているインダクタの斜視図である。【０００６】
図５において、インダクタ９０は、ドラム形コア９１に巻線９２を施し、巻線９２の端部を電極部９３に巻きつけた構造となっている。この構造からわかるように、インダクタ９０の動作中における磁束は、ドラム形コア９１を通ることにより、インダクタ９０の上下に漏洩磁束が発生しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−６３６７６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されたマイクロコンバータ６０では、制御回路等の小電力で動作する回路を集積形成したＩＣ６２は、マイクロインダクタ７０（インダクタ）の直下に配置されている。そのため、ＩＣ６２（例えば、制御回路）は、高周波の矩形波によって動作するインダクタの漏洩磁束にさらされる。これにより、ＩＣ６２（例えば、制御回路）の安定動作が阻害される可能性があるという問題がある。【０００９】
また、インダクタ（特許文献１では、マイクロインダクタ７０）の直下にスイッチングトランジスタ（特許文献１では、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２）が配置されると、両トランジスタはインダクタの端子間に挟まれる。このとき、回路構成に忠実に両トランジスタを実装した場合、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの端子配置は、入力電源端子、出力端子、グランド端子の順に並べられることとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ（マイクロコンバータ）の外部に配置される入力コンデンサおよび出力コンデンサのための配線パターンが引き難くなるという問題があった。【００１０】
上記の問題点に鑑み、本開示は、小型化を実現し、かつ制御回路の安定動作を確保したＤＣ−ＤＣコンバータ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】
本開示の一態様では、スイッチングトランジスタと、当該スイッチングトランジスタを制御する制御回路とを有するＤＣ−ＤＣコンバータを内蔵したＤＣ−ＤＣコンバータモジュールにおいて、前記スイッチングトランジスタおよび前記制御回路が実装された基板と、前記基板表面から突出する突状端子と、前記基板と対向するように前記突状端子に取り付けられ、前記突状端子を介して前記基板と電気的に接続されたインダクタとを備え、前記スイッチングトランジスタは、平面視において、前記インダクタと前記基板とが重なる領域に配置される一方、前記制御回路は、少なくとも一部が前記領域の外側に配置されていることを特徴とする。【００１２】
この態様によると、平面視において、スイッチングトランジスタは、インダクタと基板とが重なる領域に配置される一方、制御回路は、少なくとも一部がその重なる領域の外側に配置されている。これにより、小信号で動作する制御回路に対して、インダクタの漏洩磁束による影響が軽減されるため、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の安定動作を確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によると、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの基板に実装された制御回路がインダクタの漏洩磁束から受ける影響を軽減することができる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの安定動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの基本構造例を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの配線パターンの一例を示す概念図であり、（ｂ）は本開示の特長を説明するための配線パターンの比較例を示した図である。
【図３】実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成例を示す概念図である。
【図４】（ａ）は従来のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの基本構造を示す分解斜視図であり、（ｂ）はその組立完成図である。
【図５】従来のインダクタの内部構成例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールについて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの基本構造例を示す分解斜視図である。図２（ａ）は実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの配線パターンの一例を示す概念図である。本態様では、ＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧型であるものとする。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータは、降圧型に限定されるものではなく、昇圧型または昇降圧型であっても同様の効果が得られる。図３は実施形態に係る降圧コンバータの回路構成例を示す概念図である。
【００１７】
（降圧コンバータの回路構成例）
図３は本開示に係るＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成例を示す概念図である。
【００１８】
図３のＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａは、降圧コンバータ（降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ）と称され、電源端子１１に入力直流電圧Ｖｉを受けて、降圧安定化された出力直流電圧Ｖｏに変換して、出力端子１３から出力する。
【００１９】
図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａは、制御回路としての制御回路ＩＣチップ３３と、インダクタ４０と、電源端子１１とグランド端子１２との間に直列に接続されたハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２と、入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃと、出力端子１３とグランド端子１２との間に接続された出力コンデンサ３４ａと、ブートストラップコンデンサ３４ｄとを備えている。
【００２０】
ハイサイドスイッチングトランジスタ３１は、一端が電源端子１１に接続され、他端が接続配線ＬＸを介してローサイドスイッチングトランジスタ３２の一端に接続されており、そのゲートには、制御回路ＩＣチップ３３からの制御信号を受ける。ローサイドスイッチングトランジスタ３２は、一端が接続配線ＬＸに接続され、他端がグランド端子１２に接続されており、そのゲートには、制御回路ＩＣチップ３３からの制御信号を受ける。接続配線ＬＸには、スイッチング電圧が発生する。
【００２１】
入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃは、電源端子１１とグランド端子１２との間に並列に接続されている。入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃは、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２のスイッチング動作によって高周波矩形波電流となる入力電流による電圧変動を抑制するために設けられる。
【００２２】
ブートストラップコンデンサ３４ｄは、一端（正極端子）が制御回路ＩＣチップ３３に接続され、他端（負極端子）が接続配線ＬＸに接続されている。具体的には、ブートストラップコンデンサ３４ｄの正極端子は、制御回路ＩＣチップ３３とダイオード等の整流素子（図示しない）とを介して接続され、この正極端子に制御回路ＩＣチップ３３から駆動用電圧が供給される。ブートストラップコンデンサ３４ｄは、ローサイドスイッチングトランジスタ３２がオンの時に充電され、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１の駆動電源となる。
【００２３】
インダクタ４０は、一端が接続配線ＬＸに接続され、他端が出力端子１３に接続されている。
【００２４】
制御回路ＩＣチップ３３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａの出力電流および出力電圧を検出する検出部（図示しない）と、基準となる電圧を生成する基準電圧発生部（図示しない）と、発振信号を出力する発振信号発生部（図示しない）とを有しており、制御端子１４ａ〜１４ｊからの制御信号を受けて、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２のスイッチング動作のループ制御等を実行する。また、制御回路ＩＣチップ３３には、各種保護機能等が集積形成されている。具体的には、制御端子１４ａは、例えば出力直流電圧Ｖｏが抵抗分圧等されて入力される帰還端子である。制御端子１４ｂは、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａの起動停止を制御するリモート端子である。制御端子１４ｃは、例えば過電流保護設定端子である。制御端子１４ｄは、例えば起動時の出力立ち上がり速度を設定するソフトスタート設定端子である。制御端子１４ｅは、例えば正常に動作していることを示すパワーグッド端子である。
【００２５】
図３において、電源端子１１に印加される入力直流電圧Ｖｉは、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１とローサイドスイッチングトランジスタ３２とが交互にオンオフすることによって、数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの交流電圧Ｖｍに変換される。その変換された交流電圧Ｖｍは、インダクタ４０と出力コンデンサ３４ａとによって、直流電圧に変換され、出力直流電圧Ｖｏとして、出力端子１３から出力される。
【００２６】
ここで、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１の１スイッチング周期に占めるオン時間の割合を時比率δとすると、入力直流電圧Ｖｉと出力直流電圧Ｖｏとの関係は、
Ｖｏ＝δ×Ｖｉ  ・・・（１）
で表される。制御回路ＩＣチップ３３は、出力直流電圧Ｖｏが安定するように、時比率δを調整してハイサイドスイッチングトランジスタ３１とローサイドスイッチングトランジスタ３２とを駆動する。
【００２７】
（モジュール基板の端子配列および各部品の実装）
ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａを内蔵している。図１において、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｂは、モジュール基板２０（基板）を有し、モジュール基板２０の表面には、表面実装電極および回路配線パターン等が形成されている。また、表面実装電極および回路配線パターンのうちの一部は、モジュール基板２０の表面から側面わたって延びるように形成されている。図１では、モジュール基板２０の表面から側面わたって延びる電極端子として、Ｙ方向の図面手前側に形成された制御端子１４ａを代表して図示している。したがって、図示しないが、モジュール基板２０の表面に形成された他の電極端子（表面実装電極）および回路配線パターンにおいても、モジュール基板２０の表面から側面に延びるように形成されている。なお、電極端子および回路配線パターンのうちの一部または全部は、モジュール基板２０の表面のみに形成されるようにしてもよい。
【００２８】
モジュール基板２０の表面において、図面左右方向（Ｘ方向）における両端部分であり、モジュール基板２０の縦方向（Ｙ方向）における中間部分には、対向して設けられた突状端子（一対の導体端子）としてのスタッド端子５０ａ，５０ｂが設けられている。スタッド端子５０ａ，５０ｂは、それぞれＹ方向に延びており、モジュール基板２０の表面からその厚さ方向（Ｚ方向：図１で上方向）に突出するように設けられている。
【００２９】
一対のスタッド端子５０ａ，５０ｂの上端部には、一方のスタッド端子５０ａから他方のスタッド端子５０ｂにわたって延びる矩形板状のインダクタ４０が上から載せられた状態で取り付けられている。インダクタ４０のＸ方向両端部には、それぞれ極性が異なる導電性のインダクタ端子４２，４２が設けられている。この両極のインダクタ端子４２，４２は、インダクタ４０が一対のスタッド端子５０ａ，５０ｂに取り付けられたときに、それぞれスタッド端子５０ａ，５０ｂと電気的に接続されるような位置に設けられている。一対のスタッド端子５０ａ，５０ｂの上端部へのインダクタ４０の取り付けは、例えば半田付けによって行う。なお、スタッド端子５０ａ，５０ｂとインダクタ４０とが電気的に接続されれば、半田付け以外の方法で取り付けを行ってもかまわない。
【００３０】
モジュール基板２０の表面には、上記のスタッド端子５０ａ，５０ｂに加えて、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１、ローサイドスイッチングトランジスタ３２、制御回路ＩＣチップ３３、およびコンデンサまたは抵抗などのＣＲ部品３４が実装されている。ＣＲ部品３４は、図２（ａ）に示すように、出力コンデンサ３４ａ、入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃ、およびブートストラップコンデンサ３４ｄを有している。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、モジュール基板２０の表面には、表面実装電極としての電源端子１１、グランド端子１２および出力端子１３が形成されている。
【００３２】
出力端子１３は、平面視において矩形状であり、スタッド端子５０ａと基板表面において電気的および機械的に接続されている。具体的には、出力端子１３は、モジュール基板２０の左上隅角部から上端に沿って図面の左右方向（Ｘ方向）延びており、かつモジュール基板２０のＸ方向の左端に沿って図面の上下方向（Ｙ方向）に延びている。スタッド端子５０ａは、出力端子１３のＸ方向における中央の位置であり、かつＹ方向における下側の位置に実装されている。
【００３３】
グランド端子１２は、平面視において矩形状であり、出力端子１３の右側に隣接して配置されている。グランド端子１２と出力端子１３とは、電気的および機械的に分離されている。具体的には、グランド端子１２は、モジュール基板２０の上端に沿ってＸ方向に延びており、出力端子１３と平行するようにＹ方向に延びている。グランド端子１２のＹ方向の長さは、出力端子１３のＹ方向の長さより短い。
【００３４】
電源端子１１は、平面視においてＬ字形状であり、グランド端子１２の右側に隣接して配置されている。電源端子１１とグランド端子１２とは、電気的および機械的に分離されている。具体的には、電源端子１１は、モジュール基板２０の上端に沿ってＸ方向にモジュール基板２０の右端まで延びており、グランド端子１２と平行するようにＹ方向に延びている。また、電源端子１１は、スタッド端子５０ｂの外周に沿うように形成された接続配線ＬＸに沿って切り欠かれている。電源端子１１と接続配線ＬＸとは、電気的および機械的に分離されている。電源端子１１のＹ方向の長辺の長さは、グランド端子１２より長く、かつ出力端子１３より短い。
【００３５】
接続点としての接続配線ＬＸは、平面視において略Ｕ字形状であり、スタッド端子５０ｂと基板表面において電気的および機械的に接続されている。具体的には、接続配線ＬＸは、モジュール基板２０の右端に沿ってＹ方向に延びており、かつモジュール基板２０のＹ方向の中間部分において図面左側に延びている。スタッド端子５０ｂは、上記の接続配線ＬＸの矩形状の部分において、Ｘ方向およびＹ方向における中央部分に実装されている。また、上記の接続配線ＬＸの矩形状の部分における左辺の下側の部位において、接続配線ＬＸは、電源端子１１の下側を通ってグランド端子１２の下側まで延びている。接続配線ＬＸと、電源端子１１、グランド端子１２および出力端子１３とは、それぞれ電気的および機械的に分離されている。
【００３６】
以上のように、本開示におけるＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｂの端子配列は、他方の導体端子としてのスタッド端子５０ｂから一方の導体端子としてのスタッド端子５０ａに向かう方向（図面左方向）において、電源端子１１、グランド端子１２、出力端子１３の順に並べて配置されている。これにより、パターン設計や外部配線が容易になり、入力コンデンサおよび出力コンデンサのような部品配置が容易となる。さらに、配線インピーダンスの最小化による高効率化、低ノイズ化が図れる。
【００３７】
ハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２は、スタッド端子５０ａとスタッド端子５０ｂとの間に実装される。具体的には、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１は、スタッド端子５０ａとスタッド端子５０ｂとの間における電源端子１１の表面に半田付けによって実装される。これにより、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１の一端と、電源端子１１とが電気的に接続される。また、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１の他端は、ワイヤボンディングによって接続配線ＬＸに接続される。ローサイドスイッチングトランジスタ３２は、スタッド端子５０ａとスタッド端子５０ｂとの間において、スタッド端子５０ａ側（グランド端子１２の図面下側）における接続配線ＬＸの表面に半田付けによって実装される。これにより、ローサイドスイッチングトランジスタ３２の一端と、接続配線ＬＸとが電気的に接続される。また、ローサイドスイッチングトランジスタ３２の他端は、ワイヤボンディングによってグランド端子１２に接続される。なお、各部品と各電極端子および各回路配線パターンとの接続方法は、半田付けやワイヤボンディングに限定されず、他の方法で電気的および機械的に接続してもかまわない。以下の説明でも同様である。
【００３８】
基板表面における接続配線ＬＸの下側には、接続配線Ｐ１が形成されており、接続配線Ｐ１の表面に制御回路ＩＣチップ３３が実装されている。制御回路ＩＣチップ３３は、実装された状態において、その上端が、スタッド端子５０ａ，５０ｂの下端同士を結んだ仮想線Ｌ１よりも下側にくるように実装されている。そして、制御回路ＩＣチップ３３は、ワイヤボンディングによって、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２のゲートと接続されている。また、制御回路ＩＣチップ３３は、ワイヤボンディングによって、制御端子１４ａ〜１４ｊと接続されている。
【００３９】
制御回路ＩＣチップ３３は、単にハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２を駆動するだけでなく、出力端子１３からの帰還信号のループ制御や、各種保護機能等のように、小信号によって動作する制御回路を内包している。したがって、例えばインダクタ４０等の磁性部品の近傍に配置されると、その漏洩磁束の影響によって誤作動する可能性が増加する。
【００４０】
本開示では、平面視において、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２は、インダクタ４０とモジュール基板２０とが重なる領域ＡＲ１の内側に配置される一方、制御回路ＩＣチップ３３は領域ＡＲ１の外側に配置されている。換言すると、大信号で動作するスイッチングトランジスタ（例えば、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１およびローサイドスイッチングトランジスタ３２）を漏洩磁束が多いインダクタ４０の直下（例えば、インダクタ４０とモジュール基板２０とが重なる領域ＡＲ１の内側）に配置し、その周辺（例えば、領域ＡＲ１の外側）に制御回路ＩＣチップ３３（制御回路）を配置している。これにより、小信号で動作する制御回路に対するインダクタの漏洩磁束による影響が軽減されるため、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の安定動作を確保することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、制御回路ＩＣチップ３３は領域ＡＲ１の外側に配置したが、必ずしも制御回路の全てを領域ＡＲ１の外側に配置する必要はない。上述のように、制御回路内において、磁束の影響によって誤作動する可能性がある部分が領域ＡＲ１の外側にあればよい。一般に、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される出力電圧および／または出力電流や、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作電圧および／または動作電流の検出信号の受電等をする検出部と、検出信号と比較する基準信号を生成して出力する基準電圧発生部および発振信号を生成して出力する発振信号発生部を含む発生部とを有する。これら検出部や発生部が制御回路の制御動作を司りながら小信号で動作しており、領域ＡＲ１の外側に配置されるのが好ましい部分である。
【００４２】
接続配線Ｐ１の左右下側の隅角部は、それぞれモジュール基板２０の左右下側の隅角部まで延びている。また、出力端子１３の図面下側には、他の端子と電気的および機械的に分離された接続配線Ｐ２が形成されており、ワイヤボンディングによって制御回路ＩＣチップ３３と接続されている。
【００４３】
モジュール基板２０の表面実装電極および回路配線パターンは、例えばリードフレームによって実現されている。リードフレームは、上記の電源端子１１、グランド端子１２、出力端子１３の他に、制御回路ＩＣチップ３３の各種機能を外部設定するための制御端子１４ａ〜１４ｊを有する。制御端子１４ａ〜１４ｊは、モジュール基板２０の下端に沿って、Ｘ方向に並べて配置されている。各制御端子１４ａ〜１４ｊおよび接続配線Ｐ１は、それぞれ電気的および機械的に分離されている。
【００４４】
出力コンデンサ３４ａは、モジュール基板２０の図面左上側におけるスタッド端子５０ａのＹ方向上端よりも上側に実装されており、その一端はグランド端子１２に接続され、その他端は出力端子１３に接続されている。
【００４５】
ブートストラップコンデンサ３４ｄは、スタッド端子５０ｂのＹ方向下端よりも下側に実装されており、負極端子は接続配線Ｐ３に接続され、正極端子は接続配線Ｐ４に接続されている。接続配線Ｐ３は、基板表面において、他の端子および配線と電気的および機械的に分離されており、ワイヤボンディングによってハイサイドスイッチングトランジスタ３１と接続されている。同様に、接続配線Ｐ４は、基板表面において、他の端子および配線と電気的および機械的に分離されており、ワイヤボンディングによって制御回路ＩＣチップ３３と接続されている。
【００４６】
以上のように、本開示に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｂの配線パターンによると、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１は、ローサイドスイッチングトランジスタ３２よりスタッド端子５０ｂ側に配置されている。これにより、ブートストラップコンデンサ３４ｄの負極端子は、接続配線ＬＸを介することなくハイサイドスイッチングトランジスタ３１のソースと電力供給線（ワイヤボンディング）で直結される。
【００４７】
これにより、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１をオンさせる駆動ループは、スイッチング電流の大電流ループとの共通インピーダンスがないため、駆動電圧が十分に確保される。また、駆動ループに対するスイッチングトランジスタのスイッチング電流の影響を低減することができる。したがって、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のオン抵抗の増大による損失の増大を防ぐことができる。ここで、駆動ループとは、ブートストラップコンデンサ３４ｄの正極端子から制御回路ＩＣチップ３３を介してハイサイドスイッチングトランジスタ３１のゲートに接続され、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のソースからブートストラップコンデンサ３４ｄの負極端子に接続されたループである。また、大電流ループとは、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のソースから接続配線ＬＸを介してインダクタ４０に流れる電流ループである。
【００４８】
さらに、本開示によると、スイッチングトランジスタ（ハイサイドスイッチングトランジスタ３１）の電力供給線の寄生インダクタンスを低減することができ、高効率化を実現することができる。
【００４９】
入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃは、モジュール基板２０のＸ方向の中央における上側にＹ方向に並べて実装されており、それぞれの一端は電源端子１１に接続され、それぞれの他端はグランド端子１２に接続されている。具体的には、入力コンデンサ３４ｃは領域ＡＲ１の内側における上端周辺に実装されており、入力コンデンサ３４ｂは領域ＡＲ１の外側において、入力コンデンサ３４ｃと並べて実装されている。
【００５０】
ここで、入力コンデンサ３４ｂには静電容量が大きいコンデンサを用いる一方、入力コンデンサ３４ｃにはＥＳＲ（Equivalent series resistance：等価直列抵抗）が小さいコンデンサを用いている。これにより、静電容量が大きな入力コンデンサ３４ｂによって、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１に流れるスイッチング電流による電源電圧変動を抑制することができる。同時に、低ＥＳＲの入力コンデンサ３４ｃによって、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のターンオン・ターンオフ時の電流の急峻な変動によるサージ電圧の重畳を吸収することができる。
【００５１】
このように、電源端子１１とグランド端子１２との間において、容量値やＥＳＲ等の特性が異なる入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃを並列に接続することによって、コンデンサを流れる高周波リップル電流のループを最小化することができる。さらに、コンデンサの低ＥＳＲ化・大容量化に伴うパスコン機能を強化することができる。なお、並列に接続される特性の異なる入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃは２つに限定されず、３つ以上であってもかまわない。また、入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃのＹ方向における実装位置は、上下反対でもかまわない。また、平面視において、入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃが両方ともに領域ＡＲ１の内側に実装されていてもよいし、両方ともに領域ＡＲ１の外側に実装されていてもよい。
【００５２】
（回路構成に忠実に実装した場合との比較）
図２（ｂ）は、図３の回路構成に忠実に実装した場合におけるＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｃの配線パターンの一例を示す概念図である。
【００５３】
図２（ｂ）に示すように、図３の回路構成に忠実に実装した場合、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｃの端子配列は、スタッド端子５０ｂからスタッド端子５０ａに向かう方向（図面左方向）において、グランド端子１２、電源端子１１、出力端子１３の順に並べて配置される。このような端子配列になった場合、グランド端子１２と出力端子１３との間に接続される出力コンデンサ３４ａの接続が困難になる。同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｃの外側でのパターン設計や部品配置（図示しない）も困難になる。
【００５４】
また、図２（ｂ）のＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｃにおいて、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１は、ローサイドスイッチングトランジスタ３２よりスタッド端子５０ｂから遠く離れている。そのため、図２（ａ）のように、ワイヤボンディングによって、ブートストラップコンデンサ３４ｄの一端（接続配線）と、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１とを接続することが困難である。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール１０Ｃでは、ブートストラップコンデンサ３４ｄの一端が接続された接続配線は、接続配線ＬＸに直接接続される。
【００５５】
その結果、図２（ｂ）に示すような配線パターンでは、駆動ループは、大電流ループとの共通インピーダンスを有する。具体的には、図２（ｂ）において、駆動ループは、ブートストラップコンデンサ３４ｄの正極端子から制御回路ＩＣチップ３３を介してハイサイドスイッチングトランジスタ３１のゲートに接続され、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のソースから接続配線ＬＸを介して、ブートストラップコンデンサ３４ｄの負極端子に接続されたループとなる。また、大電流ループは、図２（ａ）と同様に、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のソースから接続配線ＬＸを介してインダクタ４０に流れる電流ループである。
【００５６】
これにより、特に、接続配線ＬＸの寄生インダクタンスに流れるスイッチング電流による誘導電圧は、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のゲート−ソース間に印加される駆動電圧を低減させる。これにより、ハイサイドスイッチングトランジスタ３１のオン抵抗の増大による損失増大の要因となる。
【００５７】
（その他の実施形態）
以上、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら本開示における技術はこれに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。以下、その他の実施形態を例示する。
【００５８】
上記の実施形態では、入力電流が高周波スイッチング電流である降圧コンバータを用いたＤＣ−ＤＣコンバータモジュールであったため、異なる２種類以上の入力コンデンサ３４ｂ，３４ｃを並列に接続する構成としたが、本開示はこの構成に限定されるものではない。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧型である場合、出力コンデンサについて、異なる２種類以上のコンデンサを並列接続してもよい。また、ＤＣ−ＤＣコンバータが反転コンバータなどの昇降圧型である場合、入力コンデンサと出力コンデンサとの両方について、異なる２種類以上のコンデンサを並列接続してもよい。
【００５９】
また、図２（ａ）において、制御回路ＩＣチップ３３は、領域ＡＲ１の外側に配置されるものとしたがこれに限定されない。例えば、制御回路ＩＣチップ３３の一部が領域ＡＲ１に侵入していてもかまわない。モジュール基板２０の表面において、インダクタ４０の周辺側に行くにしたがってインダクタの漏洩磁束の影響は軽減されるため、この場合においても、制御回路ＩＣチップ３３に搭載された制御回路に対する漏洩磁束の影響は軽減される。ただし、インダクタの漏洩磁束の影響をより軽減する目的においては、制御回路ＩＣチップ３３は領域ＡＲ１の外側に配置された方が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明したように、本開示に係るＤＣ−ＤＣコンバータモジュールは、各種電子機器に直流電圧を供給する電源回路、特にＰＯＬ用途のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールに有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１０Ａ  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０Ｂ  ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール
１１  電源端子
１２  グランド端子
１３  出力端子
２０  モジュール基板（基板）
３１  ハイサイドスイッチングトランジスタ
３２  ローサイドスイッチングトランジスタ
３３  制御回路ＩＣチップ（制御回路）
３４ｄ  ブートストラップコンデンサ
４０  インダクタ
４２  インダクタ端子
５０ａ，５０ｂ  スタッド端子（突状端子）
ＬＸ  接続配線（接続点）
ＡＲ１  領域（重なる領域）
Ｖｉ  入力直流電圧
Ｖｏ  出力直流電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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