KR20220046650A - 스위칭 모듈 - Google Patents

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KR20220046650A
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voltage
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KR1020227008370A
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히로시 쿠니타마
타쿠야 요시다
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가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼
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Abstract

MOSFET와, 이 MOSFET의 게이트 전극에 구동 전압을 인가하는 드라이버 회로를 기판 상에 실장한 스위칭 모듈이다. 본 발명에 의한 스위칭 모듈은, 드라이버 회로가, 게이트 전극과의 사이에 덤핑 조정 소자 및 본딩 와이어를 거쳐, MOSFET와 전기적으로 접속되어 있다.

Description

스위칭 모듈
본 발명은, D급 증폭기 등에 적용되는 스위칭 모듈에 관한 것으로서, 특히, 고주파 전원의 증폭기에 적용되는 MOSFET와, 이 MOSFET의 게이트 전극에 구동 전압을 인가하는 드라이버 회로를 포함하는 스위칭 모듈에 관한 것이다.
고주파 전원은, 초음파 발진이나 유도 전력의 발생 혹은 플라즈마의 발생 등의 전원으로서 적용되고 있으며, D급 증폭기에 의한 스위칭 동작에 의해, 직류를 고주파 교류로 변환하는 기능을 가지는 전원이다. 이와 같은 스위칭 동작을 행하는 D급 증폭기는, 전력 효율이 높고, 발열량이 적은 것이 특징이고, 그 스위칭 동작을 행하는 모듈로서, MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transmitter)를 이용한 것이 알려져 있다.
이와 같은 MOSFET를 이용한 스위칭 모듈로서, 예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, MOSFET와, 이 MOSFET의 게이트 전극에 게이트 구동 전압을 인가하는 드라이버 회로를 기판 상에 실장한 스위칭 모듈이 개시되어 있다. 이들 스위칭 모듈에 의하면, 고주파 전원에 적합하고, 전원 변환 효율을 더욱더 향상시킬 수 있다고 되어 있다. 그리고, 이들 스위칭 모듈에 있어서는, 드라이버의 출력 단자와MOSFET의 게이트 전극 사이를 본딩 와이어로 직접 접속하는 구조가 채용되고 있다.
일본공개특허 특개2006－25567호 공보 일본공개특허 특개2008－228304호 공보
MOSFET의 스위칭 동작은, 게이트 전극으로의 게이트 구동 전압의 인가의 온·오프로 행해진다. 온 제어에서는, 드라이버 회로로부터 MOSFET의 게이트 전극에 인가된 게이트 구동 전압에 의해 게이트·소스 전압이 소정 값을 넘으면 MOSFET는 온 상태로 된다. 한편, 오프 제어에서는, 게이트 구동 전압의 인가를 정지하고, 게이트·소스 전압을 소정 값보다도 저전압으로 하는 것에 의해 MOSFET는 오프 상태로 된다.
이 오프 제어에 있어서, 드라이버 회로와 MOSFET 사이에서 구성되는 공진 회로에 의한 공진 현상이 생겨, 공진 전압은 내부 성분에 의해 진동하면서도 소정의 시정수로 진폭이 감쇠된다. 이하, 이 전압을 덤핑 전압으로서 설명한다.
오프 제어에 있어서, MOSFET의 게이트·소스 전압은 덤핑 전압에 의해 진동한다. 이 때, 덤핑 전압의 진동에 의해, 게이트·소스 전압이 MOSFET를 온 상태로 하는 문턱값(스레시홀드값)을 넘으면, MOSFET는 온 지령 신호가 입력되었다고 해서 온 상태로 되고, 본래는 오프 상태여야 할 때에 온 상태로 되는 오동작이 발생한다고 하는 문제점이 있다.
또, 특허문헌 1 혹은 특허문헌 2에 개시되는 바와 같은 종래의 스위칭 모듈에서는, 드라이버의 출력 단자와 MOSFET의 게이트 전극 사이를 본딩 와이어로 직접 접속하는 구조가 채용되고 있다. 이 구성에서는, 드라이버 회로와 MOSFET 사이에는, 본딩 와이어의 부유 인덕턴스나 내부 저항, 및 MOSFET의 게이트·소스 용량에 의해 RLC 직렬 공진 회로가 형성된다. RLC 직렬 공진 회로의 직렬 공진으로 생기는 덤핑 전압의 감쇠율(덤핑 정수(定數))은, 본딩 와이어의 전기적 특성이나 와이어의 길이에 의존해서 변화된다.
그렇지만, 스위칭 모듈에 탑재하는 MOSFET를 교환한 경우에 덤핑 전압에 의한 오작동을 발생시키지 않도록 하려면, 본딩 와이어의 선로 길이나 드라이버 회로의 드라이버 IC의 내부 출력단(出力段)의 내부 저항 등을 바꿀 필요가 있고, 이것에는 많은 수고가 들어 버리게 된다. 또, MOSFET의 칩을 교환한 경우, 수 ㎒∼수십 ㎒대의 MOSFET의 기생 용량(Ciss)은 대략 10배 정도의 폭으로 다르기 때문에, 주파수 공진에 의해 이상 발진 현상이 발생할 우려가 있다. 또, 스위칭 모듈에 탑재하는 드라이버 회로 및 MOSFET의 패턴을 공통화한 경우, 본딩 와이어의 선로 길이는 고정 길이로 되기 때문에, 본딩 와이어의 선로 길이 및 저항 성분도 고정치로 된다.
본 발명은, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, MOSFET를 교환하거나, 혹은 사용하는 주파수를 변경한 경우이더라도, MOSFET와 드라이버 회로의 접속 회로에 있어서 덤핑 전압에 의한 오작동이 발생하는 것을 억제할 수 있는 스위칭 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 대표적인 양태의 하나는, MOSFET와, 이 MOSFET의 게이트 전극에 게이트 구동 전압을 인가하는 드라이버 회로를 기판 상에 실장한 스위칭 모듈로서, 상기 드라이버 회로는, 상기 게이트 전극과의 사이에 덤핑 조정 소자 및 본딩 와이어를 거쳐, 상기 MOSFET와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 구비한 본 발명에 의하면, 드라이버 회로와 MOSFET 사이에 게이트·소스 전압의 덤핑 전압의 감쇠율을 조정할 수 있는 덤핑 조정 소자를 배치하고, 이 덤핑 조정 소자를 거쳐 드라이버 회로와 MOSFET를 전기적으로 접속하는 구성으로 하는 것에 의해, MOSFET의 교환, 혹은 사용 주파수의 변경 등의 스위칭 모듈의 사양 변경에 수반하여 생기는 덤핑 전압에 의한 오작동의 발생을 억제할 수가 있다.
도 1은, 본 발명의 대표적인 1예인 실시예 1에 의한 스위칭 모듈의 개요를 도시하는 측면도이다.
도 2는, 실시예 1에 의한 스위칭 모듈을 고주파 전원 장치의 증폭기에 적용했을 때의 모듈 근방에 있어서의 등가 접속 회로를 도시하는 회로도이다.
도 3은, 도 1에 도시한 덤핑 조정 소자의 전형적인 1예와 그 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 4는, 실시예 1에 의한 스위칭 모듈을 이용하여 게이트 전극에 게이트 펄스를 투입했을 때의 전압의 시간 변화를 도시하는 그래프이다.
도 5는, 실시예 2에 의한 스위칭 모듈을 고주파 전원 장치의 증폭기에 적용했을 때의 모듈 근방에 있어서의 등가 접속 회로를 도시하는 회로도이다.
도 6은, 실시예 2의 변형예에 의한 스위칭 모듈을 고주파 전원 장치의 증폭기에 적용했을 때의 모듈 근방에 있어서의 등가 접속 회로를 도시하는 회로도이다.
이하, 본 발명에 의한 스위칭 모듈의 대표적인 구체예를 도 1 내지 도 6을 이용하여 설명한다.
<실시예 1>
도 1은, 본 발명의 대표적인 1예인 실시예 1에 의한 스위칭 모듈의 개요를 도시하는 측면도이다. 여기서, 본원 명세서에 있어서 나타내는 스위칭 모듈은, 반도체 제조 장치용 고주파 전원 등에 적용할 수 있다. 이 때, 증폭기의 출력이 1 ㎾이상이고, 출력 주파수가 0.3 ㎒ 이상인 것을 예시할 수 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 실시예 1에 의한 스위칭 모듈(100)은, 기판(110)과, 이 기판(110) 상에 탑재된 MOSFET(120), 드라이버 회로(130) 및 덤핑 조정 소자(140)와, 이들 소자를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어(150, 152)를 포함한다. 또한, 도 1에서는 MOSFET(120)의 게이트 전극(G)에 접속하는 경로만을 도시하고, 증폭기의 일부를 구성하기 위해서 드레인 전극(D)이나 소스 전극(S)에 접속되는 경로에 대하여는, 도시를 생략한다.
기판(110)은, 그 1예로서, MOSFET(120), 드라이버 회로(130) 및 덤핑 조정 소자(140)를 상면에 탑재하는 평판형(平板狀) 부재로서 형성된다. 기판(110)은, 산화 베릴륨(BeO) 또는 질화 알루미늄(AlN) 등의 열전도성이 양호한 재료로 형성된다. 이것에 의해, 모듈을 구동했을 때에 발생한 열을 효과적으로 방산 혹은 배출할 수가 있다.
MOSFET(120)는, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)의 일종으로서, 예를 들면 실리콘 등의 기판 상에 절연층으로서의 산화막과 게이트 전극(G)을 적층하고, 또 고농도의 불순물을 이온 주입해서 드레인 전극(D)과 소스 전극(S)을 형성한 반도체 소자로서 구성된 것을 이용한다. 본 발명에서는, 일반적으로 p형 혹은 n형이라고 칭해지는 어느 MOSFET 소자라도 적용할 수 있다.
드라이버 회로(130)는, 도시하지 않는 구동 전원과 스위칭 기구를 포함하는 구조로서, 스위칭 기구의 온·오프 동작에 의해, MOSFET(120)의 게이트 전극(G)에 대해서 소정의 게이트 구동 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 드라이버 회로(130)로서는, 트랜지스터나 MOSFET로 구성된 푸시풀 회로를 출력단에 갖는 IC 칩을 예시할 수 있다.
덤핑 조정 소자(140)는, 기판(110) 상에서 MOSFET(120)와 드라이버 회로(130) 사이에 배치되고, MOSFET(120) 및 드라이버 회로(130)와 본딩 와이어(150, 152)를 거쳐 각각 전기적으로 접속된다. 실시예 1에 있어서는, 덤핑 조정 소자(140)는 예를 들면 게이트 저항(Rg)으로서 구성된다.
이와 같은 덤핑 조정 소자(140)는, 이것에 포함되는 게이트 저항(Rg)의 저항치를, 후술하는 바와 같이 MOSFET(120)의 기생 용량에 기초하여 선택하는 것에 의해, 게이트 전극(G)으로부터 인가되는 게이트·소스 전압(Vgs)의 덤핑 전압(복귀 전압)(Vgs1)이 소정의 문턱값을 넘지 않는 값으로서 설정된다. 즉, 덤핑 조정 소자(140)의 게이트 저항(Rg)의 저항치를 적당히 조정하는 것에 의해, 드라이버 회로(130)의 출력 전압에 대한 덤핑 전압(복귀 전압)(Vgs1)의 감쇠율을 제어한다.
본딩 와이어(150, 152)는, 예를 들면 금, 구리 또는 알루미늄제 와이어가 적용된다. 여기서, 도 1에 도시하는 본딩 와이어(150, 152)와 각 소자의 접합은, 볼 본딩 혹은 웨지 본딩 등의 공지의 수법으로 행해진다. 또, 덤핑 조정 소자(140)는, MOSFET(120)의 종류나 사용하는 출력 주파수에 따라 교체 자유롭게 장착된다.
도 2는, 실시예 1에 의한 스위칭 모듈을 고주파 전원 장치의 증폭기에 적용했을 때의 모듈 근방에 있어서의 등가 접속 회로를 도시하는 회로도이다. 여기서, 도 2에서는, MOSFET(120)에 전압 입력(Vin)과 어스(접지)(GND)를 접속한 경우를 예시하고 있지만, 고주파 전원 장치의 다른 구성에 의한 등가 접속 회로에 대하여는 도시 및 설명을 생략한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 기판(110)에는, MOSFET(120)와, 드라이버 회로(130)가 탑재되어 있고, 양자 사이에는, 덤핑 조정 소자(140)와 본딩 와이어(150, 152)가 전기적으로 접속 배치되어, 드라이버 회로(130)로부터 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로가 형성되어 있다. 여기서, 상술한 대로, 도 1에 도시한 덤핑 조정 소자(140)는 게이트 저항(Rg)으로서 모의(模擬)되고, 본딩 와이어(150, 152)는 일체로 부유 인덕턴스(Ls)와 저항 성분(Rs)을 내부에 포함하는 구성으로서 모의된다.
드라이버 회로(130)는 드라이버(Dr)를 포함하고, 이 드라이버(Dr)가 본딩 와이어(150, 152)에 접속됨과 함께 접지(GND)와도 접속되어 있다. 그리고, 드라이버 회로(130)로부터의 출력 전압에 의해, MOSFET(120)의 게이트 전극(G)과 소스 전극(S) 사이에, 상기한 스위칭 기구의 동작에 따른 게이트·소스 전압(Vgs)이 인가된다.
도 3은, 도 1에 도시한 덤핑 조정 소자의 전형적인 1예와 그 변형예를 도시하는 사시도이다. 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 덤핑 조정 소자(140)는, 그 1예로서, 두께 H1, 소자의 배열 방향의 길이 L1 및 폭 W1을 가지는 금속 부재(142)로 이루어진다. 이 때, 길이 L1을 고정시키면서 금속 부재(142)의 두께 H1 및 폭 W1을 변경하는 것에 의해, 각 소자와의 간격 및 본딩 와이어(150, 152)의 길이를 일정하게 한 다음, 덤핑 조정 소자(140)의 게이트 저항(Rg)을 조정할 수가 있다. 또한, 금속 부재(142) 대신에, 시판되는 전기 저항기를 이용해도 된다.
또, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덤핑 조정 소자(140)의 변형예로서, 베이스 부재(144)의 일면에 두께 H2, 소자의 배열 방향의 길이 L2 및 폭 W2의 저항체(146)를 적층하고, 이들을 보호체(148)로 일체화한 고전력 칩 저항이나 박막 인쇄 저항 등을 적용하는 것도 가능하다. 이들 구성에 있어서도, 길이 L2를 고정시키면서 저항체(146)의 두께 H2 및 폭 W2를 변경하는 것에 의해, 각 소자와의 간격 및 본딩 와이어(150, 152)의 길이를 일정하게 한 다음, 덤핑 조정 소자(140)의 게이트 저항(Rg)을 조정할 수가 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 구성을 구비한 스위칭 모듈(100)에 있어서, 덤핑 조정 소자(140)의 게이트 저항(Rg)의 저항치는, 그 1예로서, MOSFET(120)의 기생 용량에 기초하여 이하와 같은 순서로 결정된다.
상술한 대로, MOSFET(120)에는 기생 용량이 존재한다. 그리고, 이 기생 용량 중, 입력 용량(Ciss)은, 게이트·소스간 용량(Cgs)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 이용하여, 이하의 식 1과 같이 정의된다.
[식 1]
Ciss=Cgs+Cgd
또, 상술한 대로, 도 2에 도시한 등가 회로에 있어서, 드라이버 회로(130)로부터 본딩 와이어(150, 152) 및 덤핑 조정 소자(140)를 거쳐 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로가 형성되면, 본딩 와이어(150, 152)의 부유 인덕턴스(Ls), 저항 성분(Rs), 덤핑 조정 소자(140)의 게이트 저항(Rg) 및 MOSFET(120)의 게이트·소스간 용량(Cgs)이 직렬 공진 회로를 구성한다. 이 직렬 공진 회로에 있어서 직렬 공진이 발생하면, 게이트·소스 전압(Vgs)은, 이하의 식 2로 표시되는 덤핑 정수 ζ에 기초하여 그의 진폭이 감쇠되는 것이 알려져 있다.
[식 2]
Figure pct00001
한편, MOSFET(120)는, 게이트·소스 전압(Vgs)이 인가되어 그의 전압치가 소정 값을 넘었을 때에 온 상태로 되지만, 드라이버 회로(130)의 스위칭 제어가 오프로 된 경우에서도, 게이트·소스 전압(Vgs)이 순식간에 바뀌는 일은 없고, 이른바 덤핑 전압(복귀 전압)이 생긴다. 이 때, 드라이버 회로(130)로부터의 게이트·소스 전압(Vgs)이 턴오프한 후의, 1주기 후의 게이트·소스 전압(Vgs1)은, 드라이버 회로(130)의 출력 전압을 Vdr로 하면, 이하의 식 3으로부터 산출할 수 있다.
[식 3]
Figure pct00002
그리고, 상기한 Vgs1이 MOSFET(120)를 온 상태로 하는 소정의 문턱값(스레시홀드값)(Vth)을 넘으면, MOSFET(120)는 온 지령의 신호가 입력된 것으로 해서 온 상태로 되고, 본래는 오프여야 할 때에 온으로 되는 오작동(오점호)이 발생하게 된다. 그래서, 이와 같은 MOSFET(120)의 오점호를 방지하기 위해서는, 1주기 후의 게이트·소스 전압(Vgs1)이, 상기한 소정의 문턱값(MOSFET(120)이 온으로 되는 스레시홀드 전압)(Vth)보다 작은 것이 요구된다. 즉, 식 3에 나타내는 Vgs1이 문턱값(Vth)보다 작아지는 덤핑 정수 ζ로 되도록, 게이트 저항(Rg)의 저항치를 정하면 된다.
도 4는, 실시예 1에 의한 스위칭 모듈을 이용하여 게이트 전극에 게이트 펄스를 투입했을 때의 전압의 시간 변화를 도시하는 그래프이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 횡축을 시간, 종축을 게이트·소스 전압으로 했을 때에, 드라이버 회로(130) 내의 게이트 펄스에 의한 출력 전압(Vdr)은 점선으로 나타내어지고, 실제로 게이트 전극(G)에 가해지는(인가되는) 게이트·소스 전압(Vgs)은 실선으로 나타내어지는 대로 된다.
이 때, 펄스 오프 후의 진동에 의해, 시각 t1에서 1주기 후의 게이트·소스 전압, 즉 덤핑 전압(복귀 전압)(Vgs1)이 발생한다. 여기서, 상술한 대로, 시각 t1에 있어서의 게이트·소스 전압(Vgs1)이 소정의 문턱값(Vth)을 넘지 않도록 게이트 저항(Rg)의 저항치를 설정하는 것에 의해, MOSFET(120)가 오점호를 일으키는 것이 억제된다. 다시 말해, 게이트 저항(Rg)의 저항치를 조정하는 것에 의해, 덤핑 정수 ζ를 조정할 수 있기 때문에, 결과로서, 덤핑 전압(복귀 전압)(Vgs1)의 감쇠율을 제어할 수도 있다.
상기와 같은 구성을 구비하는 것에 의해, 실시예 1에 의한 스위칭 모듈(100)은, 드라이버 회로(130)와 MOSFET(120) 사이를, 본딩 와이어(150, 152)에 더하여 덤핑 조정 소자(140)를 거쳐 전기적으로 접속했기 때문에, MOSFET(120)의 교환이나, 혹은 사용하는 주파수를 변경한 경우에, 덤핑 조정 소자(140)의 게이트 저항(Rg)에 의해 게이트·소스 전압의 덤핑 전압(복귀 전압)(Vgs1)을 조정할 수 있고, 결과로서, MOSFET와 드라이버 회로의 접속 회로에 있어서 덤핑 전압에 의한 오작동이 발생하는 것을 억제할 수가 있다.
<실시예 2>
일반적으로, MOSFET에 있어서는, 게이트 전극(G)과 그밖의 전극(드레인 전극(D) 및 소스 전극(S)) 사이는 산화막으로 절연되어 있고, 그 산화막의 정전 용량에 의해 기생 용량이 존재하는 것이 알려져 있다. 이 기생 용량은, 사용하는 MOSFET의 주파수와의 사이에서, 그 적용 범위가 반비례하는 관계(즉, MOSFET의 주파수가 커지면 기생 용량이 작은 쪽이 바람직하다)에 있으며, 이 때문에, 증폭기의 설계에 있어서는, 출력하는 주파수에 맞추어 이것에 적합한 MOSFET를 선택하게 된다.
이 때, MOSFET를 탑재한 스위칭 모듈의 등가 접속 회로에 있어서, 드라이버와 MOSFET를 접속하는 본딩 와이어는 부유 인덕턴스(Ls)와 저항 성분(Rs)을 가진다. 이들 부유 인덕턴스(Ls) 및 저항 성분(Rs)은, 상기한 기생 용량 중의 게이트·소스간 용량(Cgs)과의 사이에서 RLC 직렬 회로를 형성해서 직렬 공진을 일으키는 일이 있고, 이것에 기인해서 회로에 과잉 전류가 흘러 버린다고 하는 문제가 있다.
도 5는, 실시예 2에 의한 스위칭 모듈을 고주파 전원 장치의 증폭기에 적용했을 때의 모듈 근방에 있어서의 등가 접속 회로를 도시하는 회로도이다. 여기서, 실시예 2에 의한 스위칭 모듈(200)에 있어서, 실시예 1과 동일 혹은 마찬가지 구성을 구비하는 것에 대하여는, 실시예 1과 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 실시예 2에 의한 스위칭 모듈(200)에 있어서, 기판(110)에는, MOSFET(120)와, 드라이버 회로(130)가 탑재되어 있고, 양자 사이에는, 덤핑 조정 소자(240)와 본딩 와이어(150, 152)가 전기적으로 접속 배치되어, 드라이버 회로(130)로부터 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로가 형성되어 있다. 또, 도 5에서는, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, MOSFET(120)에 전압 입력(Vin)과 어스(접지)(GND)를 접속한 경우를 예시하고, 고주파 전원 장치의 다른 구성에 의한 등가 접속 회로에 대하여는 도시 및 설명을 생략한다.
도 5에 도시하는 스위칭 모듈(200)에 있어서, 덤핑 조정 소자(240)는, 게이트 저항(Rg)과 게이트 인덕턴스(Lg)가 병렬로 접속된 RL 병렬 회로로 이루어지는 진동 억제 회로로서 구성되어 있다. 여기서, 도 5에 도시하는 게이트 저항(Rg)은, 실시예 1에서 이용한 것과 마찬가지 구성의 것이 적용된다. 이와 같은 구성의 덤핑 조정 소자(240)는, 게이트 저항(Rg)에 의한 덤핑 전압을 제어하는 기능에 더하여, 게이트 인덕턴스(Lg)를 통해 RL 병렬 회로의 공진 주파수 ω0(ω0=Rg/Lg)보다 낮은 저주파수 성분(직류분(直流分))의 전류를 후단(後段)의 MOSFET(120)에 흘림과 함께, 게이트 저항(Rg)을 통해 RL 병렬 회로의 공진 주파수 ω0보다 높은 고주파수 성분을 MOSFET(120)에 흘리는 기능을 가진다.
즉, 도 5에 도시하는 덤핑 조정 소자(240)에 있어서, 예를 들면, 게이트 인덕턴스(Lg)의 권수(턴수)를 변경하는 것에 의해 그의 인덕턴스 값이 변화된다. 이 때, 드라이버 회로(130)로부터 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로의 공진 주파수는 상기한 대로 게이트 저항(Rg)과 게이트 인덕턴스(Lg)의 함수로 표시되기 때문에, 게이트 인덕턴스(Lg)의 인덕턴스 값이 변화되면, 접속 회로의 공진 주파수도 변화된다. 이것에 의해, 접속 회로에 있어서의 공진 주파수를 자유롭게 조정할 수 있기 때문에, 드라이버 회로(130)로부터 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로가 구성하는 RLC 직렬 회로에 있어서의 직렬 공진을 억제할 수가 있다.
도 6은, 실시예 2의 변형예에 의한 스위칭 모듈을 고주파 전원 장치의 증폭기에 적용했을 때의 모듈 근방에 있어서의 등가 접속 회로를 도시하는 회로도이다. 여기서, 도 5의 경우와 마찬가지로, 도 6에 도시하는 스위칭 모듈(200)에 있어서, 실시예 1과 동일 혹은 마찬가지 구성을 구비하는 것에 대하여는, 실시예 1과 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략한다.
도 6에 도시하는 변형예에 있어서, 덤핑 조정 소자(240′)는, 게이트 저항(Rg)과 게이트 캐패시터(Cg)가 직렬로 접속된 RC 직렬 회로로 이루어지는 진동 억제 회로로서 구성되어 있다. 이와 같은 RC 직렬 회로는, 본딩 와이어(150, 152)에 포함되는 부유 인덕턴스(Ls)와 함께 진동 흡수 회로를 구성한다. 여기서, 도 6에 도시하는 게이트 저항(Rg)에 대하여도, 실시예 1에서 이용한 것과 마찬가지 구성의 것이 적용된다. 이와 같은 구성의 덤핑 조정 소자(240′)는, 게이트 저항(Rg)에 의한 덤핑 전압을 제어하는 기능에 더하여, 게이트 저항(Rg)의 저항치와 게이트 캐패시터(Cg)의 정전 용량치에 따라, 각각의 소자의 양단(兩端)에 가해지는(인가되는) 전압이 변화되는 기능을 가진다.
즉, 도 6에 도시하는 덤핑 조정 소자(240)에 있어서, 예를 들면, 게이트 캐패시터(Cg)의 전극판의 면적이나 간격을 변경하는 것에 의해 정전 용량치가 변화된다. 이 때, 드라이버 회로(130)로부터 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로의 공진 주파수는, 부유 인덕턴스(Ls)와 게이트 캐패시터(Cg)의 함수로 표시되기 때문에, 게이트 캐패시터(Cg)의 정전 용량치가 변화되면, 접속 회로의 공진 주파수도 변화된다. 이것에 의해, 도 5에 도시한 경우와 마찬가지로, 접속 회로에 있어서의 공진 주파수를 자유롭게 조정할 수 있기 때문에, 드라이버 회로(130)로부터 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로가 구성하는 RLC 직렬 회로에 있어서의 직렬 공진을 억제할 수가 있다.
상기와 같은 구성을 구비하는 것에 의해, 실시예 2에 의한 스위칭 모듈(200)은, 덤핑 조정 소자(240, 240′)를, 게이트 저항(Rg)을 내부에 포함하는 진동 억제 회로로서 구성한 것에 의해, 게이트 저항(Rg)과 병렬 혹은 직렬로 배치되는 게이트 인덕턴스(Lg) 또는 게이트 캐패시터(Cg)의 값을 변화시키는 것에 의해, 덤핑 조정 소자(240, 240′)에 게이트 저항(Rg)에 의한 덤핑 저항으로서의 기능을 갖게 함과 함께, 드라이버 회로(130)로부터 MOSFET(120)에 이르는 접속 회로에 있어서의 공진 주파수를 자유롭게 조정하는 기능도 가지는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 실시 형태 및 이들의 변형예에 있어서의 기술은, 본 발명에 관계된 스위칭 모듈의 1예로서, 본 발명은 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또, 당업자라면, 본 발명의 취지를 일탈하는 일 없이 갖가지 변형을 행하는 것이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.
100: 스위칭 모듈
110: 기판
120: MOSFET
130: 드라이버 회로
140: 덤핑 조정 소자
142: 금속 부재
144: 베이스 부재
146: 저항체
148: 보호체
150, 152: 본딩 와이어
200: 스위칭 모듈
240, 240′: 덤핑 조정 소자
G: 게이트 전극
D: 드레인 전극
S: 소스 전극
Dr: 드라이버
Rg: 게이트 저항
Lg: 게이트 인덕턴스
Cg: 게이트 캐패시터
Vgs: 게이트·소스 전압
Vgs1: 덤핑 전압(복귀 전압)

Claims (5)

  1. MOSFET와, 이 MOSFET의 게이트 전극에 게이트 구동 전압을 인가하는 드라이버 회로를 기판 상에 실장한 스위칭 모듈로서,
    상기 드라이버 회로는, 상기 게이트 전극과의 사이에 덤핑 조정 소자 및 본딩 와이어를 거쳐, 상기 MOSFET와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 덤핑 조정 소자는, 상기 MOSFET의 기생 용량에 기초하여 그 저항치가 설정된 게이트 저항인 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트 저항은, 고전력 칩 저항 또는 박막 저항기인 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 게이트 저항의 저항치는, 상기 드라이버 회로로부터의 게이트 구동 전압의 인가가 종료한 후의 복귀 전압이 문턱값을 넘지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은, 산화 베릴륨 또는 질화 알루미늄에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈.
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