●内容
<はじめに>
スイッチング電源は小型・薄型化、高効率化に従い民生・産機へと用途が拡がっています。生産量も年々、一割強の増加傾向です。しかし、現実には生産額は厳しく微減が続いており、スイッチング電源は技術的に成熟段階に至ったと言われています。確かに、スイッチ素子のMOS化、低ストレス共振回路、大電流同期整流回路、汎用デジタル制御などの技術革新を経て、いま、スイッチング電源はSiCのような新しい半導体素子の技術革新待ちと言えそうです。それまでの間は、標準設計や使用部品の共通化、部品点数の削減、慣用回路の適用設計などに代表される短納期、低コストを軸にした作りやすく、使いやすい電源設計で凌いでいくことになりそうです。
当面、大型の技術革新は期待できず、日常の現場での生産性改善にも限界があるとなると、パワー半導体と制御回路を集積化した電力用半導体集積回路パワーモジュールを使用する流れは極めて自然な成り行きのように思われます。事実、家電機器や電気自動車などのスイッチング電源やインバータには、この電力用半導体集積回路パワーモジュールがインテリジェントパワーモジュールIPM(Intelligent Power Module)と呼ばれて急速に浸透し始めています。
そこには、どのような電源回路技術と半導体集積回路技術の潮合があるのでしょうか。本調査報告書では、2000年以後に特許出願された最近の電力用半導体集積回路パワーモジュール技術(以下、本件技術)にターゲットを絞り、電力スイッチング素子(MOS-FETやIGBT)と駆動回路、制御回路や保護回路を集積回路に一体化したことを特徴にする国内特許情報を取り上げています。IC化によるメリットとデメリットに着目した実に多様な特許事例があります。ここから、技術と特許をつなぐいろいろなヒントが学べます。主な技術動向と企業動向もまとめましたので、電源装置の開発だけでなく半導体開発や出願事前調査資料としてご活用ください。
<この調査報告書の目的>
本調査報告書では、2000年1月1日以後に特許出願され、2007年6月30日までに発行(公開・公表)された比較的に新しい電力用半導体集積回路パワーモジュール技術に関する国内特許情報を調査しています。そして、今後の電力用半導体集積回路発展の好例となる強電の電力デバイスと弱電の制御回路の集積化パワーモジュール技術について、特許の面から見た主要な技術動向と企業動向を整理し、目を通しておくべき特許情報を資料として綴じ込みました。
今後この分野に進出する、あるいはこの技術を利用する上で、特許侵害の防止に欠かせない情報です。さらに他社の取り組みの現状、あるいは特許からみた技術の現状を把握することにも役立ちます。また製品開発の参考資料としても有用です。
<調査範囲>
●調査対象とした技術
電力用半導体集積回路パワーモジュール技術を対象としています。いわゆるインテリジェントパワーモジュール(IPM)を含み、電力用スイッチング素子と駆動回路、制御回路などを一体化した電力用集積回路を主な対象としています。
なお、本報告書には、電力用スイッチ素子を内蔵せずに前段の駆動回路と制御回路だけを一体化した集積回路も取り上げています。
しかし、電力スイッチング素子だけの回路技術や制御回路のみの集積回路技術、駆動回路のみの回路技術はノイズ情報として除去しています。
●調査対象とした特許情報
本書に示す検索式によって抽出された国内特許文献(公開・公表・公告・登録:総計1,528件)を調査いたしました(3項「検索式」を参照)。なお、実用新案は調査していません。
本件技術に関する特許情報は、国際特許分類(IPC)ではもちろん、Fタームや用語検索では絞り込めません。
本調査では、試行錯誤の結果、上記検索式による特許情報を専門家が一件一件目視して判断するマニュアル検索方式を適用しています。
●調査対象とした公報発行期間
・公開・公表・再公表特許:出願日遡及7年に相当する2000年以後の出願分を対象にしています。
・登録特許:2000年以後の出願であって2007年6月末までに発行された登録分については調査対象としています。
<技術分類>
この調査では、抽出された特許情報の内容を精査した上で、個々の特許情報の技術的な特徴がもつ共通性に着目して分類し、公開、登録(合計257件)の特許情報を下記のような技術的な分類(以下、技術分類)に従って類別し、収録しています。
このように分類してみることによって、電力用スイッチング素子と駆動回路、制御回路などを一体化した電力用集積回路である電力用半導体集積回路パワーモジュール技術と特許の状況を整理でき、全体像として俯瞰ができ、個々の技術動向や各出願企業の特徴を明確にすることができます。
なお、本調査報告書では、本来は一つの出願による発明であっても、公開段階での特許情報に掲載される発明内容と、その後に審査を受けて補正するなどを経た登録後の特許情報に掲載される発明とを別個に取り扱いました。そして、個々に内容を精査して分類をいたしました。そのため、各論ページに掲載されている特許情報では、登録されているものでは公開段階での分類と登録段階での分類が夫々に付与されています。分類不要時基本的に調査報告書では、次のような技術分類を適用しています。また、
【分類】パワーモジュール 集積回路化
半導体集積回路のデバイスプロセスと表裏一体となった内容を特徴とする発明を取り上げました。
主スイッチの製造プロセスと同時に(同一プロセスで)、主スイッチと並列な電流検出用FETを作りこむ例や、あるいは、半導体の温度依存性を利用する保護素子を集積化の過程で組み込むなどの例が含まれています。
【分類】パワーモジュール 回路構成・構造
回路構成を工夫した発明を取り上げました。外部端子を削減する例など、集積化を考える際に、回路構成や構造に工夫を加えた例が含まれています。
【分類】パワーモジュール 付加機能付与
集積化の過程で主機能の他に表示機能や、負荷や周辺装置との通信機能など、付加機能を追加して連携性を高める発明を取り上げました。
【分類】パワーモジュール 周辺機能の集積周辺機能の集積化をねらう発明を取り上げました。主スイッチと駆動回路の集積化のほか、主スイッチとその他のスイッチング電源に必要な機能を一体化した集積回路などが含まれています。
【分類】その他
全体が集積化されているかは判然としないが、各構成要素を集めれば十分にひとつに集積化が可能と思われる発明、制御回路のみであっても主スイッチを組み込み、他の集積回路と複合が可能と思われるものなどを取り上げています。
●体裁
A4判バインダー綴じ518頁+付属CD-ROM(一覧表、全文明細書PDFデータ)
●価格
定価 189,000円(本体180,000円)
●発刊
2007年 8月
発売:(株)日本テクノセンター 発行:(株)ネオテクノロジー
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■申し込み方法
・下記の内容をE-mail:jtc@j-techno.co.jp もしくは FAX:03-5322-5666 にご送付下さい。
現物と請求書同封の上ご送付いたします。
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