JP6130863B2 - 半導体パワーモジュール及びデバイス - Google Patents
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Description
Claims (55)
- 第1のエリアを有する第1の導電性部分を備える第1のパッケージに入れられ、前記第1の導電性部分の上に実装される第1のトランジスタと、
第2のエリアを有する第2の導電性部分を備える第2のパッケージに入れられ、前記第2の導電性部分の上に実装される第2のトランジスタと、
第1の金属層と第2の金属層との間に絶縁層を備える基板であって、前記第1の金属層が前記基板の第1の面上にあり、前記第2の金属層が前記基板の第2の面上にある、基板とを備え、
前記第1のパッケージが、前記第1の導電性部分が前記第1の金属層に電気的に接続された状態で、前記基板の前記第1の面上にあり、
前記第2のパッケージが、前記第2の導電性部分が前記第2の金属層に電気的に接続された状態で、前記基板の前記第2の面上にあり、
前記第1の導電性部分の前記第1のエリアの少なくとも50%が前記第2の導電性部分の前記第2のエリアに対向した状態で、前記第1のパッケージが前記第2のパッケージに対向しており、
前記第1のパッケージがソース線を有し、前記第2のパッケージがドレイン線を有し、前記ソース線及び前記ドレイン線が互いに電気的に接続される、電子部品。 - 前記第1及び第2のトランジスタが半ブリッジ回路の一部である、請求項1に記載の電子部品。
- 前記基板が、前記半ブリッジ回路の動作中における前記第1及び第2の金属層間の電圧を安定させる役割を果たすコンデンサを形成する、請求項2に記載の電子部品。
- 前記基板によって形成された前記コンデンサが第1のコンデンサであり、前記電子部品が、前記第1のコンデンサと並列に接続される第2のコンデンサを更に備える、請求項3に記載の電子部品。
- 前記基板がビアホールを含み、前記第2のコンデンサのリード線が前記ビアホールを通り抜ける、請求項4に記載の電子部品。
- 前記基板がビアホールを含み、前記第1のパッケージの前記ソース線を前記第2のパッケージの前記ドレイン線に電気的に接続するコネクタが前記ビアホールを通り抜ける、請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1のトランジスタが、前記第1の導電性部分に電気的に接続される第1の電極を有し、前記第2のトランジスタが、前記第2の導電性部分に電気的に接続される第2の電極を有する、請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1の電極が前記第1のトランジスタのドレイン電極であり、前記第2の電極が前記第2のトランジスタのソース電極である、請求項7に記載の電子部品。
- 前記第1の導電性部分が前記第1の金属層上に直接位置し、かつ前記第1の金属層に接触しており、前記第2の導電性部分が前記第2の金属層上に直接位置し、かつ前記第2の金属層に接触している、請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1のトランジスタ又は前記第2のトランジスタがIII族窒化物トランジスタである、請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1のトランジスタ又は前記第2のトランジスタが横型デバイスである、請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1のパッケージがソース線を有し、前記第2のパッケージがドレイン線を有し、前記ソース線が前記ドレイン線と実質的に一直線上に配置されている、請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1のパッケージに入れられた第3のトランジスタを更に備え、前記第1のトランジスタのソースが前記第3のトランジスタのドレインに電気的に接続され、前記第1のトランジスタのゲートが前記第2のトランジスタのソースに電気的に接続される、請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1のトランジスタが高電圧デプレッションモードトランジスタであり、前記第3のトランジスタが低電圧エンハンスメントモードトランジスタである、請求項13に記載の電子部品。
- ソース線及び第1の導電性部分を備える第1のパッケージに入れられ、前記第1の導電性部分の上に実装される第1のトランジスタと、
ドレイン線及び第2の導電性部分を備える第2のパッケージに入れられ、前記第2の導電性部分の上に実装される第2のトランジスタと、
第1の金属層と第2の金属層との間に絶縁層を備える基板であって、前記第1の金属層が前記基板の第1の面上にあり、前記第2の金属層が前記基板の第2の面上にある、基板とを備え、
前記第1のパッケージが、前記第1の導電性部分が前記第1の金属層に電気的に接続された状態で、前記基板の前記第1の面上にあり、
前記第2のパッケージが、前記第2の導電性部分が前記第2の金属層に電気的に接続された状態で、前記基板の前記第2の面上にあり、
前記第1のパッケージの前記ソース線が前記第2のパッケージの前記ドレイン線と実質的に一直線上に配置された状態で、前記第1のパッケージが少なくとも部分的に前記第2のパッケージに対向しており、前記第1のパッケージの前記ソース線及び前記第2のパッケージの前記ドレイン線が互いに電気的に接続される、電子部品。 - 前記基板が二層プリント回路(PCB)基板である、請求項15に記載の電子部品。
- 前記第1のトランジスタのドレイン電極が前記第1の導電性部分に電気的に接続され、前記第2のトランジスタのソース電極が前記第2の導電性部分に電気的に接続される、請求項15に記載の電子部品。
- 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタがIII族窒化物トランジスタである、請求項15に記載の電子部品。
- 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタが横型デバイスである、請求項15に記載の電子部品。
- 第1の導電層と第2の導電層との間に絶縁層を備えるコンデンサと、
第1の導電性部分を有する第1のパッケージに入れられた第1のトランジスタと、
第2の導電性部分を有する第2のパッケージに入れられた第2のトランジスタとを備え、
前記第1の導電性部分が前記第1の導電層の上に直接実装され、前記第2の導電性部分が前記第2の導電層の上に直接実装されており、
前記第1のパッケージがソース線を有し、前記第2のパッケージがドレイン線を有し、前記ソース線及び前記ドレイン線が互いに電気的に接続される、電子部品。 - 前記コンデンサがプリント回路(PCB)基板を含む、請求項20に記載の電子部品。
- 前記第1のパッケージがドレイン線を有し、前記第2のパッケージがソース線を有し、前記第1のパッケージの前記ドレイン線が前記第1の導電性部分に電気的に接続され、前記第2のパッケージの前記ソース線が前記第2の導電性部分に電気的に接続される、請求項20に記載の電子部品。
- 前記電子部品が半ブリッジモジュールを含む、請求項20に記載の電子部品。
- 前記半ブリッジモジュールが電気負荷に接続されるように構成される、請求項23に記載の電子部品。
- 前記第1の導電性部分が前記第1の導電層に電気的に接続され、前記第2の導電性部分が前記第2の導電層に電気的に接続される、請求項20に記載の電子部品。
- 第1のパッケージに入れられた第1のスイッチ及び第2のパッケージに入れられた第2のスイッチを備え、前記第1のスイッチと前記第2のスイッチが基板の対向面上にある、半ブリッジ回路を動作させる方法であって、
前記第2のスイッチのソースに対して、少なくとも300ボルトの電圧で前記第1のスイッチのドレインにバイアスをかけるステップと、
前記第1のスイッチにバイアスをかけてオンにし、前記第2のスイッチにバイアスをかけてオフにし、それによって、少なくとも3アンペアの電流を前記第1のスイッチに流すと共に、前記第2のスイッチによって電圧を阻止するステップと、
前記第1のスイッチをオフへと第1の時間でスイッチングする際に、前記電流を前記第2のスイッチに流すと共に、前記第1のスイッチによって電圧を阻止するステップとを含み、
前記第1のスイッチをスイッチングする前記ステップが、少なくとも100ボルト/ナノ秒のスイッチング速度での前記第1のスイッチをハードスイッチングすることを含む、方法。 - 前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチがそれぞれ1以上のトランジスタを備える、請求項26に記載の方法。
- 前記第1のスイッチをオフからオンへと第2の時間でスイッチングする際に、前記電流を前記第1のスイッチに流すと共に、前記第2のスイッチによって電圧を阻止するステップを更に含む、請求項26に記載の方法。
- 前記第2の時間が前記第1の時間の後である、請求項28に記載の方法。
- 前記半ブリッジ回路を電気負荷に接続するステップを更に含み、前記電流が前記電気負荷を流れる、請求項26に記載の方法。
- 前記第2のスイッチの前記ソースに対して、少なくとも400ボルトの電圧で前記第1のスイッチの前記ドレインがバイアスをかけられる、請求項26に記載の方法。
- 第1のエリアを有する第1の導電性部分を備える第1のパッケージに入れられた第1のスイッチであって、前記第1のスイッチが前記第1の導電性部分の上に実装される、第1のスイッチと、
第2のエリアを有する第2の導電性部分を備える第2のパッケージに入れられ、前記第2の導電性部分の上に実装される第2のスイッチと、
絶縁層及び金属層を備える基板とを備え、
前記第1のパッケージが前記基板の第1の面上にあり、前記第2のパッケージが前記基板の第2の面上にあり、
前記第1の導電性部分の前記第1のエリアの少なくとも50%が前記第2の導電性部分の前記第2のエリアに対向した状態で、前記第1のパッケージが前記第2のパッケージに対向しており、
前記第1のパッケージがソース線を有し、前記第2のパッケージがドレイン線を有し、前記ソース線及び前記ドレイン線が互いに電気的に接続される、半ブリッジ。 - 前記第1のスイッチが、前記第1の導電性部分に電気的に接続される第1の電極を有し、前記第2のスイッチが、前記第2の導電性部分に電気的に接続される第2の電極を有する、請求項32に記載の半ブリッジ。
- 前記第2の電極が前記第2のスイッチのソース電極である、請求項33に記載の半ブリッジ。
- 前記第1の電極が前記第1のスイッチのドレイン電極である、請求項34に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のスイッチ又は前記第2のスイッチがIII族窒化物トランジスタを含む、請求項32に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のスイッチ又は前記第2のスイッチが横型トランジスタを含む、請求項32に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のスイッチが第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタのソースが前記第2のトランジスタのドレインに電気的に接続され、前記第1のトランジスタのゲートが前記第2のトランジスタのソースに電気的に接続される、請求項32に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のトランジスタが高電圧デプレッションモードトランジスタであり、前記第2のトランジスタが低電圧エンハンスメントモードトランジスタである、請求項38に記載の半ブリッジ。
- 前記低電圧エンハンスメントモードトランジスタが前記高電圧デプレッションモードトランジスタの前記ソースの上に直接実装される、請求項39に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のトランジスタが横型トランジスタであり、前記第2のトランジスタが縦型トランジスタである、請求項38に記載の半ブリッジ。
- 前記金属層が金属マウントを含む、請求項32に記載の半ブリッジ。
- 前記金属マウントがヒートシンクに接続されるか又はヒートシンクの一部である、請求項42に記載の半ブリッジ。
- 第1の導電性部分と第2の導電性部分との間に絶縁層を備え、前記第1の導電性部分が第1のエリアを有し、前記第2の導電性部分が第2のエリアを有するコンデンサと、
前記第1の導電性部分を備える第1のパッケージに入れられた第1のトランジスタと、
前記第2の導電性部分を備える第2のパッケージに入れられた第2のトランジスタとを備え、
前記第1のパッケージが前記絶縁層の第1の面上にあり、前記第2のパッケージが前記絶縁層の第2の面上にあり、
前記第1のパッケージがソース線を有し、前記第2のパッケージがドレイン線を有し、前記ソース線及び前記ドレイン線が互いに電気的に接続される、半ブリッジ。 - 前記第1の導電性部分の前記第1のエリアの少なくとも50%が前記第2の導電性部分の前記第2のエリアに対向した状態で、前記第1のパッケージが前記第2のパッケージに対向する、請求項44に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のパッケージがドレイン線を有し、前記第2のパッケージがソース線を有し、前記第2のパッケージの前記ソース線が前記第2の導電性部分に電気的に接続される、請求項44に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のパッケージの前記ドレイン線が前記第1の導電性部分に電気的に接続される、請求項46に記載の半ブリッジ。
- 電気負荷に接続されるように構成された半ブリッジであって、
第1のパッケージに入れられた第1のスイッチ及び第2のパッケージに入れられた第2のスイッチであって、前記第1のスイッチが第1のソースを含み、前記第2のスイッチが第2のドレインを含み、前記第1のソースが前記第2のドレインに電気的に接続された、第1のスイッチ及び第2のスイッチを備え、
前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチが金属マウントの対向面上にあり、
前記半ブリッジが、少なくとも3アンペアの電流が前記電気負荷を流れている状態で、少なくとも100ボルト/ナノ秒のスイッチング速度で前記電気負荷の両端間における少なくとも300ボルトの電圧をハードスイッチングするように動作可能である、半ブリッジ。 - 前記電流が少なくとも6アンペアである、請求項48に記載の半ブリッジ。
- 前記金属マウントがヒートシンクに接続されるか又はヒートシンクの一部である、請求項48に記載の半ブリッジ。
- 絶縁層を更に備え、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチが前記絶縁層の対向面上にある、請求項48に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のスイッチが第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを含み、前記第1のソースが前記第2のトランジスタのソースであり、前記第1のトランジスタのソースが前記第2のトランジスタのドレインに電気的に接続され、前記第1のトランジスタのゲートが前記第2のトランジスタの前記ソースに電気的に接続される、請求項48に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のトランジスタが高電圧デプレッションモードトランジスタであり、前記第2のトランジスタが低電圧エンハンスメントモードトランジスタである、請求項52に記載の半ブリッジ。
- 前記低電圧エンハンスメントモードトランジスタが前記高電圧デプレッションモードトランジスタの前記ソースの上に直接実装される、請求項53に記載の半ブリッジ。
- 前記第1のトランジスタが横型トランジスタであり、前記第2のトランジスタが縦型トランジスタである、請求項52に記載の半ブリッジ。
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