TW201347143A - 半導體功率模組和裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種電子組件，該電子組件包括：包裝於第一封裝中之第一電晶體，該第一電晶體經安裝於第一封裝之第一導電部分之上；及包裝於第二封裝中之第二電晶體，該第二電晶體經安裝於第二封裝之第二導電部分之上。該組件進一步包括基板，該基板包含在第一金屬層與第二金屬層之間的絕緣層。第一封裝在基板之一側上，其中第一導電部分電連接至第一金屬層；且第二封裝在基板之另一側上，其中第二導電部分電連接至第二金屬層。第一封裝與第二封裝相對，其中第一導電部分之第一區域之至少50%與第二導電部分之第二區域相對。

Description

半導體功率模組和裝置
本發明係關於由半導體電子裝置形成之電子模組之設置。
諸如橋式電路之功率切換電路常用於各種應用中。經設置以驅動馬達之三相橋式電路10之電路示意圖係圖示於第1圖中。電路10中之三個半橋15、25及35中之每一者分別包括兩個電晶體41及42、電晶體43及44以及電晶體45及46，該等電晶體能夠在第一方向上阻斷電壓且能夠在第一方向上或視情況地在兩個方向上傳導電流。在用於橋式電路10中之電晶體僅能夠在一個方向上傳導電流之應用中，例如當使用矽IGBT時，可將反平行二極體(未圖示)連接至電晶體41至電晶體46中之每一者。當電晶體41至電晶體46每一者在斷開狀態中偏壓時，該電晶體41至電晶體46中之每一者能夠阻斷至少達電路10之高電壓(high voltage；HV)源11之電壓。亦即，當電晶體41至電晶體46中之任一者之閘極-源極電壓(gate-source voltage；VGS)小於電晶體閾值電壓Vth時，當汲極-源極電壓(drain-source voltage；VDS)(亦即， 相對於源極在汲極處之電壓)在0V與HV之間時，無大電流流經電晶體。當在接通狀態(亦即，其中VGS大於電晶體閾值電壓)中偏壓時，電晶體41至電晶體46中之每一者能夠為使用該等電晶體之應用傳導足夠高的電流。
電晶體41至電晶體46可為增強模式電晶體或E模式電晶體(常閉，Vth>0)或電晶體41至電晶體46可為空乏模式電晶體或D模式(常開，Vth<0)電晶體。在功率電路中，增強模式裝置通常用以防止意外開啟，該意外開啟可導致對裝置或其他電路組件之損壞。節點17、節點18以及節點19全部經由電感負載(亦即，諸如馬達線圈之電感組件(第1圖中未圖示))彼此耦接。
第2a圖圖示第1圖中之完整三相馬達驅動之半橋15以及在節點17與節點18之間的馬達之繞組(由電感組件21表示)。亦圖示了馬達電流饋入其中之電晶體44。對於此功率相，將電晶體44連續地開啟(Vgs44>Vth)且將電晶體42連續地關閉(Vgs42<Vth，亦即，Vgs42=0V(若使用增強模式電晶體))，而將電晶體41以脈寬調制(pulse width modulation；PWM)訊號調制以達成所要馬達電流。第2b圖指示在將電晶體41偏壓開啟之時間期間的電流27之路徑。對於此偏壓，馬達電流流經電晶體41及電晶體44，同時因為電晶體42經偏壓關閉而無電流流經電晶體42，且在節點17處之電壓接近於HV，所以電晶體42阻斷接近於HV之電壓。
如本文中所使用，術語「阻斷電壓」代表電晶體、裝置或組件處於一狀態，對於該狀態，當橫跨電晶體、裝置 或組件施加電壓時，防止諸如大於在常規接通狀態傳導期間之平均工作電流之0.001倍的電流之大電流流經電晶體、裝置或組件。換言之，當電晶體、裝置或組件正在阻斷橫跨該電晶體、裝置或組件施加之電壓時，通過該電晶體、裝置或組件之總電流將不會大於在常規接通狀態傳導期間之平均工作電流之0.001倍。
參看第2c圖，當電晶體41斷開時，無電流可流經電晶體41，因此馬達電流反向流經電晶體42，無論電晶體42係經偏壓開啟還是偏壓關閉皆可發生此情況。或者，可橫跨電晶體42連接反平行空轉二極體(未圖示)，在此情況下，反向電流流經空轉二極體。在該操作期間，電感組件21將在節點17處之電壓強制至足夠負的值以引起通過電晶體42之反向傳導，且電晶體41阻斷接近於HV之電壓。
第3a圖至第3c圖圖示與第2a圖至第2c圖中圖示之操作相比，電流以相反方向通過電感負載之情況下的半橋15之操作，且在節點17處之電壓係藉由切換低側電晶體42控制。對於第3a圖至第3c圖中所示之操作模式，馬達電流27係經由電晶體43饋入電感馬達21。在此操作模式期間，將電晶體43連續地開啟(Vgs43>Vth)且將電晶體41連續地關閉(Vgs41<Vth，亦即，Vgs41=0V(若使用增強模式電晶體))，而將電晶體42以脈寬調制(PWM)訊號調制以達成所要馬達電流。第3b圖指示在將電晶體42偏壓開啟之時間期間的電流27之路徑。對於此偏壓，馬達電流流經電晶體43及電晶體42，同時因為電晶體41經偏壓關閉而無電流流經電晶體41， 且在節點17處之電壓接近於0 V，所以電晶體41阻斷接近於HV之電壓。
參看第3c圖，當電晶體42斷開時，無電流可流經電晶體42，因此馬達電流反向流經電晶體41，無論電晶體41係經偏壓開啟還是偏壓關閉皆可發生此情況。或者，可橫跨電晶體41連接反平行空轉二極體(未圖示)，在此情況下，反向電流流經空轉二極體。在該操作期間，電感組件21將在節點17處之電壓強制至足夠高的值(略高於HV)以引起通過電晶體41之反向傳導，且電晶體42阻斷接近於或略高於HV之電壓。
除半橋式電路及橋式電路在馬達驅動應用中之使用之外，半橋式電路及橋式電路亦可用於許多其他應用，諸如用於升壓轉換器或降壓轉換器中或用於電源中。利用半橋15以驅動電負載28之示例性電路圖示於第4圖中。電負載28可例如為電容及/或電阻負載，或在一些情況下，電負載28可為電池或直流電源。如進一步圖示於第4圖中，在許多應用中，將可分別包括電感元件23及/或電容元件24之濾波器22***於半橋15與電負載28之間。
圖示於第2a圖至第2c圖及第3a圖至第3c圖中之切換模式通常稱為硬切換。硬切換電路設置為一電路設置，在該電路設置中，切換電晶體經設置以在該等切換電晶體接通時就具有通過該等切換電晶體之高電流，且在該等切換電晶體斷開時就具有橫跨該等切換電晶體之高電壓。換言之，電晶體在其中非零電流流經電感負載之週期期間接通， 因此大電流在電晶體接通之後立即或不久流經電晶體，而非電流逐漸地上升。類似地，電晶體在高電壓必須藉由電晶體阻斷之週期期間斷開，因此實質電壓在電晶體斷開之後立即或不久藉由電晶體阻斷，而非電壓逐漸地上升。在該等條件下切換之電晶體被稱為「硬切換」。
替代電路設置利用額外的被動及/或主動組件或替代的訊號時序技術，以允許電晶體得以「軟切換」。軟切換電路設置為一電路設置，在該電路設置中，切換電晶體經設置以在零電流(或接近零電流)條件期間接通且在零電壓(或接近零電壓)條件期間斷開。已開發軟切換方法及設置來解決在硬切換電路中，尤其在高電流及/或高電壓應用中觀察到的高位準電磁干擾(electro-magnetic interference；EMI)及相關聯阻尼振盪(ringing)。雖然軟切換在許多情況下可減輕該等問題，但是軟切換所需之電路通常包括許多額外組件，導致總成本及複雜性增加。軟切換亦通常要求電路經設置以僅在當滿足零電流或零電壓條件時之特定時間切換，所以限制了可施加的控制訊號且在多數情況下降低了電路效能。因此，需要對於硬切換之功率切換電路之替代設置及方法以維持足夠低位準之EMI。
在一態樣中，本發明描述一種電子組件，該電子組件包括第一電晶體，該第一電晶體包裝於第一封裝中，該第一封裝包括具有第一區域之第一導電部分，其中第一電晶體經安裝在第一導電部分之上。電子組件進一步包括第二電 晶體，該第二電晶體包裝於第二封裝中，該第二封裝包括具有第二區域之第二導電部分，第二電晶體經安裝在第二導電部分之上。電子組件亦包括基板，該基板包含在第一金屬層與第二金屬層之間的絕緣層，該第一金屬層在基板之第一側上且該第二金屬層在基板之第二側上。第一封裝在基板之第一側上，其中第一導電部分電連接至第一金屬層，第二封裝在基板之第二側上，其中第二導電部分電連接至第二金屬層，且第一封裝與第二封裝相對，其中第一導電部分之第一區域之至少50%與第二導電部分之第二區域相對。
在另一態樣中，本發明描述一種電子組件，該電子組件包括第一電晶體，該第一電晶體包裝於第一封裝中，該第一封裝具有源極引線及第一導電部分，其中第一電晶體經安裝在第一導電部分之上。電子組件亦包括第二電晶體，該第二電晶體包裝於第二封裝中，該第二封裝具有汲極引線及第二導電部分，其中第二電晶體經安裝在第二導電部分之上。電子組件進一步包括基板，該基板包含在第一金屬層與第二金屬層之間的絕緣層，該第一金屬層在基板之第一側上且該第二金屬層在基板之第二側上。第一封裝在基板之第一側上，其中第一導電部分電連接至第一金屬層，第二封裝在基板之第二側上，其中第二導電部分電連接至第二金屬層，且第一封裝至少部分地與第二封裝相對，其中第一封裝之源極引線實質上對準第二封裝之汲極引線。
在再一態樣中，描述一種電子組件，該電子組件包括電容器，該電容器包含在第一導電層與第二導電層之間 的絕緣層。電子組件亦包括：第一電晶體，該第一電晶體包裝於第一封裝中，該第一封裝具有第一導電部分；及第二電晶體，該第二電晶體包裝於第二封裝中，該第二封裝具有第二導電部分。第一導電部分經直接地安裝在第一導電層上，且第二導電部分經直接地安裝在第二導電層上。
在又一態樣中，描述了經設置以連接至電負載之半橋。半橋包括包裝於第一封裝中之第一開關及包裝於第二封裝中之第二開關，該第一封裝具有源極引線且該第二封裝具有汲極引線，其中第一封裝之源極引線電連接至第二封裝之汲極引線。半橋可操作以當至少3安培之電流流經電負載時，以至少100伏特/奈秒之切換速率硬切換橫跨電負載的至少300伏特之電壓。
本文所述之電子組件及半橋包括一或更多個以下特徵。第一電晶體及第二電晶體可為半橋式電路之部分。基板可形成電容器，該電容器用來在半橋式電路之操作期間將在第一金屬層與第二金屬層之間的電壓穩定化。藉由基板形成之電容器可為第一電容器，電子組件進一步包含與該第一電容器並聯連接之第二電容器。基板可包括通孔，且第二電容器之引線可通過該通孔。第一封裝可具有源極引線且第二封裝可具有汲極引線，其中源極引線及汲極引線彼此電連接。基板可包括通孔，且將第一封裝之源極引線電連接至第二封裝之汲極引線的連接器可通過該通孔。第一電晶體可具有第一電極，該第一電極電連接至第一導電部分；且第二電晶體可具有第二電極，該第二電極電連接至第二導電部分。 第一電極可為第一電晶體之汲極電極，且第二電極可為第二電晶體之源極電極。第一導電部分可直接安裝於第一金屬層上且接觸該第一金屬層，且第二導電部分可直接位於第二金屬層上且接觸該第二金屬層。
第一電晶體或第二電晶體可為III族氮化物電晶體或橫向裝置。第一封裝可具有源極引線且第二封裝可具有汲極引線，其中源極引線實質上對準汲極引線。電子組件可進一步包括第三電晶體，該第三電晶體包裝於第一封裝中，其中第一電晶體之源極電連接至第三電晶體之汲極，且第一電晶體之閘極電連接至第二電晶體之源極。第一電晶體可為高電壓空乏模式電晶體，且第三電晶體可為低電壓增強模式電晶體。
基板可為印刷電路板(PCB)基板，該基板諸如兩層印刷電路板(PCB)基板。第一電晶體之汲極電極可電連接至第一導電部分，且第二電晶體之源極電極可電連接至第二導電部分。第一封裝可具有汲極引線且第二封裝可具有源極引線，其中第一封裝之汲極引線電連接至第一導電部分，且第二封裝之源極引線電連接至第二導電部分。電子組件可包含半橋式模組，該半橋式模組可經設置以連接至電負載。第一導電部分可電連接至第一導電層，且第二導電部分可電連接至第二導電層。通過電負載之電流可為至少6安培，且第一開關及第二開關可位於基板之相對側上。
在再一態樣中，描述了一種操作半橋式電路之方法，該半橋式電路包含包裝於第一封裝中之第一開關及包裝 於第二封裝中之第二開關。該方法包括以下步驟：相對於第二開關之源極以至少300伏特之電壓將第一開關的汲極偏壓，且將第一開關偏壓接通並且將第二開關偏壓斷開，從而引起至少3安培之電流流經第一開關且引起第二開關阻斷電壓。該方法進一步包括以下步驟：在將第一開關斷開之第一時間，引起電流流經第二開關且引起第一開關阻斷電壓。第一開關之切換步驟包含以至少100伏特/奈秒之切換速率硬切換第一開關。
本文所述之方法可各自包括一或更多個以下特徵。第一開關及第二開關可各自包含一或更多個電晶體。該方法可進一步包含以下步驟：在將第一開關自斷開切換至接通之第二時間，引起電流流經第一開關且引起第二開關阻斷電壓。第二時間可在第一時間之後。該方法可進一步包含以下步驟：將半橋式電路連接至電負載，其中電流流經電負載。第一開關之汲極可相對於第二開關之源極在至少400伏特之電壓下偏壓。
在附圖及以下描述中闡述在本說明書中所述之標的之一或更多個實施例的細節。本標的之其他特徵、態樣及優點將自本描述、附圖及申請專利範圍變得顯而易見。
10‧‧‧三相橋式電路
11‧‧‧高電壓源/高電壓節點
12‧‧‧直流接地
15‧‧‧半橋
17‧‧‧節點
18‧‧‧節點
19‧‧‧節點
21‧‧‧電感組件
22‧‧‧濾波器/連接器
23‧‧‧電感元件/通孔
24‧‧‧電容組件
25‧‧‧半橋
27‧‧‧電流
28‧‧‧電負載
31‧‧‧額外電容器
32‧‧‧焊料結合
32’‧‧‧焊料結合
33‧‧‧通孔
34‧‧‧線結合
35‧‧‧半橋
41‧‧‧電晶體
42‧‧‧電晶體
43‧‧‧電晶體
44‧‧‧電晶體
45‧‧‧電晶體
46‧‧‧電晶體
51‧‧‧電容器
52‧‧‧電感器
53‧‧‧電感器
60‧‧‧高側開關
61‧‧‧源極引線
62‧‧‧閘極引線
63‧‧‧汲極引線
64‧‧‧電氣絕緣部分
65‧‧‧基座部分
70‧‧‧低側開關
71‧‧‧源極引線
72‧‧‧閘極引線
73‧‧‧汲極引線
74‧‧‧電氣絕緣部分
75‧‧‧基座部分
76‧‧‧金屬支架
81‧‧‧導電金屬層
82‧‧‧導電金屬層
83‧‧‧電氣絕緣材料
85‧‧‧基板
90‧‧‧電晶體
91‧‧‧源極電極
92‧‧‧閘極電極
93‧‧‧汲極電極
94‧‧‧半導體層
95‧‧‧層
107‧‧‧混合裝置
108‧‧‧高電壓D模式電晶體
109‧‧‧低電壓E模式電晶體
111‧‧‧源極電極
112‧‧‧閘極電極
113‧‧‧汲極電極
114‧‧‧源極電極
115‧‧‧閘極電極
116‧‧‧汲極電極
121‧‧‧源極
122‧‧‧閘極
123‧‧‧汲極
131‧‧‧負載電流
132‧‧‧電壓
133‧‧‧負載電流
134‧‧‧電壓
141‧‧‧時間段
142‧‧‧時間段
143‧‧‧時間段
144‧‧‧時間
145‧‧‧切換時間
151‧‧‧時間段
152‧‧‧時間段
153‧‧‧時間段
154‧‧‧時間
155‧‧‧切換時間
第1圖圖示先前技術之三相橋式電路之電路示意圖。
第2a圖至第2c圖及第3a圖至第3c圖圖示在各種工作條件下的第1圖之先前技術三相橋式電路的部分。
第4圖圖示利用半橋以驅動電負載之電路。
第5a圖至第5b圖圖示橋式電路之一部分之電路示意圖。
第6圖為經設置以充當半橋式模組之電子組件之截面示意圖。
第7a圖及第7b圖為第4圖之電子組件之透視圖。
第8a圖為半橋式模組中之高側開關之剖視圖。
第8b圖為半橋式模組中之低側開關之剖視圖。
第9a圖至第9b圖圖示可用於電子模組中之電子裝置。
第10a圖為作為用於驅動電感負載之半橋式電路之高側切換的時間之函數的電流及電壓特性之曲線。
第10b圖為作為用於驅動電感負載之半橋式電路之低側切換的時間之函數的電流及電壓特性之曲線。
第11圖為電子組件之透視圖。
在各圖中之相同元件符號指示相同元件。
本文描述了適用於在電子功率切換電路中維持低位準EMI之電子組件及方法，從而允許較高電路穩定性及改良效能。所描述之電子組件亦可具有與習知組件相比減小的尺寸，從而允許較低的生產成本。
在本文所述之電路中之電晶體或其他切換裝置通常經設置為如先前所述以非常高的切換速率(亦即，使用非常短的切換時間)硬切換。當本文之電路中之一者的電晶 體處於無大電流流經該電晶體之斷開狀態時，該電晶體通常支援接近於電路高電壓之電壓。當本文之電路中之一者的電晶體處於接通狀態時，該電晶體通常具有通過該電晶體之大電流，且僅具有橫跨該電晶體之小電壓。將在硬切換條件下切換的切換電晶體之切換時間定義如下。當電晶體自如上所述之斷開狀態切換至如上所述之接通狀態時，通過裝置之電流開始在切換剛一開始時增加，增加速率藉由調整控制電路之條件可調整，而橫跨裝置之電壓保持大致相同。橫跨裝置之電壓實質上不下降，直至實質上全部負載電流通過電晶體之時為止。在開始切換與橫跨裝置之電壓下降之間經過的時間被稱為用於接通電晶體之「切換時間」。橫跨裝置切換之總電壓除以切換時間(dV/dt)被稱為「電壓切換速率」或僅「切換速率」。
當將電晶體自接通狀態切換至斷開狀態時，橫跨裝置之電壓大約在切換開始時增加至斷開狀態電壓，而電流自接通狀態值降低至斷開狀態值花費較長時間，減少速率再次藉由調整控制電路之條件可調整。在開始切換與通過裝置之電流下降至零經過的時間被稱為用於關閉電晶體之「切換時間」。通過裝置切換之總電流除以切換時間(dI/dt)被稱為「電流切換速率」或僅「切換速率」。大體上，雖然較短切換時間(且因此較高切換速率)通常產生較低切換損失，但是該等較短切換時間(且因此較高切換速率)亦通常引起較高位準之EMI，該EMI可使電路組件降級或損害電路組件以使得該等電路組件不可操作。
為了確保第1圖至第2圖中之電路之正確操作，必須將直流高電壓節點11保持為交流接地。亦即，節點11可藉由將電容器51之一端子連接至高電壓節點11且將電容器之另一端子連接至接地12而電容耦合至直流接地12，如第5a圖中所示。因此，當電晶體41或電晶體42中之任一者接通或斷開時，電容器51可根據需要充電或放電以提供為在電路之高電壓側及低電壓側處維持實質上恆定電壓所必需之電流。藉由較高切換速率產生之EMI通常引起電容器51需要提供較高電流位準以穩定化電路。在許多情況下，在電容器51與電路之間的導電連接器具有大的寄生電感，該寄生電感由第5b圖中之電感器52及電感器53表示。此寄生電感防止通過電容器51之電流能夠足夠迅速地切換，從而防止電容器51以足夠快的速率提供電流，以防止在電晶體中之任一者接通或斷開之後橫跨電晶體41或電晶體42的電壓變化。此情況可導致有害效應，該等有害效應諸如電壓振盪(亦即，阻尼振盪)及過大位準之EMI。特定言之，橫跨電路之電晶體中之任一者的過大電壓振盪可導致電晶體損壞且無法操作。
第6圖為經設置以充當半橋式模組之電子組件之截面示意圖。電子組件經設置以使得將寄生電感最小化，從而允許在可接受之低EMI及阻尼振盪之情況下以非常高的切換速率硬切換大電流和電壓，如將在下文中描述。電子組件包括圖示於第5a圖之電路圖中之每一電路元件。特定言之，電子組件包括高側關60及低側開關70，該高側開關60及低側開關70分別對應於第5a圖中之電晶體41及電晶體42。開 關60及開關70經安裝於兩層印刷電路板(printed circuit board；PCB)基板85之相對側上，該兩層印刷電路板基板85提供可將開關60及開關70固定於其上之剛性表面，且亦充當第5a圖中之電容器51。第7a圖及第7b圖為第6圖之電子組件之透視圖，且第8a圖及第8b圖分別為高側開關60及低側開關70之剖視圖，圖示包含於開關60及開關70之各別封裝之內的電晶體。
如第8a圖及第8b圖中所示，開關60及開關70中之每一者包括包裝於且封裝於一封裝中之電晶體90，該封裝包圍電晶體。開關60及開關70之封裝分別包括電氣絕緣部分64及電氣絕緣部分74，並且分別包括導電基座部分65及導電基座部分75。封裝亦各自包括源極引線61/71、閘極引線62/72及汲極引線63/73，該等引線中之每一者分別連接至絕緣部分64及絕緣部分74之側壁中之一者且自該側壁延伸。在一些實施中，僅基座部分65及基座部分75中之每一者之一部分導電，而在其他實施中，基座部分65及基座部分75中之每一者之全部導電。在對第6圖至第8圖中所示之實施的替代實施中，封裝之部分64及部分74係由導電材料形成，且源極引線、閘極引線及汲極引線係藉由絕緣材料與部分64及部分74分離，以將該等引線與部分64及部分74電氣隔離。
電晶體90(圖示於第8a圖及第8b圖中)可為E模式電晶體或D模式電晶體，儘管在許多應用中，E模式電晶體是較佳的。電晶體90通常為高電壓切換電晶體。如本文 中所使用，諸如高電壓切換電晶體之「高電壓切換裝置」為一電子裝置，該電子裝置係對於高電壓切換應用最佳化。亦即，當電晶體斷開時，該電晶體能夠阻斷高電壓，該等高電壓諸如大約300V或更高、大約600V或更高、大約1200V或更高或大約1700V或更高之電壓；且當電晶體接通時，電晶體對於使用該電晶體之應用具有足夠低的導通電阻(on-resistance；RON)，亦即，當實質電流通過該裝置時，該電晶體經歷足夠低的導電損失。高電壓裝置可至少能夠阻斷一電壓，該電壓等於使用該高電壓裝置之電路中之高壓電源電壓或最大電壓。高電壓裝置可能夠阻斷300V、600V、1200V、1700V之電壓或應用所要求之其他適當阻斷電壓。換言之，高電壓裝置可阻斷在0V與至少Vmax之間的任何電壓，其中Vmax為可藉由電路或電源供應之最大電壓。在一些實施中，高電壓裝置可阻斷在0V與至少2*Vmax之間的任何電壓。如本文中所使用，諸如低電壓電晶體之「低電壓裝置」為能夠阻斷低電壓之電子裝置，該低電壓諸如在0V與Vlow之間(其中Vlow小於Vmax)，但該低電壓電晶體不能夠阻斷高於Vlow之電壓。在一些實施中，Vlow為等於大約|Vth|，大於|Vth|或Vlow為大約2*|Vth|，大約3*|Vth|，或Vlow在大約|Vth|與3*|Vth|之間，其中|Vth|為高電壓電晶體之臨限電壓之絕對值，該高電壓電晶體諸如包含於混合組件之內的高電壓空乏模式電晶體，該混合組件諸如第7a圖及第7b圖中所示且在下文中進一步詳細描述之混合組件。在其他實施中，Vlow為大約10V、大約20V、大約30V、大約40V或Vlow在大約5V與50V之 間，諸如在大約10V與40V之間。在其他實施中，Vlow小於大約0.5*Vmax，小於大約0.3*Vmax，小於大約0.1*Vmax，小於大約0.05*Vmax或小於大約0.02*Vmax。
參看第8a圖及第8b圖，在一些實施中，電晶體90為橫向裝置，諸如橫向場效電晶體。亦即，電晶體通道包含於電晶體90之半導體層94之內，且源極電極91、閘極電極92及汲極電極93分別在半導體層94之相同側上，如圖所示。特定言之，形成與層94中通道之歐姆接觸的源極電極91及汲極電極93的部分以及調變通道中之電流之閘極電極92的部分各自在半導體層94之相同側上。
在一些實施中，電晶體90為III族氮化物電晶體，諸如III族氮化物高電子遷移率電晶體(high electron mobility transistors；HEMTs)。歸因於III族氮化物電晶體當在高切換速率下硬切換時引起最小切換損失之能力，該等III族氮化物電晶體適合於使用第6圖至第7圖之電子組件之許多應用。如本文中所使用，術語III族氮化物或術語III族N材料、層、裝置、結構等代表由根據化學計量式AlxInyGazN(其中x+y+z為約1)之化合物半導體材料組成的材料、層、裝置或結構。III族氮化物材料亦可包括III族元素硼(B)。在III族氮化物或諸如電晶體或HEMT之III族N裝置中，導電通道可部分地或完全地包含於III族N材料層之內。
仍參看第8a圖，電晶體90連接至如下所述之高側開關60之封裝。電晶體90經安裝於或直接安裝於封裝基座部分65之上。電絕緣或半絕緣層95位於半導體層94與封 裝基座部分65之間，且電絕緣或半絕緣之層95用以將半導體層94與封裝基座部分65電氣隔離。在一些實施中，層95為絕緣或半絕緣基板，在該基板頂部上磊晶地生長電晶體90之半導體層94。源極電極91係藉由線結合34電連接至源極引線61。閘極電極92係藉由另一線結合34電連接至閘極引線62。汲極電極93(經由另一線結合34)及汲極引線63各自電連接至封裝基座65之導電部分。連接至且自電晶體電極91至電晶體電極93之電連接可藉由線結合34形成，如第8a圖中所示，或者該等電連接可藉由其他類型之電連接器形成。
如本文中所使用，若諸如導電層或導電組件之兩個或兩個以上接觸或其他零件係藉由一材料(該材料足夠導電以確保在接觸或其他零件中之每一者處的電位實質上相同或大約相同且與偏壓條件無關)連接，，則將該兩個或兩個以上接觸或其他零件稱為「電連接的」。
參看第8b圖，電晶體90連接至如下所述之低側開關70之封裝。電晶體90經安裝於或直接安裝於封裝基座部分75之上。電絕緣或半絕緣之層95位於半導體層94與封裝基座部分75，且電絕緣或半絕緣之層95用以將半導體層94與封裝基座部分75電氣隔離。在一些實施中，層95為絕緣或半絕緣基板，在該基板頂部上磊晶地生長電晶體90之半導體層94。汲極電極93係藉由線結合34電連接至汲極引線73。閘極電極92係藉由另一線結合34電連接至閘極引線72。源極電極93(經由又一線結合34)及源極引線73各自電連接至封裝基座75之導電部分。連接至且自電晶體電極91至 電晶體電極93之電連接可藉由線結合34形成，如第6b圖中所示，或者該等電連接可藉由其他類型之電連接器形成。
參看回至第6圖及第7a圖至第7b圖，高側開關60及低側開關70經安裝於基板85之相對側上且相對於彼此反向。為了最小化寄生電感，可將高側開關60與低側開關70相對彼此安裝，以使得高側開關60之導電基座部分65之區域的至少50%與低側開關70之導電基座部分75相對，如第6圖中所示。可例如為兩層印刷電路板(PCB)基板之基板85在電氣絕緣材料83之相對側上包括導電金屬層81及導電金屬層82，如圖所示設置。如第6圖及第7a圖至第7b圖中所示，高側開關60之封裝之導電基座部分65電連接至導電金屬層81，此舉可藉由將導電基座部分65直接安裝於導電金屬層81上達成，如圖所示。同樣地，低側開關70之封裝之導電基座部分75電連接至導電金屬層82，此舉可藉由將導電基座部分75直接安裝於導電金屬層82上達成，如圖所示。在一些實施中，使用導電及/或導熱黏合劑分別將導電基座部分65及導電基座部分75固定至導電金屬層81及導電金屬層82。
除提供可固定開關60及開關70之剛性表面之外，基板85亦在第5a圖及第5b圖之電路圖中起電容器51之作用。亦即，基板85經設置為平行板電容器，其中電容與分別連接導電基座部分65及導電基座部分75之金屬層81及金屬層82之表面的面積成正比。因而，高側開關60之汲極93電連接至導電金屬層81，且低側電晶體70之源極91電連接至導電金屬層82，如下文中進一步詳述。
參看第6圖、第7a圖及第8a圖，因為高側開關60之封裝之導電基座部分65電連接至導電金屬層81(導電基座部分65安裝於導電金屬層81上)且(經由線結合34)電連接至高側開關60之電晶體90之汲極電極93兩者，所以高側開關60之汲極電極93電連接至金屬層81。在導電基座部分65與導電金屬層81之間的直接連接以及在汲極電極93與導電基座部分65之間的線結合34之較短長度，確保在高側開關60之汲極電極93與金屬層81之間的電連接為低電感連接，從而將在高側開關60之電晶體之汲極93與導電金屬81之間的寄生電感最小化。此寄生電感係藉由第5b圖中之電感器52表示。
類似地，參看第6圖、第7b圖及第8b圖，因為低側開關70之封裝之導電基座部分75電連接至導電金屬層82(導電基座部分75安裝於導電金屬層82上)且(經由線結合34)電連接至低側開關70之電晶體90之源極電極91兩者，所以低側開關70之源極電極91電連接至金屬層82。在導電基座部分75與導電金屬層82之間的直接連接以及在源極電極91與導電基座部分75之間的線結合34之較短長度，確保在低側開關70之源極電極91與金屬層82之間的電連接為低電感連接，從而將在低側開關70之電晶體之源極91與導電金屬81之間的寄生電感最小化。此寄生電感係藉由第5b圖中之電感器53表示。
除為第5a圖及第5b圖中之電容器51之平板中的一者之外，金屬層81亦可充當高電壓平面。亦即，金屬層 81可經設置以直接連接至電路高壓電源。因而，金屬層81可包括例如結合墊(未圖示)之手段(means)，用於將金屬層81連接至電路高壓電源。較佳在電路高壓電源與金屬層81之間的連接儘可能靠近高側開關60地形成以最小化寄生電感。類似地，金屬層82亦可充當低電壓或接地平面。亦即，金屬層82可經設置以直接連接至電路低壓電源或直流接地。因而，金屬層82可包括例如結合墊(未圖示)之手段(means)，用於將金屬層82連接至電路低壓電源或直流接地。較佳在金屬層82與電路低壓電源或直流接地之間的連接儘可能靠近低側開關70地形成以最小化寄生電感。
如第5a圖及第5b圖中所見，在半橋式電路中，高側開關41之源極電極電連接至低側開關42之汲極電極。在第6圖及第7a圖至第7b圖之電子組件中，此舉係藉由將高側開關60之源極引線61連接至低側開關70之汲極引線73完成。在此連接中之寄生電感可藉由將連接器22製造得儘可能短而最小化。此舉可藉由確保高側開關60之源極引線61實質上對準於低側開關之汲極引線73，且藉由將連接器22經由基板85中之通孔23穿過而完成，如圖所示。然後，由電路驅動之電負載(未圖示)電連接至高側開關60之源極引線61、低側開關之汲極引線73或連接器22中之任一者。
在許多情況下，基板85之電容對於穩定電路操作可能不夠大。在該等情況下，第6圖及第7b圖中所示之一或更多個額外電容器31可經並聯連接至由基板85形成之電容器。亦即，電容器31中之每一者之一側連接至金屬層81， 且電容器31中之每一者之相對側連接至金屬層82。為了最小化寄生電感，將電容器31儘可能靠近開關60及開關70地置放，且將電容器31與金屬層81及金屬層82之間的連接器製造得儘可能短。如第6圖及第7a圖至第7b圖中可見，可將電容器31安裝於基板85之一側上，其中每一電容器靠近通孔33。然後，每一電容器31之一側電連接至其上安裝電容器31之基板85之相同金屬層，且在每一電容器之相對側上的連接器通過通孔33且電連接至基板85與電容器相對之側上的金屬層。在一些實施中，在電容器31與金屬層81及金屬層82之間的電連接係藉由焊料結合32形成，如圖所示。
雖然開關60及開關70中之每一者在第8a圖及第8b圖中圖示為由包裝於封裝中之單個橫向電晶體90形成，但是可以使用其他裝置來代替。例如，可以使用第9a圖及第9b圖中所示之混合裝置107來代替開關60及開關70中之電晶體。因為可能難以可靠地製造高電壓增強模式電晶體，所以對單個高電壓E模式電晶體之一替代為以第9a圖及第9b圖之設置將高電壓D模式電晶體108與低電壓E模式電晶體109組合來形成混合裝置107。可以與單個高電壓E模式電晶體相同之方式操作混合裝置107，且在許多情況下，混合裝置107達成與單個高電壓E模式電晶體相同或類似之輸出特性。第9a圖圖示混合裝置107之平面示意圖，且第9b圖圖示混合裝置107之電路示意圖。混合裝置107包括高電壓D模式電晶體108及低電壓E模式電晶體109。在第9a圖及第9b圖中所示之設置中，E模式電晶體109為垂直電晶體，該 電晶體具有汲極電極113、源極電極111及閘極電極112，該電晶體之汲極電極113在與該電晶體之源極電極111之裝置的相對側上；且D模式電晶體108為橫向電晶體，該電晶體之源極電極114、閘極電極115及汲極電極116全部在裝置之同一側上。然而，對於電晶體108及電晶體109中之每一者的其他設置亦是可能的。
低電壓E模式電晶體109之源極電極111與高電壓D模式電晶體108之閘極電極115彼此例如使用線結合34電連接，且該源極電極111與該閘極電極115一起形成混合裝置107之源極121。低電壓E模式電晶體109之閘極電極112充當混合裝置107之閘極122。高電壓D模式電晶體108之汲極電極116充當混合裝置107之汲極123。高電壓D模式電晶體108之源極電極114電連接至低電壓E模式電晶體109之汲極電極113。如第9b圖中可見，分別在E模式電晶體109與源極電極111及閘極電極112相對之側上的汲極電極113可藉由將低電壓E模式電晶體109例如藉由使用導電焊料或樹脂直接安裝於源極電極114之頂部上來電連接至源極電極114，其中汲極電極113直接接觸源極電極114。因而，低電壓E模式電晶體109之佔據面積(且因此橫截面積)可小於高電壓D模式電晶體108之佔據面積，且特定言之，低電壓E模式電晶體109之佔據面積可小於高電壓D模式電晶體108之源極電極114之佔地面積。
如本文中所使用，「混合增強模式電子裝置或組件」或僅「混合裝置或組件」為由空乏模式電晶體及增強模 式電晶體形成之電子裝置或組件，其中空乏模式電晶體與增強模式電晶體相比能夠具有較高操作及/或擊穿電壓，且混合裝置或組件經設置以類似於單個增強模式電晶體使用約高達空乏模式電晶體之擊穿及/或操作電壓之電壓操作。亦即，混合增強模式裝置或組件包括具有以下性質之至少三個節點。當第一節點(源極節點)及第二節點(閘極節點)保持在相同電壓下時，混合增強模式裝置或組件可阻斷相對於源極節點施加於第三節點(汲極節點)之正高電壓(亦即，大於增強模式電晶體能夠阻斷之最大電壓之電壓)。當閘極節點相對於源極節點保持在足夠的正電壓(亦即，大於增強模式電晶體之臨限電壓)下時，則當將足夠的正電壓相對於源極節點施加於汲極節點時，電流自源極節點流通至汲極節點或自汲極節點流通至源極節點。當增強模式電晶體為低電壓裝置且空乏模式電晶體為高電壓裝置時，混合組件可類似於單個高電壓增強模式電晶體操作。空乏模式電晶體可具有一擊穿及/或最大工作電壓，該擊穿及/或最大工作電壓為增強模式電晶體之擊穿及/或最大工作電壓的至少兩倍、至少三倍、至少五倍、至少十倍或至少二十倍。
在使用高電壓切換電晶體之典型功率切換應用中，電晶體在大部分時間期間處於兩個狀態中之一狀態中。在通常稱為「接通狀態」之第一狀態中，相對於源極電極在閘極電極處之電壓高於電晶體閾值電壓，且大電流流經電晶體。在此狀態中，在源極與汲極之間的電壓差通常較低，通常僅幾伏特，諸如約0.1伏特至5伏特。在通常稱為「斷開狀 態」之第二狀態中，相對於源極電極在閘極電極處之電壓低於電晶體閾值電壓，且除斷開狀態漏洩電流之外，無大電流流經電晶體。在此第二狀態中，在源極與汲極之間的電壓可為在自約0V至電路高壓電源值之間的任何值，在某些情況下，該電路高壓電源值可高達100V、300V、600V、1200V、1700V或更高，但該電路高壓電源值可小於電晶體之擊穿電壓。在一些應用中，電路中之電感元件引起在源極與汲極之間的電壓甚至高於電路高壓電源。另外，存在緊接著於閘極已接通或斷開之後的較短時間，在該較短時間期間，電晶體處於在如上所述兩個狀態之間的過渡狀態。當電晶體處於斷開狀態時，此時將被稱為在源極與汲極之間「阻斷電壓」。如本文中所使用，術語「阻斷電壓」代表當橫跨電晶體、裝置或組件施加電壓時，防止諸如大於在常規接通傳導期間之平均工作電流之0.001倍的電流之大電流流經電晶體、裝置或組件之該電晶體、裝置或組件的能力。換言之，當電晶體、裝置或組件正在阻斷橫跨該電晶體、裝置或組件施加之電壓時，通過該電晶體、裝置或組件之總電流將不會大於在常規接通狀態傳導期間之平均工作電流之0.001倍。
本文所述之電子組件經設置以使得開關以及包括於開關中之電晶體可以高切換速率切換高電壓及/或高電流，而不會令使用電子組件之電路不穩定或不引起對電路組件之損壞。在由高側及低側開關形成之習知半橋式電路中，其中每一開關係由一或更多個電晶體形成且個別地封裝(亦即，高側開關之電晶體全部包裝於第一封裝中，且低側開關 之電晶體全部包裝於第二封裝中)，因為寄生電感通常過大，所以通常很難或不可能在不令使用電子組件之電路不穩定之情況下，以高切換速率切換高電壓及/或高電流。藉由利用第6圖及第7a圖至第7b圖中所示之半橋式設置，已在切換之電壓為至少300伏特且切換之電流為至少3安培之條件下演示按至少100伏特/奈秒的速率之成功切換，如下文中進一步描述。在額外測試中，在切換之電壓為至少400伏特且切換之電流為至少6安培之條件下演示按至少100伏特/奈秒的速率之成功切換。對於高達3安培之電流之切換，利用經個別封裝開關之半橋式電路之先前實施尚未成功地能夠按至少100伏特/奈秒之切換速率切換至少300伏特的電壓。
第10a圖圖示作為用於驅動電感負載之半橋式電路之高側切換的時間之函數的電流及電壓特性之曲線。如第2a圖至第2c圖中設置電路，但是其中使用第6圖之電子組件代替半橋15。參看第10a圖、第2a圖至第2c圖及第6圖，半橋之高側開關及低側開關中之每一者包括第9a圖及第9b圖之混合裝置107。繪於第10a圖中之電流為通過電感負載21之電流27，且繪於第10a圖中之電壓為在節點17(由電感負載21、高側開關之源極引線61及低側開關之汲極引線73共享之共用節點)處之電壓。
在第10a圖之電流量測及電壓量測期間的電路之工作條件如下。將節點18保持或接近接地，該節點即與正在被驅動之半橋相對之電感負載21的節點。電連接至低側開關70之源極，且圖示於第6圖中之電子組件的金屬層82電連接 至直流接地。電連接至高側開關60之汲極，且圖示於第6圖中之電子組件之金屬層81電連接至400伏特直流電壓電源。將低側開關70之閘極引線72以低於低側開關70之臨限電壓之電壓相對於低側開關70之源極引線71偏壓，以使得低側開關70被偏壓在斷開狀態中。
在時間段141期間，將高側開關60偏壓接通(亦即，相對於源極引線61之閘極引線62之電壓係大於開關60之臨限電壓)，引起電流流經高側開關60及電感負載21兩者，如在第2b圖中所見，而低側開關70阻斷約400伏特之電壓。如第10a圖中可見，在時間段141期間，在時間段141結束時，負載電流131近似線性地增加至大於7安培之值，且在節點17處之電壓在約400伏特下大約保持恆定。
仍參看第10a圖，在時間144處，斷開高側開關60，引起高側開關60阻斷約400伏特之電壓且引起負載電流反向流經低側開關70，如在第2c圖中所見。在緊接著於時間144之切換之後的時間段142期間，負載電流131在大於7安培之值下保持大約恆定，且在節點17處之電壓在大約0伏特下保持大約恆定。緊接著切換時間144之後僅觀察到小的漣波電流(亦即，電流波動)，且在時間段142期間之電流不超過在此時間段期間之平均電流值的1.1倍。緊接著切換時間144之後的電壓波動亦極低。
在時間145處，將高側開關60切換回接通，引起負載電流再次流經高側開關60及電感負載21兩者，如在第2b圖中所見，而低側開關阻斷約400伏特之電壓。如在第 10a圖中可見，在緊接著切換時間145之後的時間段143期間，在時間段143結束時，負載電流131大約線性地增加至大於7安培(接近8安培)之值，且在節點17處之電壓保持大約恆定在約400伏特。在緊接著切換時間145之後的電流131及電壓132兩者中觀察到一些阻尼振盪。然而，電壓從不超過500伏特(亦即，電路高電壓之1.25倍)，且電流波動之振幅從不超過在時間段142期間的平均電流值之0.1倍。
第10b圖圖示如第3圖中設置的作為驅動電感負載之半橋式電路之低側開關的時間函數之電流特性及電壓特性之曲線，但是其中使用第6圖之電子組件代替半橋15。半橋之高側開關及低側開關中之每一者包括第9a圖及第9b圖之混合裝置107。參看第10b圖、第6圖及第3a圖，繪於第10b圖中之電流為通過電感負載21之電流27，且繪於第10b圖中之電壓為在節點17(由電感負載21、高側開關之源極引線61及低側開關之汲極引線73共享之共用節點)處之電壓。
在第10b圖之電流量測及電壓量測期間的電路之工作條件如下。將節點18保持或接近400伏特之直流電壓，該節點即與正在被驅動之半橋相對之電感負載21的節點。電連接至低側開關70之源極，且圖示於第6圖中之電子元件的金屬層82電連接至直流接地。電連接至高側開關60之汲極，且圖示於第6圖中之電子組件之金屬層81電連接至400伏特直流電壓電源。將高側開關60之閘極引線62以低於高側開關60之臨限電壓的電壓相對於高側開關60之源極引線61偏壓，以使得高側開關60被偏壓在斷開狀態中。
在時間段151期間，將低側開關70偏壓關閉(亦即，相對於源極引線71之閘極引線72之電壓係小於開關70之臨限電壓)，引起電流流經高側開關60及電感負載21兩者，如在第3c圖中所見，而低側開關70阻斷約400伏特之電壓。如第10b圖中可見，在時間段151期間，負載電流133保持大約恆定在約8安培或更大之值下，且在節點17處之電壓保持大約恆定在約400伏特下。
仍參看第6圖、第3a圖至第3c圖及第10b圖，在時間154，接通低側開關70，引起高側開關60阻斷約400伏特之電壓且引起負載電流流經低側開關70，如在第3b圖中所見。在緊接著於時間154之切換之後的時間段152期間，負載電流133近似線性地增加至大於9安培之值，且在節點17處之電壓在大約0伏特下保持大約恆定。緊接著切換時間154之後僅觀察到小的漣波電流(亦即，電流波動)，且在時間段152期間之電流波動之量值從不超過在時間段151期間之平均電流值的1.1倍。緊接著切換時間154之後的電壓波動亦非常低。
在時間155，將低側開關70切換回斷開，引起負載電流再次流經高側開關60及電感負載21兩者，如在第3c圖中所見，而低側開關70阻斷約400伏特之電壓。如在第10b圖中可見，在緊接著切換時間155之後的時間段153期間，負載電流133以大於9安培之值保持大約恆定，且在節點17處之電壓以大約400伏特保持大約恆定。在緊接著切換時間155之後的電流133及電壓134兩者中觀察到一些阻尼振盪。 然而，電壓從不超過460伏特(亦即，電路高電壓之1.15倍)，且電流波動之振幅從不超過在時間段153期間的平均電流值之0.1倍。
第11圖圖示第6圖及第7b圖之低側開關70之替代設置。如第11圖中可見，不如第6圖及第7b圖中所示將低側開關70直接安裝於金屬層82上，而是將金屬支架76附接於金屬層82，且將低側開關70附接於金屬支架76，其中導電部分75電連接至金屬支架76。在第11圖中所示之實施中，金屬支架76包括L形彎曲，以使得附接低側開關70之金屬支架76的部分實質上垂直附接於金屬層82之金屬支架76的部分。因而，低側開關70經安裝以使得引線71至引線73朝向垂直於金屬層82之表面的方向延伸且實質上平行於該方向，如圖所示。源極引線71可比引線72及引線73短，且源極引線71可例如使用焊料結合32'電連接至金屬層82，如圖所示。閘極引線72及汲極引線73分別可貫穿延伸基板85之整個厚度，通過通孔23，如第11圖中所示。在與第11圖中所示之基板85之一側的相對側上(亦即，在其上安裝高側開關60之基板85的一側上)，低側開關70之汲極引線72可電連接至高側開關60之源極引線61(未圖示連接)，且閘極引線71可連接至閘極驅動電路(亦未圖示)。金屬支架76可視情況地連接至散熱體(未圖示)。
圖示於第11圖中之低側開關70之設置可能是有利的，因為該設置允許電子組件在無需彎曲低側關70之引線71至引線73中之任何引線的情況下得以組裝。可仍然將高側 開關60如第6圖及第7a圖中所示設置，其中高側開關60之源極引線61實質上對準低側開關70之汲極引線73。或者，低側開關70可以導電基座75之表面平行於金屬層82之表面而安裝，如第6圖及第7b圖中所示，且高側開關60可類似於第11圖中之設置安裝於L形金屬支架76(未圖示)上，其中來自高側開關(未圖示)之源極引線61及閘極引線62分別通過形成於基板85中之通孔23中之一者，且汲極引線63(未圖示)電連接至金屬層81。
已描述了數個實施。然而，應將理解，可以在不背離本文所述之技術及裝置之精神及範疇的情況下進行各種修改。例如，分別用以在第2a圖至第2c圖及第3a圖至第3c圖中汲取或供應電流之電晶體44及電晶體43可經設置為軟切換。或者，可將第2圖至第3圖中之電晶體43至電晶體44移除或以一導電材料代替，該導電材料將電晶體中之每一電晶體之各別源極及汲極所連接的引線短路。此外，本文所述之橋式電路中之每一者的低電壓側可連接至低於高電壓HV之直流電壓，且在某些情況下，該低電壓側可為負電壓，而非將低電壓側連接至接地。同時，雖然在第7a圖至第7b圖及第8a圖至第8b圖中圖示封裝引線61至封裝引線63及封裝引線71至封裝引線73自封裝之側面延伸，但是可以使用具有替代引線設置之其他封裝設置。例如，可以使用諸如QFN封裝之表面安裝封裝，在該封裝之情況下，引線鄰接於封裝之底部且引線經設置以焊接至該等引線所連接之結構。另外，在第6圖及第7a圖至第7b圖之電子組件中，可在基板 85與開關60及開關70中之任一者或兩者之間包括金屬支架，且金屬支架可視情況地連接至散熱體。因此，其他實施在以下申請專利範圍之範疇之內。
22‧‧‧濾波器/連接器
31‧‧‧額外電容器
32‧‧‧焊料結合
60‧‧‧高側開關
61‧‧‧源極引線
62‧‧‧閘極引線
63‧‧‧汲極引線
64‧‧‧電氣絕緣部分
65‧‧‧基座部分
70‧‧‧低側開關
71‧‧‧源極引線
72‧‧‧閘極引線
73‧‧‧汲極引線
74‧‧‧電氣絕緣部分
75‧‧‧基座部分
81‧‧‧導電金屬層
82‧‧‧導電金屬層
83‧‧‧電氣絕緣材料
85‧‧‧基板

Claims (35)

  1. 一種電子組件，該電子組件包含：一第一電晶體，該第一電晶體包裝於一第一封裝中，該第一封裝包含具有一第一區域之一第一導電部分，該第一電晶體經安裝在該第一導電部分之上；一第二電晶體，該第二電晶體包裝於一第二封裝中，該第二封裝包含具有一第二區域之一第二導電部分，該第二電晶體經安裝在該第二導電部分之上；以及一基板，該基板包含在一第一金屬層與一第二金屬層之間的一絕緣層，該第一金屬層在該基板之一第一側上且該第二金屬層在該基板之一第二側上；其中該第一封裝在該基板之該第一側上，其中該第一導電部分電連接至該第一金屬層；該第二封裝在該基板之該第二側上，其中該第二導電部分電連接至該第二金屬層；以及該第一封裝與該第二封裝相對，其中該第一導電部分之該第一區域之至少50%與該第二導電部分之該第二區域相對。
  2. 如請求項1所述之電子組件，其中該第一電晶體及該第二電晶體為一半橋式電路之部分。
  3. 如請求項2所述之電子組件，其中該基板形成一電容器，該電容器用來在該半橋式電路之操作期間將在該第一金屬層與該第二金屬層之間的一電壓穩定化。
  4. 如請求項3所述之電子組件，其中藉由該基板形成之該電容器為一第一電容器，該電子組件進一步包含與該第一電容器並聯連接之一第二電容器。
  5. 如請求項4所述之電子組件，其中該基板包括一通孔，且該第二電容器之一引線通過該通孔。
  6. 如請求項1所述之電子組件，該第一封裝具有一源極引線且該第二封裝具有一汲極引線，其中該源極引線及該汲極引線彼此電連接。
  7. 如請求項6所述之電子組件，其中該基板包括一通孔，且將該第一封裝之該源極引線電連接至該第二封裝之該汲極引線的一連接器通過該通孔。
  8. 如請求項6所述之電子組件，其中該第一電晶體具有一第一電極，該第一電極電連接至該第一導電部分；且該第二電晶體具有一第二電極，該第二電極電連接至該第二導電部分。
  9. 如請求項8所述之電子組件，其中該第一電極為該第一電晶體之一汲極電極，且該第二電極為該第二電晶體之一源極電極。
  10. 如請求項1所述之電子組件，其中該第一導電部分係直接位於該第一金屬層上且接觸該第一金屬層，且該第二導電部分係直接位於該第二金屬層上且接觸該第二金屬層。
  11. 如請求項1所述之電子組件，其中該第一電晶體或該第二電晶體為一III族氮化物電晶體。
  12. 如請求項1所述之電子組件，其中該第一電晶體或該第二電晶體為一橫向裝置。
  13. 如請求項1所述之電子組件，該第一封裝具有一源極引線且該第二封裝具有一汲極引線，且該源極引線實質上對準該汲極引線。
  14. 如請求項1所述之電子組件，該電子組件進一步包含一第三電晶體，該第三電晶體包裝於該第一封裝中，其中該第一電晶體之一源極電連接至該第三電晶體之一汲極，且該第一電晶體之一閘極電連接至該第二電晶體之一源極。
  15. 如請求項14所述之電子組件，其中該第一電晶體為一高電壓空乏模式電晶體，且該第三電晶體為一低電壓增強模式電晶體。
  16. 一種電子組件，該電子組件包含：一第一電晶體，該第一電晶體包裝於一第一封裝中，該第一封裝具有一源極引線及一第一導電部分，該第一電晶體經安裝在該第一導電部分之上；一第二電晶體，該第二電晶體包裝於一第二封裝中，該第二封裝具有一汲極引線及一第二導電部分，該第二電晶體經安裝在該第二導電部分之上；以及一基板，該基板包含在一第一金屬層與一第二金屬層之間的一絕緣層，該第一金屬層在該基板之一第一側上且該第二金屬層在該基板之一第二側上；其中該第一封裝在該基板之該第一側上，其中該第一導電部分電連接至該第一金屬層；該第二封裝在該基板之該第二側上，其中該第二導電部分電連接至該第二金屬層；以及該第一封裝至少部分地與該第二封裝相對，其中該第一封裝之該源極引線實質上對準該第二封裝之該汲極引線。
  17. 如請求項16所述之電子組件，其中該基板為一兩層印刷電路板(PCB)基板。
  18. 如請求項16所述之電子組件，其中該第一電晶體之一汲極電極電連接至該第一導電部分，且該第二電晶體之一源極電極電連接至該第二導電部分。
  19. 如請求項16所述之電子組件，其中該第一電晶體及該第二電晶體為III族氮化物電晶體。
  20. 如請求項16所述之電子組件，其中該第一電晶體及該第二電晶體為橫向裝置。
  21. 一種電子組件，該電子組件包含：一電容器，該電容器包含在一第一導電層與一第二導電層之間的一絕緣層；一第一電晶體，該第一電晶體包裝於一第一封裝中，該第一封裝具有一第一導電部分；以及一第二電晶體，該第二電晶體包裝於一第二封裝中，該第二封裝具有一第二導電部分；其中該第一導電部分經直接地安裝在該第一導電層上，且該第二導電部分經直接地安裝在該第二導電層上。
  22. 如請求項21所述之電子組件，其中該電容器包含一印刷電路板(PCB)基板。
  23. 如請求項21所述之電子組件，該第一封裝具有一汲極引線且該第二封裝具有一源極引線，其中該第一封裝之該汲極引線電連接至該第一導電部分，且該第二封裝之該源極引線電連接至該第二導電部分。
  24. 如請求項21所述之電子組件，其中該電子組件包含一半橋式模組。
  25. 如請求項24所述之電子組件，其中該半橋式模組經設置以連接至一電負載。
  26. 如請求項21所述之電子組件，其中該第一導電部分電連接至該第一導電層，且該第二導電部分電連接至該第二導電層。
  27. 一種操作一半橋式電路之方法，該半橋式電路包含包裝於一第一封裝中之一第一開關以及包裝於一第二封裝中之一第二開關，該方法包含以下步驟：將該第一開關之一汲極相對於該第二開關之一源極偏壓在至少300伏特之一電壓下；將該第一開關偏壓接通且將該第二開關偏壓斷開，從而引起至少3安培之一電流流經該第一開關且引起該第二開關阻斷一電壓；以及 在將該第一開關斷開之一第一時間，引起該電流流經該第二開關且引起該第一開關阻斷一電壓；其中該第一開關之該切換步驟包含以至少100伏特/奈秒之一切換速率硬切換該第一開關。
  28. 如請求項27所述之方法，其中該第一開關及該第二開關各者包含一或更多個電晶體。
  29. 如請求項27所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在將該第一開關自斷開切換至接通之一第二時間，引起該電流流經該第一開關且引起該第二開關阻斷一電壓。
  30. 如請求項29所述之方法，其中該第二時間是在該第一時間之後。
  31. 如請求項27所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該半橋式電路連接至一電負載，其中該電流流經該電負載。
  32. 如請求項27所述之方法，其中將該第一開關之該汲極相對於該第二開關之該源極以至少400伏特之一電壓偏壓。
  33. 一種經設置以連接至一電負載之半橋，該半橋包含： 包裝於一第一封裝中之一第一開關及包裝於一第二封裝中之一第二開關，該第一封裝具有一源極引線且該第二封裝具有一汲極引線，該源極引線電連接至該汲極引線；其中該半橋可操作以當至少3安培之一電流流經該電負載時，以至少100伏特/奈秒之一切換速率硬切換橫跨該電負載之至少300伏特之一電壓。
  34. 如請求項33所述之半橋，其中該電流為至少6安培。
  35. 如請求項33所述之半橋，其中該第一開關及該第二開關係在一基板之相對側上。
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