[发明专利]功率器件封装

说明书

一种功率器件封装包括衬底、高侧功率器件、低侧功率器件和驱动器器件。衬底包括顶表面、底表面、和延伸穿过衬底的多个通孔。高侧和低侧功率器件布置在衬底的顶表面上，并相互连接。驱动器器件布置在衬底的底表面上，并经由通孔与高侧、低侧功率器件电连接，以根据控制信号来驱动高侧及低侧功率器件。驱动器器件和高侧、低侧功率器件之间的距离是由衬底的厚度确定的，从而减小驱动器器件与高侧功率器件或低侧功率器件之间的寄生电感。

技术领域

本发明涉及功率器件封装，特别涉及包括功率器件和垂直堆叠在功率器件下方的驱动器器件的功率器件封装。

背景技术

功率器件如电源开关，广泛用于电信器件、数据中心、航空航天系统、和射频系统里的功率应用中。具有如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)的功率器件的半导体芯片，与其他电子元件或集成电路一起被封装入功率器件封装。这种功率器件的封装需要满足在高频和高电流密度下运行的严格要求。此外，功率器件封装用于为芯片和其他内置元件提供电互连、散热和机械支撑。

鉴于对高功率应用的需求，为了实现高速、低损耗和高效率，期望有低寄生参数的功率器件封装。

发明内容

一个示例性实施例的功率器件封装包括衬底、高侧功率器件、低侧功率器件、和驱动器器件。衬底包括顶表面、底表面、和延伸穿过衬底的多个通孔。高侧和低侧功率器件被布置在衬底的顶表面上，并相互连接。驱动器器件被布置在衬底的底表面上，并通过通孔与高侧和低侧功率器件电连接以根据控制信号来驱动高侧和低侧功率器件。驱动器器件和高侧、低侧功率器件之间的距离是由衬底的厚度确定的，从而可以减小驱动器器件和高侧功率器件或低侧功率器件之间的寄生电感。

在此会讨论其他示例性实施例。

附图说明

图1是根据一示例性实施例的功率器件封装的侧视图。

图2是根据另一示例性实施例的功率器件封装的侧视图。

图3是根据另一示例性实施例的功率器件封装的侧视图。

图4是根据一示例性实施例的谐振转换器电路封装的示意图。

图5是根据一示例性实施例的具有两个功率器件封装的功率转换器模块。

图6是根据一示例性实施例的半桥结构的电路示意图。

图7是根据一示例性实施例的并联结构的电路示意图。

图8是根据一示例性实施例的自保护和可调节电路。

图9是根据一示例性实施例的两个功率转换器的接通性能的曲线图。

图10是根据一示例性实施例的两个功率转换器的关断性能的曲线图。

具体实施方式

示例性实施例涉及一种功率器件封装，其包括功率器件和驱动器器件，驱动器器件垂直堆叠在功率器件下方以减小寄生参数。

功率器件封装或功率模块将来自输入功率源的功率转换成负载。为了实现高切换速度、低损耗和高效率，功率模块被要求具有低寄生参数。

与传统的硅基金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)相比，氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET)运行速度更快，在最小可能的体积内具有更高的切换速度，从而减小了功率模块的尺寸和重量。但是，这些高性能的氮化镓晶体管需要一个优化的栅极驱动器才能达到其潜在性能。

通常，在平面布局中，栅极驱动器与晶体管并排布置在功率模块的衬底上。一个有效的驱动器对栅极电容进行充电和放电，并要求具有低传播延迟以允许快速信号。但是，平面布局会在栅极驱动器与晶体管之间产生栅极环路与寄生电感，从而限制了功率模块的切换速度，并在功率模块的输出端造成较大过冲与振铃问题。