开关装置及用于制造开关装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了开关装置及用于制造开关装置的方法。其中描述了一种包括第一晶体管开关和第二晶体管开关的开关装置。第一晶体管开关和第二晶体管开关中的每一个包括多个子模块。第一晶体管开关的至少一个子模块在空间上被布置成相比于距离第一晶体管开关的其他子模块，更靠近第二晶体管开关的至少两个子模块。更靠近第二晶体管开关的至少两个子模块。更靠近第二晶体管开关的至少两个子模块。

【技术实现步骤摘要】
开关装置及用于制造开关装置的方法


[0001]本专利技术涉及电子学领域，并且具体地涉及开关装置及用于制造开关装置的方法。

技术介绍

[0002]如今在各种应用中，在功率半导体开关装置中使用如太阳能电池整流器或电机驱动器拓扑，其中使用三个或更多个输入电压，通过切换开关装置的开关，这些输入电压可以选择性地耦合至一个输出或若干个输出。示例包括中性点钳位拓扑(NPC)(如NPC1或NPC2)以及有源中性点钳位拓扑(ANPC)(如ANPC1、ANPC2或ANPC3)。
[0003]这样的开关装置包括由一个或更多个晶体管实现的多个开关。根据实现方式，这样的开关装置的开关可能需要具有不同的特性。例如，一些开关可以被设计成低切换损耗(也称为快速开关)，而对其他开关可以优化低导通损耗(也称为慢速开关)。为了在这样的开关装置中实现低损耗，必须满足取决于开关装置的各种标准。这些标准可以包括将负载端子彼此靠近放置、通过减少致使寄生杂散电感的键合线的数目来优化换向路径、相等的电流分配和优化的热扩散。
[0004]鉴于此，需要优化这样的开关装置中的布局。

技术实现思路

[0005]提供了开关装置和用于制造开关装置的方法。
[0006]在实施方式中，提供了一种开关装置，该开关装置包括：多个晶体管开关，所述多个晶体管开关包括第一晶体管开关和至少一个第二晶体管开关，其中，第一晶体管开关包括多个第一子模块，每个第一子模块包括第一晶体管开关的一个或更多个第一晶体管，其中，至少一个第二晶体管开关包括多个第二子模块，每个第二子模块包括至少一个第二晶体管开关的一个或更多个第二晶体管，并且其中，第一子模块中的至少一个在空间上被布置成使得其相比于距离除了第一子模块中的至少一个之外的其他第一子模块，更靠近第二子模块中的至少两个。
[0007]在另一实施方式中，提供了一种用于制造开关装置的方法，该方法包括：设置多个晶体管开关，所述多个晶体管开关包括第一晶体管开关和至少一个第二晶体管开关，其中，第一晶体管开关包括多个第一子模块，每个第一子模块包括第一晶体管开关的一个或更多个第一晶体管，其中，至少一个第二晶体管开关包括多个第二子模块，每个第二子模块包括至少一个第二晶体管开关的一个或更多个第二晶体管，以及在空间上布置第一子模块中的至少一个，使得其相比于距离除了第一子模块中的至少一个之外的其他第一子模块，更靠近第二子模块中的至少两个。
[0008]上面的概述仅是对一些实施方式的简要概述，并且不被解释为限制，因为其他实施方式可以包括除了上面明确给出的特征之外的其他特征。
附图说明
[0009]图1是根据实施方式的开关装置的示意性顶视图。
[0010]图2是根据比较性示例的开关装置的示意性顶视图。
[0011]图3是根据实施方式的开关装置的示意性顶视图。
[0012]图4是根据比较性示例的开关装置的示意性顶视图。
[0013]图5是根据实施方式的开关装置的示意性顶视图。
[0014]图6是根据比较性示例的开关装置的示意性顶视图。
[0015]图7是根据实施方式的开关装置的示意性顶视图。
[0016]图8是根据实施方式的开关装置的布局的示意性视图。
[0017]图9至图11示出了可以使用各种实施方式实现的各种开关装置的拓扑。
[0018]图12是示出根据实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
[0019]在下文中，将参照附图详细描述各种实施方式。这些实施方式仅通过示例的方式给出并且不被解释为限制。
[0020]可以将来自不同实施方式的特征进行组合以形成另一实施方式。关于实施方式中的一个所描述的变化和修改也适用于其他实施方式，并且因此不再进行重复描述。
[0021]除了明确示出和描述的特征或元件之外，还可以提供常规特征或元件，例如在常规开关装置中使用的特征或元件。
[0022]参照附图时使用的任何方向术语，如上、下、左、右、顶部、底部等用于易于引用附图中的部分，并且不被解释为指示示出开关装置的实现方式必须在空间中排列的方向，因为它们可以沿任意方向放置。
[0023]在下文中，讨论了开关装置的各种实施方式。开关装置通常包括多个(即，两个或更多个)晶体管开关，晶体管开关可以被控制成选择性地将开关装置的一个或更多个输入耦合至开关装置的一个或更多个输出。开关装置可以例如包括集成在不同芯片上和/或不同模块中的一个或更多个晶体管开关或者集成在单个芯片上的一个或更多个晶体管开关。
[0024]这样的开关装置的各个晶体管开关可以包括多个(即两个或更多个)晶体管。例如，对于高电流应用，多个晶体管可以并联耦合，使得晶体管开关的每个晶体管仅承载一部分电流，或者在高电压应用的情况下，多个晶体管可以串联耦合，使得可以在各个晶体管之间分配总电压降。
[0025]晶体管开关和各个晶体管在本文中被描述为具有两个负载端子和控制端子。控制端子用于导通或关断晶体管开关或晶体管。在导通状态下，晶体管开关或晶体管在其负载端子之间提供低欧姆连接(在这种情况下，电阻通常称为导通电阻Ron)，并且在关断状态下，晶体管开关或晶体管本质上提供了其负载端子之间的电隔离(取决于设计，除了可能小的漏电流之外)。
[0026]可以使用各种类型的晶体管来实现晶体管开关，例如场效应晶体管，如MOSFET、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或反向导通装置(RCD)如RC
‑
IGBT。在场效应晶体管的情况下，上述负载端子对应于源极和漏极端子，并且控制端子对应于栅极端子。在双极结型晶体管的情况下，负载端子对应于集电极和发射极端子，并且控制端子对应于基
极端子。在绝缘栅双极晶体管的情况下，负载端子对应于集电极和发射极端子，并且控制端子对应于栅极端子。在关于附图描述的以下实施方式中，使用场效应晶体管作为示例，但是要理解，也可以使用其他类型的晶体管。
[0027]各种半导体材料可以用于实现晶体管，例如硅(Si)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)。开关装置中的不同晶体管或晶体管开关可以是相同类型的晶体管和/或基于相同的半导体材料，但是也可以是不同的晶体管类型和/或基于不同的半导体材料。
[0028]当晶体管开关包括如上所述的多个晶体管时，这些晶体管是共同控制的，即它们连带地导通和关断，并且如上所提及，晶体管的负载端子并联或串联连接以维持更高的电流或电压。
[0029]形成晶体管开关的晶体管可以被划分为多个子模块。每个子模块然后可以包括一个或更多个晶体管。各个子模块可以集成在单个芯片上，而不同的子模块可以设置在不同的芯片上。在其他实施方式中，不同的子模块可以设置在同一芯片的不同区域中。
[0030]在以下讨论的实施方式中，开关装置包括第一晶体管开关和至少一个第二晶体管开关。第一晶体管开关包括多个第一子模块，并且至少一个第二晶体管开关包括多个第二子模块。第一子模块中的至少一个可以在空间上布置成使得其相比于距离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关装置，包括：多个晶体管开关，所述多个晶体管开关包括第一晶体管开关和至少一个第二晶体管开关，其中，所述第一晶体管开关包括多个第一子模块(15A，15B)，每个第一子模块(15A，15B)包括所述第一晶体管开关的一个或更多个第一晶体管，其中，所述至少一个第二晶体管开关包括多个第二子模块(16A，16B)，每个第二子模块(16A，16B)包括所述至少一个第二晶体管开关的一个或更多个第二晶体管，并且其中，所述第一子模块(15A，15B)中的至少一个在空间上布置成使得其相比于距离除了所述第一子模块(15A，15B)中的所述至少一个之外的其他第一子模块(15A，15B)，更靠近所述第二子模块(16A，16B)中的至少两个。2.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第一子模块(15A，15B)中的所述至少一个在空间上布置在所述第二子模块(16A，16B)中的所述至少两个之间。3.根据权利要求2所述的开关装置，其中，在空间上沿第一方向以交替方式布置所述第一子模块和所述第二子模块(15A，15B，16A，16B)。4.根据权利要求3所述的开关装置，其中，所述第一晶体管开关和所述至少一个第二晶体管开关被布置成沿所述第一方向切换电流。5.根据权利要求3所述的开关装置，其中，所述第一晶体管开关和所述至少一个第二晶体管开关被布置成沿不同于所述第一方向的第二方向切换电流。6.根据权利要求5所述的开关装置，其中，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向。7.根据权利要求1所述的开关装置，其中，在空间上沿第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向以交替方式布置所述多个第一子模块(15A，15B)和所述多个第二子模块(16A，16B)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的开关装置，其中，所述多个晶体管开关还包括至少一个第三晶体管开关，所述第三晶体管开关包括多个第三子模块，每个第三子模块包括所述第三晶体管开关的一个或更多个第三晶体管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：