CN116960072B - 功率器件封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种功率器件封装结构，包括：基板，设置有公共端；开关管，设置于基板上且并联设置，公共端和开关管的功率输出端通过连接线连接，以使开关管的功率电流汇集至公共端后输送至最终输出端；驱动信号线，接入开关管的驱动端，适于通过控制开关管的驱动端和开关管的功率输出端之间的电平，以驱动开关管导通或截止；驱动信号地线，可接入开关管的功率输出端至公共端的任意位置，以与开关管的驱动端构成信号回路；其中，每个开关管的功率输出端至公共端之间的距离趋于相等或相等，以使每个开关管的驱动端至开关管的功率输出端的之间的电压趋于相等或相等。通过上述方式，以实现并联设置的每个开关管的实际电流相等，从而实现均流。

Description

功率器件封装结构

【技术领域】

本申请涉及一种功率器件封装结构，属于半导体技术领域。

【背景技术】

现有技术中，当有三个以上开关管进行并联连接时，每个开关管的功率输出端至公共端之间的距离不相等，以使每个驱动端与功率输出端之间的电压不相等。

请具体参见图1至图3，为现有技术的封装结构及电路原理图，其中，Q1、Q2及Q3为开关管，开关管Q1、开关管Q2及开关管Q3的功率输出端(源极)并联后与驱动端信号地电性连接，

开关管Q1、开关管Q2及开关管Q3的栅极并联。Q1，Q2，Q3的驱动端并联与驱动信号线G相连。

假设每个开关管的电流为IQx，则每个开关管的驱动端信号地与功率输出端的电压为Q1：Z1*IQ1；Q2：Z1*IQ2+Z2*(IQ1+IQ2)，Q3：(Z1+Z2)*IQ3+Z2*(IQ2+IQ3)。假设三个开关管的电流相等，则开关管Q1、开关管Q2及开关管Q3的驱动信号(即每个开关管的驱动端与功率输出端的电压)应该一致，相应的，每个开关管的驱动端信号地与功率输出端的电压相等。然而根据上述公式，开关管Q1、开关管Q2及开关管Q3的驱动端信号地与功率输出端的电压并不相等，因此，请参见图4，开关管Q1、开关管Q2及开关管Q3的电流并不相等。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

本申请的目的在于提供一种功率器件封装结构，其能够实现三个以上并联设置的开关管电流相等。

本申请的目的是通过以下技术方案实现：一种功率器件封装结构，包括：

基板，设置有公共端；

开关管，设置于所述基板上，且设置有至少三个，至少三个所述开关管并联设置，所述公共端和所述开关管的功率输出端通过连接线连接，以使至少三个所述开关管的功率电流汇集至所述公共端后输送至最终输出端；

驱动信号线，接入所述开关管的驱动端，适于通过控制所述开关管的驱动端和所述开关管的功率输出端之间的电平，以驱动所述开关管导通或截止；以及

驱动信号地线，可接入所述开关管的功率输出端至所述公共端的任意位置，以与所述开关管的驱动端构成信号回路；

其中，每个所述开关管的功率输出端至所述公共端之间的距离趋于相等或相等，以使每个所述开关管的驱动端至所述开关管的功率输出端的之间的电压趋于相等或相等。

在其中一个实施例中，所述公共端设置有一个，每个开关管的功率输出端连接至所述公共端；至少三个所述开关管之间以所述公共端为圆心进行分布，每个所述开关管至所述公共端的距离相等。

在其中一个实施例中，所述开关管设置有至少四个；

所述公共端设置有一个，每个开关管的功率输出端连接至所述公共端；至少四个所述开关管之间以所述公共端为圆心进行分布，每个所述开关管至所述公共端的距离相等；

或

所述公共端设置有多个，多个所述公共端包括第一公共端及次级公共端，所述开关管的功率输出端连接至所述第一公共端，再自所述第一公共端连接至所述次级公共端，所述第一公共端位于至少两个所述开关管构成的圆的圆心位置，所述次级公共端位于多个所述公共端构成的圆的圆心位置。

在其中一个实施例中，至少四个所述开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的源极连接后接入所述公共端，所述第三开关管的源极和所述第四开关管的源极连接后接入所述公共端，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管的栅极和漏极依次连接。

在其中一个实施例中，所述开关管的栅极可连接电阻，或两个及以上所述开关管之间的栅极分别与同一个电阻的两端连接。

在其中一个实施例中，所述开关管的功率输出端和所述公共端之间的所述连接线的阻抗相等，以使所述开关管的驱动端至每个所述开关管的功率输出端的压降相等。

在其中一个实施例中，所述功率器件封装结构还包括驱动信号地线，所述驱动信号地线可接入至少一个所述开关管的功率输出端。

在其中一个实施例中，所述功率器件封装结构还包括驱动信号地线，所述驱动信号地线可接入至少一个所述开关管的功率输出端至所述最终输出端的任意一点或多点。

在其中一个实施例中，所述连接线为连接铜线、键合线、铜带和铝带中的任一种。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：通过设置有至少三个并联设置的开关管以及一个或多个公共端，再通过连接线使得每个开关管的功率输出端连接至该公共端，且每个开关管的功率输出端至公共端的距离趋于相等或相等，以使每个开关管的驱动端至每个开关管的功率输出端的电压相等，从而使得每个开关管的实际电流相等，以实现均流。

【附图说明】

图1是现有技术中的功率器件的封装结构的示意图。

图2是图1对应的阻抗示意图。

图3是现有技术中的功率器件的封装结构的电路原理图。

图4是现有技术中的功率器件的封装结构的电流效果图。

图5是本申请的功率器件封装结构的示意图。

图6是图5对应的阻抗示意图。

图7是本申请的功率器件封装结构的电路原理图。

图8是本申请的功率器件封装结构的另一示意图。

图9是图8对应的阻抗示意图。

图10是图8对应的电路原理图。

图11是本申请的功率器件封装结构的又一示意图。

图12是图11对应的阻抗示意图。

图13是图11对应的电路原理图。

图14是本申请的功率器件封装结构的电流效果图。

图15是本申请的功率器件封装结构的再一示意图。

图16是本申请的功率器件封装结构的其他示意图。

【具体实施方式】

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图5至图7所示，本申请的一较佳实施例中的一种功率器件封装结构，包括基板、设置在基板上的至少三个并联设置的开关管、及接入开关管的驱动端的驱动信号线，该驱动信号线适于通过控制开关管的驱动端和开关管的功率输出端之间的电平，以驱动开关管导通或截止。在本实施例中，该开关管为MOS管，开关管的功率输出端为MOS管的source端，对于功率输出端，该部分实际上包含了驱动信号的参考地，由于流过功率电流，驱动信号(即实际的每个开管的驱动端与功率输出端的电压)的在多个开关管并联的时候往往是受到了功率电流的影响。在其他例子中，功率输出端可能发生改变，随着功率器件驱动信号的参考地点发生变动。

其中，基板上设置有公共端，该公共端为：能够将各开关管的功率输出端的线路汇集至同一端口。公共端与开关管的功率输出端通过连接线连接，以使至少三个开关管的功率电流汇集至公共端后输送至最终输出端。为了保证驱动端至每个开关管的功率输出端至公共端的阻抗(如图6中Z1所示)相等，在本实施例中，每个开关管的功率输出端至公共端之间的距离趋于相等或相等。其中，趋于的意思为：至少三个开关管的信号端至同一个公共端之间的距离之间的差值在10％之内。

在本实施例中，基板具有导电能力，因此可连接各个开关管的功率输出端和公共端。此时，该连接线可以为与基板集成设置的铜线，或额外的连接线皆可。因此，在本实施例中，连接线为连接铜线、键合线、铜带和铝带中的任一种。

同时，开关管的功率输出端和公共端之间的连接线的阻抗相等，以使驱动端至每个开关管的功率输出端的压降相等。

功率器件封装结构还包括驱动信号地线，驱动信号地线可接入开关管的功率输出端至公共端的任意位置，以构成与开关管的驱动端的信号回路。

请结合图5至图7，在其中一个实施例中，开关管的个数为三个。为了方便区分描述，该三个开关管分别被称为第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3，第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3并联设置。具体的，第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的源极依次连接，第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的栅极依次连接，第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的漏极依次连接。在本实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的源极作为驱动端。

在本实施例中，该三个开关管之间以公共端为圆心进行分布。即，在该实施例中，公共端设置在第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3所形成的圆的圆心位置。并且，驱动信号地线接入公共端。

此时，假设各个开关管的电流为IQx，则第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的驱动端至功率输出端的电压为分别为：Q1：Z1*IQ1，Q2：Z1*IQ2，Q3：Z1*IQ3。

假设第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的电流相等，则第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的驱动信号一致，则第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的驱动端至功率输出端的电压相等，相应的，第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的电流实际为均流，从而保证第一开关管Q1、第二开关管Q2及第三开关管Q3的驱动端至功率输出端的压降相同。

在其他实施例中，公共端也可设置有多个。此时，多个公共端包括第一公共端及次级公共端，开关管的功率输出端连接至第一公共端，再自第一公共端连接至次级公共端，该第一公共端位于至少两个开关管构成的圆的圆心位置，次级公共端则位于多个第一公共端构成的圆的圆心位置，也可达到上述的技术效果。

请结合图8、图9、图10及图14，在另一个实施例中，开关管设置有四个。四个开关管沿公共端呈中心对称设置或沿第一方向对称设置，第一方向为水平方向或竖直方向。在本实施例中，设置有两个第一公共端，其中一个第一公共端设置在第一开关管Q1、第二开关管Q2所形成的圆的圆心位置，第二个第一公共端设置在第三开关管Q3及第四开关管Q4所形成的的圆的圆心位置，而次级公共端则位于该两个第一公共端所形成的圆的圆心位置。

四个开关管包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4，第一开关管Q1的源极与第二开关管Q2的源极连接后接入其中一个第一公共端，第三开关管Q3的源极和第四开关管Q4的源极连接后接入另一个第一公共端，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的栅极和漏极依次连接。

在该实施例中，公共端至每个开关管的功率输出端的阻抗(如图10中Z1和Z2所示)相等。其中Z1的连接点为公共端，Z2的连接点为次级公共端，并且，驱动信号地线接入次级公共端。

此时，假设第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的电流为IQx，则第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动端至功率输出端的电压分别为：Q1：Z1*IQ1+Z2*(IQ1+IQ2)，Q2：Z1*IQ2+Z2*(IQ1+IQ2)；Q3：Z1*IQ3+Z2*(IQ3+IQ4)，Q4：Z1*IQ4+Z2*(IQ3+IQ4)。

假设第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的电流相等，则第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动信号一致，则第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动端至功率输出端的电压相等，相应的，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的电流实际为均流，从而保证第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动端至功率输出端的压降相同。

请结合图11、图12、图13及图14，在其他实施例中，其中，驱动信号地线可接入至少一个开关管的功率输出端，或者多点接入。例如，驱动信号地线接入第一开关管Q1的功率输出端，且可随意接入在第一开关管Q1的功率输出端至次级公共端的任意位置。

此时，假设第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的电流为IQx，则第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动信号地线至开关管的功率输出端的电压分别为：Q1：0，Q2：Z1*IQ2-Z1*IQ1；Q3：Z1*IQ3+Z2*(IQ3+IQ4)-Z1*IQ1+Z2*(IQ1+IQ2)，Q4：Z1*IQ4+Z2*(IQ3+IQ4)-Z1*IQ1+Z2*(IQ1+IQ2)。

假设第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的电流相等，则第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动信号一致，则第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动端至功率输出端的电压相等，相应的，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的电流实际为均流，从而保证第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4的驱动信号地线至开关管的功率输出端的压降也相同。

请具体参见图15至图16，上述的实施例中，仅有一个驱动信号地线接入其中一个开关管的功率输出端。在本实施例中，驱动信号地线可设置有两个或四个，两个驱动信号地线分别接入两个开关管的功率输出端(不同连接线之间的阻抗分别用Z1和Z2表示)；同样的，四个驱动信号地线则分别接入四个开关管的功率输出端，也能达到上述技术效果，在此不做具体限定，根据实际情况而定。

并且，上述实施例中的开关管的栅极可连接电阻，或两个及以上开关管之间的栅极分别与同一个电阻的两端连接，在此不做具体限定，根据实际情况而定。

综上所述：通过设置有至少三个并联设置的开关管以及一个或多个公共端，再通过连接线使得每个开关管的功率输出端连接至该公共端，且每个开关管的功率输出端至公共端的距离趋于相等或相等，以使每个开关管的驱动端至每个开关管的功率输出端的电压相等，从而使得每个开关管的实际电流相等，以实现均流。

上述仅为本申请的一个具体实施方式，其它基于本申请构思的前提下做出的任何改进都视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种功率器件封装结构，其特征在于，包括：

基板，设置有公共端；

开关管，设置于所述基板上，且设置有至少三个，至少三个所述开关管并联设置，所述公共端和所述开关管的功率输出端通过连接线连接，以使至少三个所述开关管的功率电流汇集至所述公共端后输送至最终输出端；

驱动信号线，接入所述开关管的驱动端，适于通过控制所述开关管的驱动端和所述开关管的功率输出端之间的电平，以驱动所述开关管导通或截止；以及

驱动信号地线，可接入所述开关管的功率输出端至所述公共端的任意位置，以与所述开关管的驱动端构成信号回路；

其中，每个所述开关管的功率输出端至所述公共端之间的距离趋于相等或相等，以使每个所述开关管的驱动端至所述开关管的功率输出端的之间的电压趋于相等或相等；开关管设置有至少四个；

所述公共端设置有一个，每个开关管的功率输出端连接至所述公共端；至少四个所述开关管之间以所述公共端为圆心进行分布，每个所述开关管至所述公共端的距离相等；

或

所述公共端设置有多个，多个所述公共端包括第一公共端及次级公共端，所述开关管的功率输出端连接至所述第一公共端，再自所述第一公共端连接至所述次级公共端，所述第一公共端位于至少两个所述开关管构成的圆的圆心位置，所述次级公共端位于多个所述公共端构成的圆的圆心位置；

所述开关管的功率输出端和所述公共端之间的所述连接线的阻抗相等，以使所述开关管的驱动端至每个所述开关管的功率输出端的压降相等。

2.如权利要求1所述的功率器件封装结构，其特征在于，所述公共端设置有一个，每个开关管的功率输出端连接至所述公共端；至少三个所述开关管之间以所述公共端为圆心进行分布，每个所述开关管至所述公共端的距离相等。

3.如权利要求1所述的功率器件封装结构，其特征在于，至少四个所述开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的源极连接后接入所述公共端，所述第三开关管的源极和所述第四开关管的源极连接后接入所述公共端，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管的栅极和漏极依次连接。

4.如权利要求1至3中任一项所述的功率器件封装结构，其特征在于，所述开关管的栅极可连接电阻，或两个及以上所述开关管之间的栅极分别与同一个电阻的两端连接。

5.如权利要求1至3中任一项所述的功率器件封装结构，其特征在于，所述功率器件封装结构还包括驱动信号地线，所述驱动信号地线可接入至少一个所述开关管的功率输出端。

6.如权利要求1至3中任一项所述的功率器件封装结构，其特征在于，所述功率器件封装结构还包括驱动信号地线，所述驱动信号地线可接入至少一个所述开关管的功率输出端至所述最终输出端的任意一点或多点。

7.如权利要求1至3中任一项所述的功率器件封装结构，其特征在于，所述连接线为连接铜线、键合线、铜带和铝带中的任一种。