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专利号: 2024106483729
申请人: 西安电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,包括:第一基板(100)、第二基板(200)和双面印刷电路板(300),所述第一基板(100)、所述双面印刷电路板(300)和所述第二基板(200)依次层叠且相对设置;

所述第一基板(100)朝向所述双面印刷电路板(300)的表面通过焊盘连接有若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片和上桥臂增强型MOSFET芯片(110);所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片沿对称轴对称分布,且相互并联;所述上桥臂增强型MOSFET芯片(110)位于所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片之间,且与所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片分别互连;

所述第一基板(100)表面的焊盘包括第一焊盘(1)、第二焊盘(2)、第三焊盘(3)、第四焊盘(4)、第五焊盘(5)、第六焊盘(6)、第七焊盘(7)、第八焊盘(8)和第九焊盘(9),其中,所述第一焊盘(1)、所述第二焊盘(2)、所述第三焊盘(3)、所述第四焊盘(4)、所述第五焊盘(5)、所述第六焊盘(6)、所述第七焊盘(7)、所述第八焊盘(8)和所述第九焊盘(9)凹凸匹配;所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片在所述第五焊盘(5)上呈轴对称分布;所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片的衬底、栅极均与所述第五焊盘(5)连接,漏极均与所述第六焊盘(6)连接,源极分别与所述第一焊盘(1)、所述第二焊盘(2)、所述第三焊盘(3)、所述第四焊盘(4)一一对应连接,以实现所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片的并联;所述上桥臂增强型MOSFET芯片(110)的源极与所述第五焊盘(5)连接,栅极与所述第九焊盘(9)连接,漏极与所述第七焊盘(7)、所述第八焊盘(8)均连接;所述第六焊盘(6)连接第一功率端子(Vdc+),所述第五焊盘(5)连接第一开尔文源极引脚(Kelvin Source1),所述第九焊盘(9)连接第一栅极引脚(Gate1);所述第一焊盘(1)、所述第二焊盘(2)、所述第三焊盘(3)、所述第四焊盘(4)、所述第五焊盘(5)、所述第七焊盘(7)、所述第八焊盘(8)与所述双面印刷电路板(300)第一表面的若干焊盘对应连接,以将所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片分别与所述上桥臂增强型MOSFET芯片(110)互连;

所述第二基板(200)朝向所述双面印刷电路板(300)的表面通过焊盘连接有若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片和下桥臂增强型MOSFET芯片(210);所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片与所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片一一相对设置,且相互并联;所述下桥臂增强型MOSFET芯片(210)与所述上桥臂增强型MOSFET芯片(110)相对设置,且与所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片分别互连;

所述第二基板(200)表面的焊盘包括第十四焊盘(14)、第十五焊盘(15)、第十六焊盘(16)、第十七焊盘(17)、第十八焊盘(18)、第十九焊盘(19)、第二十焊盘(20)和第二十一焊盘(21),其中,所述第十四焊盘(14)、所述第十五焊盘(15)、所述第十六焊盘(16)、所述第十七焊盘(17)、所述第十八焊盘(18)、所述第十九焊盘(19)、所述第二十焊盘(20)、所述第二十一焊盘(21)凹凸匹配;所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片的衬底和栅极均与所述第十四焊盘(14)连接,漏极分别与所述第十五焊盘(15)、所述第十六焊盘(16)、所述第十七焊盘(17)、所述第十八焊盘(18)一一对应连接,位于所述对称轴一侧的下桥臂耗尽型氮化镓芯片的源极均与所述第十九焊盘(19)连接,位于所述对称轴另一侧的下桥臂耗尽型氮化镓芯片的源极均与所述第二十焊盘(20)连接,以实现所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片的并联;所述下桥臂增强型MOSFET芯片(210)的源极与所述第十四焊盘(14)连接,栅极与所述第二十一焊盘(21)连接,漏极与所述第十九焊盘(19)、所述第二十焊盘(20)均连接,以将所述下桥臂增强型MOSFET芯片(210)与所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片分别互连;所述第十四焊盘(14)连接第二功率端子(Vdc‑)和第二开尔文源极引脚(Kelvin Source2),所述第二十一焊盘(21)连接第二栅极引脚(Gate2);所述第十五焊盘(15)、所述第十六焊盘(16)、所述第十七焊盘(17)、所述第十八焊盘(18)与所述双面印刷电路板(300)第二表面的焊盘连接;

所述上桥臂增强型MOSFET芯片(110)与所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片通过所述双面印刷电路板(300)表面的焊盘实现连接;

所述第一基板(100)中功率回路的电流方向与所述双面印刷电路板(300)第一表面中功率回路的电流方向相反,所述双面印刷电路板(300)第一表面中功率回路的电流方向与所述双面印刷电路板(300)第二表面中功率回路的电流方向相反,所述双面印刷电路板(300)第二表面中功率回路的电流方向与所述第二基板(200)中功率回路的电流方向相反,所述第一表面朝向所述第一基板(100),所述第二表面朝向所述第二基板(200)。

2.根据权利要求1所述的叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片包括第一上桥臂耗尽型氮化镓芯片(120)、第二上桥臂耗尽型氮化镓芯片(130)、第三上桥臂耗尽型氮化镓芯片(140)和第四上桥臂耗尽型氮化镓芯片(150),其中,所述第一上桥臂耗尽型氮化镓芯片(120)、所述第二上桥臂耗尽型氮化镓芯片(130)、所述第三上桥臂耗尽型氮化镓芯片(140)和所述第四上桥臂耗尽型氮化镓芯片(150)呈轴对称分布;

所述第一上桥臂耗尽型氮化镓芯片(120)的衬底和栅极均连接所述第五焊盘(5),源极连接所述第一焊盘(1),漏极与所述第六焊盘(6)连接;

所述第二上桥臂耗尽型氮化镓芯片(130)的衬底和栅极均连接所述第五焊盘(5),源极连接所述第二焊盘(2),漏极与所述第六焊盘(6)连接;

所述第三上桥臂耗尽型氮化镓芯片(140)的衬底和栅极均连接所述第五焊盘(5),源极连接所述第三焊盘(3),漏极与所述第六焊盘(6)连接;

所述第四上桥臂耗尽型氮化镓芯片(150)的衬底和栅极均连接所述第五焊盘(5),源极连接所述第四焊盘(4),漏极与所述第六焊盘(6)连接。

3.根据权利要求1所述的叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,所述双面印刷电路板(300)第一表面的焊盘包括第十焊盘(10)、第十一焊盘(11)和第十二焊盘(12),其中,所述第十一焊盘(11)位于所述对称轴的一侧,与所述第一焊盘(1)、所述第三焊盘(3)和所述第七焊盘(7)连接,且覆盖所述对称轴一侧的若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片;

所述第十二焊盘(12)位于所述对称轴的另一侧,与所述第二焊盘(2)、所述第四焊盘(4)和所述第八焊盘(8)连接,且覆盖所述对称轴另一侧的若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片;

所述第十焊盘(10)位于所述第十一焊盘(11)和所述第十二焊盘(12)之间,且与所述双面印刷电路板(300)第二表面的焊盘通过通孔连接。

4.根据权利要求3所述的叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,所述第一基板(100)和所述双面印刷电路板(300)之间连接有第一连接元件(a1)、第二连接元件(a2)、第三连接元件(a3)、第四连接元件(a4)、第五连接元件(b1)、第六连接元件(b2)和第七连接元件(c1),其中,所述第一连接元件(a1)连接所述第一焊盘(1)和所述第十一焊盘(11),所述第二连接元件(a2)连接所述第二焊盘(2)和所述第十二焊盘(12),所述第三连接元件(a3)连接所述第三焊盘(3)和所述第十一焊盘(11),所述第四连接元件(a4)连接所述第四焊盘(4)和所述第十二焊盘(12),所述第五连接元件(b1)连接所述第七焊盘(7)和所述第十一焊盘(11),所述第六连接元件(b2)连接所述第八焊盘(8)和所述第十二焊盘(12),所述第七连接元件(c1)连接所述第五焊盘(5)和所述第十焊盘(10)。

5.根据权利要求1所述的叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片包括第一下桥臂耗尽型氮化镓芯片(220)、第二下桥臂耗尽型氮化镓芯片(230)、第三下桥臂耗尽型氮化镓芯片(240)和第四下桥臂耗尽型氮化镓芯片(250),其中,所述第一下桥臂耗尽型氮化镓芯片(220)、第二下桥臂耗尽型氮化镓芯片(230)、第三下桥臂耗尽型氮化镓芯片(240)和第四下桥臂耗尽型氮化镓芯片(250)呈轴对称分布,且与所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片一一相对;

所述第一下桥臂耗尽型氮化镓芯片(220)的栅极和衬底均连接第十四焊盘(14),漏极连接所述第十五焊盘(15),源极连接所述第十九焊盘(19);

所述第二下桥臂耗尽型氮化镓芯片(230)的栅极和衬底均连接第十四焊盘(14),漏极连接所述第十六焊盘(16),源极连接所述第二十焊盘(20);

所述第三下桥臂耗尽型氮化镓芯片(240)的栅极和衬底均连接第十四焊盘(14),漏极连接所述第十七焊盘(17),源极连接所述第十九焊盘(19);

所述第四下桥臂耗尽型氮化镓芯片(250)的栅极和衬底均连接第十四焊盘(14),漏极连接所述第十八焊盘(18),源极连接所述第二十焊盘(20)。

6.根据权利要求1所述的叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,所述双面印刷电路板(300)第二表面的焊盘包括第十三焊盘(13),其中,

所述第十三焊盘(13)覆盖所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片和所述下桥臂增强型MOSFET芯片(210),与所述双面印刷电路板(300)第一表面的焊盘连接,且与所述第十五焊盘(15)、所述第十六焊盘(16)、所述第十七焊盘(17)、所述第十八焊盘(18)均连接;

所述第十三焊盘(13)与第三功率端子(Midpoint)连接。

7.根据权利要求6所述的叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,所述第二基板(200)和所述双面印刷电路板(300)之间连接有第八连接元件(d1)、第九连接元件(d2)、第十连接元件(d3)和第十一连接元件(d4),其中,所述第八连接元件(d1)连接所述第十五焊盘(15)和所述第十三焊盘(13),所述第九连接元件(d2)连接所述第十六焊盘(16)和所述第十三焊盘(13),所述第十连接元件(d3)连接所述第十七焊盘(17)和所述第十三焊盘(13),所述第十一连接元件(d4)连接所述第十八焊盘(18)和所述第十三焊盘(13)。

8.根据权利要求1所述的叠层结构的级联氮化镓模块,其特征在于,所述若干上桥臂耗尽型氮化镓芯片的衬底与所述上桥臂增强型MOSFET芯片(110)的源极为同一电位;

所述若干下桥臂耗尽型氮化镓芯片的衬底与所述下桥臂增强型MOSFET芯片(210)的源极为同一电位。