(57)【要約】  電力トランジスタモジュール（１００）が、第１の共通電力ノード（１０４）、スプリット制御ノード（１０６、１０８）、及び第２の電力ノード（１１４）を備えた、電力トランジスタ（１０２）を含む。第１のクリップ（１２２）が、制御ノードの第１の制御セグメント（１０６）を介する電流が第１のトランジスタ部分（１１０）を介して及び第１のクリップを介して導かれるように、第２の電力ノードの一部に接続される。第２のクリップ（１３０）が、第２の制御セグメント（１０８）を介する電流が第２のトランジスタ部分（１１２）を介して及び第２のクリップを介して導かれるように、第２の電力ノードの別の部分に接続される。第１のトランジスタ部分の寸法の面積は、第１及び第２の部分の組み合わされた面積の寸法の５〜７５％である。シャント（１２６）が第１のクリップに直列に結合される。シャントは、電力トランジスタの第１の部分に直接的に電気的に接続され得る。
2015519741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力トランジスタモジュールであって、
電力トランジスタであって、
共通の第１の電力ノードと、
第１の制御セグメント及び第２の制御セグメントを備えたスプリット制御ノードと、
第２の電力ノードと、
を含み、
前記第１の制御セグメントが前記電力トランジスタの第１の部分を介する電流を変調し、前記第２の制御セグメントが前記電力トランジスタの第２の部分を介する電流を変調するように、前記共通の第１の電力ノード、前記スプリット制御ノード、及び前記第２の電力ノードが、相対的に寸法付け及び構成され、前記第１のトランジスタ部分の面積が、前記第１のトランジスタ部分及び前記第２のトランジスタ部分の組み合わされた面積の５〜７５％となる、前記電力トランジスタ、
前記電力トランジスタの前記第１の部分の上の前記第２の電力ノードに電気的に接続される第１のクリップ、
前記電力トランジスタの前記第２の部分の上の前記第２の電力ノードに電気的に接続される第２のクリップ、及び
前記第１のトランジスタ部分に直列に電気的に接続されるシャント、
を含む、電力トランジスタモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、前記第１の制御セグメントが、前記シャントの電圧降下のために前記第１の制御セグメントにおいて制御バイアスを補償する回路に結合される、電力トランジスタモジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、前記第２の制御セグメントが、前記シャントの電圧降下のために前記第２の制御セグメントにおいて制御バイアスを補償する回路に結合される、電力トランジスタモジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、
前記第２の電力ノードが第１のセグメント及び第２のセグメントに分けられ、
前記第１及び第２のセグメントが、
前記第２の電力ノードの前記第１のセグメントが前記電力トランジスタの前記第１の部分の一部であり、
前記第１の制御セグメントにより変調される前記電流が前記第２の電力ノードの前記第１のセグメントを介して導かれるように、前記第２の電力ノードの前記第１のセグメントが前記第１の制御セグメントと整合され、
前記第２の電力ノードの前記第２のセグメントが前記電力トランジスタの前記第２の部分の一部であり、
前記第２の制御セグメントにより変調される前記電流が前記第２の電力ノードの前記第２のセグメントを介して導かれるように、前記第２の電力ノードの前記第２のセグメントが前記第２の制御セグメントと整合される、
ように相対的に構成され及び寸法付けされる、電力トランジスタモジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、前記第２の電力ノードが、前記電力トランジスタの前記第１の部分に及び前記電力トランジスタの前記第２の部分に共通である、電力トランジスタモジュール。
【請求項６】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、
前記電力トランジスタが縦型金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタであり、
前記第１の電力ノードがドレインノードであり、
前記制御ノードがゲートノードであり、
前記第１の制御セグメントが第１のゲートセグメントであり、
前記第２の制御セグメントが第２のゲートセグメントである、
電力トランジスタモジュール。
【請求項７】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、前記シャントが前記電力トランジスタと同じ種類のトランジスタである、電力トランジスタモジュール。
【請求項８】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、
前記電力トランジスタが金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタであり、
前記制御ノードが、複数の個別のゲート要素を含むゲートであり、
前記第１の制御セグメントが、前記ゲート要素のうち少なくとも一つを含む第１のゲートセグメントであり、
前記第２の制御セグメントが、前記ゲート要素のうち少なくとも一つを含む第２のゲートセグメントであり、
前記第１のクリップが、前記第１のゲートセグメントの前記ゲート要素の上の前記第２の電力ノードに電気的に接続され、
前記第２のクリップが、前記第２のゲートセグメントの前記ゲート要素の上の前記第２の電力ノードに電気的に接続され、
前記第１のゲートセグメントの前記ゲート要素が、第１の制御回路に電気的に接続され、
前記第２のゲートセグメントの前記ゲート要素が、第２の制御回路に電気的に接続される、
電力トランジスタモジュール。
【請求項９】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、前記第１の電力ノードが、導電性のトランジスタパッドに取り付けられ且つ電気的に接続される、電力トランジスタモジュール。
【請求項１０】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、
前記電力トランジスタの前記第１の電力ノードが中間クリップに電気的に取り付けられ、
前記中間クリップが、第２の電力トランジスタの第２の電力ノードに電気的に取り付けられ、
前記第２の電力トランジスタの第１の電力ノードが、導電性のトランジスタパッドに電気的に取り付けられる、
電力トランジスタモジュール。
【請求項１１】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、コントローラを含み、前記コントローラが前記シャントにワイヤボンドされている、電力トランジスタモジュール。
【請求項１２】
請求項１に記載の電力トランジスタモジュールであって、コントローラを含み、前記コントローラが前記第１の制御セグメントに及び前記第２の制御セグメントにワイヤボンドされている、電力トランジスタモジュール。
【請求項１３】
電力トランジスタモジュールであって、
電力トランジスタであって、
共通の第１の電力ノードと、
第１の制御セグメント及び第２の制御セグメントを備えたスプリット制御ノードと、
第２の電力ノードと、
を含み、
前記第１の制御セグメントが前記電力トランジスタの第１の部分を介する電流を変調し、前記第２の制御セグメントが前記電力トランジスタの第２の部分を介する電流を変調するように、前記共通の第１の電力ノード、前記スプリット制御ノード、及び前記第２の電力ノードが、相対的に構成され及び寸法付けされ、前記第１のトランジスタ部分の面積が、前記第１のトランジスタ部分及び前記第２のトランジスタ部分の組み合わされた面積の５〜７５％であり、
シャントであって、前記電力トランジスタの前記第１の部分の上の前記第２の電力ノードに電気的に接続される、前記シャント、及び
第２のクリップであって、前記電力トランジスタの前記第２の部分の上の前記第２の電力ノードに電気的に接続される、前記第２のクリップ、
を含む、電力トランジスタモジュール。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電力トランジスタモジュールであって、前記第１の制御セグメントが、前記シャントの電圧降下のために前記第１の制御セグメントにおいて制御バイアスを補償する回路に結合される、電力トランジスタモジュール。
【請求項１５】
請求項１３に記載の電力トランジスタモジュールであって、前記第２の制御セグメントが、前記シャントの電圧降下のために前記第２の制御セグメントにおいて制御バイアスを補償する回路に結合される、電力トランジスタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は電力トランジスタモジュールに関連する。
【背景技術】
【０００２】
電力トランジスタモジュールは、例えばバックコンバータ電力供給において、変調された電流を供給するためにモードを切り替える際に用いられ得る。電力トランジスタモジュールの電力消費を最小化する一方で電力トランジスタにおける電流を正確に測定することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【０００３】
電力トランジスタモジュールは、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）電力トランジスタのためのドレイン又はソースノード、或いはバイポーラ電力トランジスタのためのコレクタ又はエミッタノードなどの、共通の電力ノードと、ＭＯＳ電力トランジスタのためのゲートノード、或いはバイポーラ電力トランジスタのためのベースノードなどの、スプリット制御ノードとを含み得る。制御ノードの第１のセグメントが、電力トランジスタの第１の部分を介する電流を変調し、制御ノードの第２のセグメントが、電力トランジスタの第２の部分を介する電流を変調する。第１のクリップと呼ばれる第１の電力モジュール相互接続要素が、電力トランジスタの反対の電力ノードに接続され、これは、電力トランジスタの第１の部分を介する電流が第１のクリップを介して導かれるように、ＭＯＳ電力トランジスタのための、それぞれ、ソース又はドレインノードであるか、或いは、バイポーラ電力トランジスタのための、それぞれ、エミッタ又はコレクタノードである。第２のクリップが、パワートランジスタの第２の部分を介する電流が第２のクリップを介して導かれるように、パワートランジスタの反対の電力ノードに接続される。スプリット制御ノード及び第１及び第２のクリップは、パワートランジスタの第１の部分の面積の、パワートランジスタの第２の部分の面積に対する比が、５パーセント〜７５パーセントとなるように構成される。シャントと呼ばれる電流感知レジスタが、第１のクリップに直列に結合される。パワートランジスタの第１の部分を介する電流を推定するためにシャントの電圧降下が用いられる。代替のバージョンにおいて、シャントは、パワートランジスタの第１の部分に直接的に電気的に接続され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、一実施例に従って形成された電力トランジスタモジュールの斜視図である。
【０００５】
【図２】図２は、本発明の一実施例に従った電力トランジスタモジュールの製造に用いることができる、クリップアレイにおける第１及び第２のクリップを示す。
【０００６】
【図３】図３は、クリップアレイにおける第１のクリップ及び第２のクリップのアレイのインスタンスを示す。
【０００７】
【図４】図４は、代替の実施例に従って形成された電力トランジスタモジュールの斜視図である。
【０００８】
【図５】図５は、代替の実施例の電力トランジスタを示す。
【図６】図６は、代替の実施例の電力トランジスタを示す。
【０００９】
【図７Ａ】図７Ａは、異なるクリップ構成を備えた電力トランジスタモジュールにおける一実施例に従って形成された電力トランジスタのインスタンスを示す
【図７Ｂ】図７Ｂは、異なるクリップ構成を備えた電力トランジスタモジュールにおける一実施例に従って形成された電力トランジスタのインスタンスを示す。
【００１０】
【図８】図８は、同等のゲート・ソースバイアスを、ソースダウン構成のｎチャネルＭＯＳ電力トランジスタを備えた電力トランジスタモジュールの第１のゲートセグメント及び第２のゲートセグメントに提供するための補償回路を示す。
【図９】図９は、同等のゲート・ソースバイアスを、ソースダウン構成のｎチャネルＭＯＳ電力トランジスタを備えた電力トランジスタモジュールの第１のゲートセグメント及び第２のゲートセグメントに提供するための補償回路を示す。
【００１１】
【図１０】図１０は、積層された構成の２つの電力トランジスタを含む電力トランジスタモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
電力トランジスタモジュールが電力トランジスタを含み得、電力トランジスタは、ＭＯＳ電力トランジスタのためのドレイン又はソースノード、或いはバイポーラ電力トランジスタのためのコレクタ又はエミッタノードなどの、共通電力ノードと、ＭＯＳ電力トランジスタのためのゲートノード、或いはバイポーラ電力トランジスタのためのベースノードなどの、スプリット制御ノードとを備える。制御ノードの第１のセグメントが、電力トランジスタの第１の部分を介する電流を変調し、制御ノードの第２のセグメントが、電力トランジスタの第２の部分を介する電流を変調する。第１のクリップと呼ばれる第１の電力モジュール相互接続要素が、電力トランジスタの反対の電力ノードに接続され、これは、電力トランジスタの第１の部分を介する電流が第１のクリップを介して導かれるように、ＭＯＳ電力トランジスタのための、それぞれ、ソース又はドレインノードであるか、或いはバイポーラ電力トランジスタための、それぞれ、エミッタ又はコレクタノードである。第２のクリップが、電力トランジスタの第２の部分を介する電流が第２のクリップを介して導かれるように、電力トランジスタの反対の電力ノードに接続される。スプリット制御ノード及び第１及び第２のクリップは、電力トランジスタの第１の部分の面積の、電力トランジスタの第１及び第２の部分の組み合わされた面積に対する比が、５パーセント〜７５パーセントであるように構成される。シャントと呼ばれる電流感知レジスタが第１のクリップに直列に結合される。代替のバージョンにおいて、シャントは、電力トランジスタの第１の部分に直接的に電気的に接続され得る。電力トランジスタの第１の部分を介する電流を推定するためにシャントの電圧降下が用いられる。任意選択のバイアス補償回路が、シャントの電圧降下を補償するために、補償されたバイアスを電力トランジスタの第１の制御ノードセグメントに提供し得る。
【００１３】
「クリップ」という用語は、電力トランジスタモジュールの予め形成された導電性の相互接続を指し、電力トランジスタモジュールは、電力トランジスタが、電力トランジスタの他のインスタンスを含む半導体基板からシンギュレートされた後、電力トランジスタに取り付けられる。シンギュレーションに先行して電力トランジスタ製造シーケンスの一部として形成される相互接続要素は、クリップであるとは考えられない。
【００１４】
図１は、一実施例に従って形成された電力トランジスタモジュールの斜視図である。電力トランジスタモジュール１００が電力トランジスタ１０２を含み、電力トランジスタ１０２は、例えば、ＭＯＳ電力トランジスタ又はバイポーラ接合トランジスタであり得る。この説明の読みやすさを改善する目的で、実施例はＭＯＳ電力トランジスタに対して説明する。なお、ＭＯＳ電力トランジスタの代わりにバイポーラ電力トランジスタを実施例に用いることが可能であることが認識されよう。電力トランジスタ１０２は共通の第１の電力ノード１０４を有し、共通の第１の電力ノード１０４は、実施例の１つのバージョンにおいてドレインノードであり得、或いは別のバージョンにおいてソースノードであり得る。電力トランジスタ１０２は、第１の制御セグメント１０６及び第２の制御セグメント１０８を備えたスプリット制御ノードを有する。電力トランジスタ１０２がＭＯＳトランジスタである実施例のバージョンにおいて、スプリット制御ノードはスプリットゲートノードであり、第１の制御セグメント１０６は第１のゲートセグメント１０６であり、第２の制御セグメント１０８は第２のゲートセグメント１０８である。第１のゲートセグメント１０６は、電力トランジスタ１０２の第１の部分１１０を介する電流を変調し、第２のゲートセグメント１０８は、電力トランジスタ１０２の第２の部分１１２を介する電流を変調する。
【００１５】
電力トランジスタ１０２の第２の電力ノード１１４は、第１の電力ノード１０４がドレインノードである実施例のバージョンではソースノードであり、第１の電力ノード１０４がソースノードであるバージョンではドレインノードである。実施例の１つのバージョンにおいて、第２の電力ノード１１４は、電力トランジスタ１０２の第１の部分１１０及び第２の部分１１２に共通であり得る。図１に示した別のバージョンにおいて、第２の電力ノード１１４は、２つのセグメントにスプリットされてもよい。このようなバージョンにおいて、第１のゲートセグメント１０６により変調される電流が第２の電力ノード１１４の第１のセグメント１１６を介して導かれるように、第２の電力ノード１１４の第１のセグメント１１６が、電力トランジスタ１０２の第１の部分１１０の一部であり得、第１のゲートセグメント１０６と整合され得る。同様に、第２のゲートセグメント１０８により変調される電流が第２の電力ノード１１４の第２のセグメント１１８を介して導かれるように、第２の電力ノード１１４の第２のセグメント１１８が、電力トランジスタ１０２の第２の部分１１２の一部であり得、第２のゲートセグメント１０８と整合され得る。第１のトランジスタ部分１１０の面積の、第１のトランジスタ部分１１０及び第２のトランジスタ部分１１２の組み合わされた面積に対する比が、５パーセント〜７５パーセントである。本実施例の１つのバージョンにおいて、電力トランジスタ１０２は縦型ＭＯＳトランジスタであり得る。代替のバージョンにおいて、電力トランジスタ１０２は平面型ＭＯＳトランジスタであってもよい。別のバージョンにおいて、電力トランジスタ１０２はバイポーラトランジスタ１０２であり得、第１の電力ノード１０４はコレクタノード又はエミッタノードであり得、第２の電力ノード１１４は、それぞれ、エミッタノード又はコレクタノードであり得、スプリット制御ノードはベースノードであり得、第１の制御セグメント１０６は第１のベースセグメント１０６であり得、第２の制御セグメント１０８は第２のベースセグメント１０８であり得る。更なるバージョンにおいて、電力トランジスタ１０２は、絶縁されたゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であり得る。１つのバージョンにおいて、電力トランジスタ１０２は単結晶シリコン上に形成され得る。別のバージョンにおいて、電力トランジスタ１０２は、ガリウム窒化物上、例えば単結晶シリコン基板の上に配置されるガリウム窒化物エピタキシャル層上、に形成され得る。
【００１６】
第１の電力ノード１０４は、例えば導電性の接着性を用いて、めっきされた銅パッドなどの導電性のトランジスタパッド１２０に取り付けられ得及び電気的に接続され得る。電力トランジスタ１０２の第１の部分１１０の上の第２の電力ノード１１４に、及び具体的には、存在する場合は第２の電力ノード１１４の第１のセグメント１１６に、第１のクリップ１２２が電気的に接続される。本実施例において、第１のクリップ１２２は、電力トランジスタモジュール１００の第１のモジュールパッド１２４に電気的に接続され得、シャント１２６が、第１のトランジスタ部分１１０に直列に第１のモジュールパッド１２４に電気的に接続される。トランジスタパッド１２０、第１のトランジスタ部分１１０、第１のクリップ１２２、第１のモジュールパッド１２４、シャント１２６、及び第２のモジュールパッド１２８を順に含む、第１の電気的に接続された経路を形成するために、第２のモジュールパッド１２８がシャント１２６に電気的に接続され得る。
【００１７】
第２のクリップ１３０が、電力トランジスタ１０２の第２の部分１１２の上の第２の電力ノード１１４に、及び具体的には、存在する場合は第２の電力ノード１１４の第２のセグメント１１８に、電気的に接続され、トランジスタパッド１２０、第２のトランジスタ部分１１２、第２のクリップ１３０、及び第３のモジュールパッド１３２を順に含む、第２の電気的に接続された経路を形成するために第３のモジュールパッド１３２に電気的に接続され得る。第１のクリップ１２２及び第２のクリップ１３０は、例えば、はんだ又は導電性の接着性を用いて、電力トランジスタ１０２に電気的に接続され得る。シャント１２６は、第１のクリップ１２２及び第２のクリップ１３０と同じ接続プロセスを用いて、第１のモジュールパッド１２４及び第２のモジュールパッド１２８に電気的に接続され得る。第１のクリップ１２２、第２のクリップ１３０、及びシャント１２６は、同時に電気的に接続され得る。
【００１８】
電力トランジスタモジュール１００のオペレーションの間、例えば電圧降下をシャント１２６の抵抗で除することにより、第１のトランジスタ部分１１０を介する電流を推定するために、シャントの電圧降下１２６が測定される。推定された第１の部分の電流を、第１のトランジスタ部分１１０の面積に対する第１のトランジスタ部分１１０及び第２のトランジスタ部分１１２の組み合わされた面積の比でスケーリングすることによって、電力トランジスタ１０２を介する総電流が推定され得る。第１のトランジスタ部分１１０の面積の、第１のトランジスタ部分１１０及び第２のトランジスタ部分１１２の組み合わされた面積に対する比が、５パーセント〜７５パーセントであるように電力トランジスタ１０２を形成することで、電力トランジスタモジュール１００により消費される総電力を所望の制限内に維持する一方で、推定された総電流の所望の精度が提供され得る。
【００１９】
電力トランジスタモジュール１００は更に、シャントモニターリンク１３６によりシャント１２６上の測定サイトに接続され得る任意選択のコントローラ１３４を含み得る。シャントモニターリンク１３６は、例えば、ワイヤボンドであり得る。コントローラ１３４は、第１のトランジスタ部分１１０を介する電流を推定し得、また、電力トランジスタ１０２を介する総電流を推定し得る。コントローラ１３４は、バイアス電圧を、ゲートバイアスリンク１３８を介して第１のゲートセグメント１０６及び第２のゲートセグメント１０８に提供し得る。ゲートバイアスリンク１３８は、例えば、ワイヤボンドであり得、シャントモニターリンク１３６と同時に形成され得る。
【００２０】
実施例の１つのバージョンにおいて、シャント１２６は、マンガン及びニッケルを含む銅の合金（マンガニンなど：典型的に、８６％が銅、１２％がマンガン、及び２％がニッケル）を含む、又は１×１０−４Ｋ−１を下回る抵抗温度係数を有する他の金属を含む、金属のストリップを含み得る。シャント１２６は、第１のモジュールパッド１２４及び第２のモジュールパッド１２８への所望の電気的接続を提供するために、めっきされたヘッド領域１４０を有し得る。実施例の別のバージョンにおいて、シャント１２６は、電力トランジスタ１０２の抵抗温度係数に合致するように、電力トランジスタ１０２と同じ種類のトランジスタとし得る。例えば、電力トランジスタ１０２が、ガリウム窒化物上に形成されるｎチャネルＭＯＳトランジスタである場合、シャントは、ガリウム窒化物上に形成されるｎチャネルＭＯＳトランジスタとしてもよい。
【００２１】
電力トランジスタモジュール１００は更に、モールディングされたプラスチック封止又は基板及びポッティング（potting）化合物カバーなど、図示しないパッケージを含み得る。パッケージは、リードを含んでいてもよく、又はリードレスとしてもよい。電力トランジスタモジュール１００の複数のインスタンスが、第１のクリップ１２２及び第２のクリップ１３０及び場合によってはシャント１２６の複数のインスタンスを備えたリードフレームを用いて同時に形成され得る。電力トランジスタモジュール１００はその後、電力トランジスタモジュールインスタンス１００が封止された後シンギュレートされ得る。
【００２２】
図２は、本発明に従って電力トランジスタモジュールの製造に用いることができるクリップアレイにおける第１及び第２のクリップを示す。第１のクリップ２００及び第２のクリップ２０２が、タイバー２０６によりフレーム２０４に取り付けられる。フレームは、タイバー２０６の対応するインスタンスにより適所に保持される第１のクリップ２００及び第２のクリップ２０２の複数のインスタンスを含み得る。タイバー２０６は、第１のクリップ２００及び第２のクリップ２０２が電力トランジスタに取り付けられるように第１のクリップ２００及び第２のクリップ２０２を所望の構成で保持する。第１のクリップ２００、第２のクリップ２０２、及び電力トランジスタを含む電力トランジスタモジュールの製造は、場合によっては、エポキシなどの封止化合物を備えた、第１のクリップ２００、第２のクリップ２０２、及び電力トランジスタを囲む封止オペレーションを含み得る。封止の後、電力トランジスタモジュールは、例えばタイバー２０６を切り離してフレーム２０４から第１のクリップ２００及び第２のクリップ２０２を分離するソーイングにより、フレーム２０４からシンギュレートされ得る。
【００２３】
図３は、クリップアレイにおける第１のクリップ及び第２のクリップのインスタンスのアレイを示す。クリップアレイ３００が、図２を参照して説明したように、タイバー３０６によってフレーム３０８に取り付けられる第１のクリップ３０２及び第２のクリップ３０４の複数のインスタンスを含む。クリップアレイ３００を用いて複数の電力トランジスタモジュールを同時に製造することで、各電力トランジスタモジュールのコストが有利に低減され得る。
【００２４】
図４は、代替の実施例に従って形成された電力トランジスタモジュールの斜視図である。電力トランジスタモジュール４００が、図１を参照して説明したような電力トランジスタ４０２を含む。電力トランジスタ４０２の第１の部分４０６にシャント４０４が電気的に接続される。シャント４０４は更にモジュールバス４０８に電気的に接続される。電力トランジスタ４０２の第２の部分４１２に及びモジュールバス４０８に、クリップ４１０が電気的に接続される。トランジスタパッド４１４が、図１を参照して説明したように電力トランジスタ４０２の共通の第１の電力ノードに電気的に接続され得る。電力トランジスタモジュール４００の第１の電気的に接続された経路が、トランジスタパッド４１４、第１のトランジスタ部分４０６、シャント４０４、及びモジュールバス４０８を順に含む。第２の電気的に接続された経路が、トランジスタパッド４１４、第２のトランジスタ部分４１２、クリップ４１０、及びモジュールバス４０８を順に含む。シャント４０４が第１のトランジスタ部分４０６に電気的に接続されるように電力トランジスタモジュール４００を形成することで、電力トランジスタモジュール４００の低減された寸法が有利に提供され得る。
【００２５】
電力トランジスタモジュール４００は更に、図１を参照して説明したように、電力トランジスタモジュール４００の寸法を有利に低減するようにシャント４０４上に任意選択で配置される、任意選択のコントローラ４１６を含み得る。コントローラ４１６は、シャントモニターリンク４１８を介してシャント４０４に電気的に接続され得、ゲートバイアスリンク４２０を介して電力トランジスタ４０２のゲートボンドパッドに電気的に接続され得る。本実施例の別のバージョンにおいて、コントローラ４１６は、図１を参照して説明したように電力トランジスタ４０２に近接して配置され得る。本実施例の代替のバージョンにおいて、コントローラ４１６は、電力トランジスタモジュール４００の外に、例えば電力トランジスタモジュール４００が搭載される回路基板上に、配置され得る。
【００２６】
図５及び図６は、電力トランジスタの代替の実施例を示す。図５を参照すると、電力トランジスタ５００が、第１のトランジスタ部分５０２及び第２のトランジスタ部分５０４を有する。電力トランジスタ５００は、図示しない第１の電力ノードを有し、第１の電力ノードは、図１を参照して説明したように第１のトランジスタ部分５０２及び第２のトランジスタ部分５０４に共通である。電力トランジスタ５００はスプリットゲートを有し、スプリットゲートは、図示しない第１のゲートセグメントと、図示しない第２のゲートセグメントとを備える。図１を参照して説明したように、第１のゲートセグメントは第１のトランジスタ部分５０２を介する電流を変調し、第２のゲートセグメントは第２のトランジスタ部分５０４を介する電流を変調する。電力トランジスタ５００は第２の電力ノードを更に含み、第２の電力ノードは、第１の電力ノードセグメント５０６内の第１のトランジスタ部分５０２と、第２の電力ノードセグメント５０８内の第２のトランジスタ部分５０４とに分けられる。電力トランジスタ５００は、第１のゲートセグメントにより変調された電流が第１の電力ノードセグメント５０６を介して流れ、第２のゲートセグメントにより変調された電流が第２の電力ノードセグメント５０８を介して流れるように形成される。第１の電力ノードセグメント５０６は、第１の電力ノードセグメント５０６を介する電流が第１のメタライゼーション構造５１０を介して流れるように形成された、第１のトランジスタ部分５０２内の第１のメタライゼーション構造５１０を有する。同様に、第２の電力ノードセグメント５０８は、第２の電力ノードセグメント５０８を介する電流が第２のメタライゼーション構造５１２を介して流れるように形成された、第２のトランジスタ部分５０４内の第２のメタライゼーション構造５１２を有する。第１のメタライゼーション構造５１０は、第２のメタライゼーション構造５１２から物理的に分離される。図１を参照して説明したように、第１のクリップ５１４が第１のメタライゼーション構造５１０に電気的に接続され、図１を参照して説明したように、第２のクリップ５１６が第２のメタライゼーション構造５１２に電気的に接続される。実施例の代替のバージョンにおいて、クリップではなくシャント５１４が第１のメタライゼーション構造５１０に電気的に接続され得る。
【００２７】
図６を参照すると、電力トランジスタ６００が第１のトランジスタ部分６０２及び第２のトランジスタ部分６０４を有する。電力トランジスタ６００は図示しない第１の電力ノードを有し、第１の電力ノードは、図１を参照して説明したように、第１のトランジスタ部分６０２及び第２のトランジスタ部分６０４に共通である。電力トランジスタ６００はスプリットゲートを有し、スプリットゲートは、図示しない第１のゲートセグメントと図示しない第２のゲートセグメントとを備える。図１を参照して説明したように、第１のゲートセグメントは第１のトランジスタ部分６０２を介する電流を変調し、第２のゲートセグメントは第２のトランジスタ部分６０４を介する電流を変調する。電力トランジスタ６００は、第１のトランジスタ部分６０２及び第２のトランジスタ部分６０４に延びる第２の電力ノード６０６を更に含む。第２の電力ノード６０６は、第１のトランジスタ部分６０２及び第２のトランジスタ部分６０４に延びるメタライゼーション構造６０８を有する。第１のクリップ６１０が第１のトランジスタ部分６０２においてメタライゼーション構造６０８に電気的に取り付けられ、第２のクリップ６１２が第２のトランジスタ部分６０４においてメタライゼーション構造６０８に電気的に取り付けられる。第１のゲートセグメントにより変調される電流が第１のクリップ６１０を介して流れ、第２のゲートにより変調される電流が第２のクリップ６１２を介して流れる。第１のトランジスタ部分６０２の面積の、第１のトランジスタ部分６０２及び第２のトランジスタ部分６０４の組み合わされた面積に対する比が、５パーセント〜７５パーセントである。第１のトランジスタ部分６０２及び第２のトランジスタ部分６０４に延びるメタライゼーション構造６０８を有するように電力トランジスタ６００を形成することは、異なる面積比を提供し得るように電力トランジスタ６００の第２のインスタンスが異なる構成のクリップと共に用いられることを有利に可能にする。
【００２８】
図７Ａ及び図７Ｂは、異なるクリップ構成を備えた電力トランジスタモジュールにおける一実施例に従って形成された電力トランジスタのインスタンスを示す。電力トランジスタ７００が、図示しない共通の第１の電力ノードと、複数の個別のゲート要素７０２を含むゲートとを有する。電力トランジスタ７００は、共通の第２の電力ノード７０６を有する。ゲート要素７０２の各々により変調される電流が、共通の第１の電力ノードを介して及び共通の第２の電力ノード７０６を介して流れる。
【００２９】
図７Ａを参照すると、第１のクリップ７０８の第１のインスタンスが、電力トランジスタ７００の第１のインスタンスのゲート要素７０２の第１サブセットの上の第２の電力ノード７０６に電気的に取り付けられて、第１のクリップ７０８の下のゲート要素７０２により変調される電流が第１のクリップ７０８を介して流れるようにする。図示しないシャントの第１のインスタンスが、第１のクリップ７０８に電気的に取り付けられて、第１のクリップ７０８を介して流れる電力トランジスタ７００からの電流がシャントの第１のインスタンスを介して流れるようにする。第２のクリップ７１０の第１のインスタンスが、ゲート要素７０２の第２サブセットの上の第２の電力ノード７０６に電気的に接続されて、第２のクリップ７１０の下のゲート要素７０２により変調される電流が第２のクリップ７１０を介して流れるようにする。第１のクリップ７０８の下のゲート要素７０２は、電力トランジスタ７００の第１のインスタンスの第１の部分７１２を介する電流を制御する。第２のクリップ７１０の下のゲート要素７０２は、電力トランジスタ７００の第１のインスタンスの第２の部分７１４を介する電流を制御する。第１のトランジスタ部分７１２の面積の、第１のトランジスタ部分７１２及び第２のトランジスタ部分７１４の組み合わされた面積に対する比が、５パーセント〜７５パーセントである。第１のクリップ７０８の下のゲート要素７０２は、共に電気的に接続され、第１のゲートセグメントを形成する。例えば、第１のクリップ７０８の下のゲート要素７０２は、電力トランジスタ７００の第１の相互接続要素を介して電力トランジスタ７００上の第１のボンドパッド７０４に電気的に接続され得、コントローラ７１８の第１のインスタンスの第１の制御回路７１６にワイヤボンド７２０され得る。同様に、第２のクリップ７１０の下のゲート要素７０２は、共に電気的に接続され、第２のゲートセグメントを形成する。例えば、第２のクリップ７１０の下のゲート要素７０２は、電力トランジスタ７００の第２の相互接続要素を介して電力トランジスタ７００上の第２のボンドパッド７０５に電気的に接続され得、コントローラ７１８の第１のインスタンスの第２の制御回路７２２にワイヤボンド７２０され得る。第１及び第２の相互接続は、電力トランジスタ７００を製造する最後のステップの間に形成され得る。
【００３０】
図７Ｂを参照すると、第１のクリップ７２４の第２のインスタンスが、電力トランジスタ７００の第２のインスタンスのゲート要素７０２の第１サブセットの上の第２の電力ノード７０６に電気的に取り付けられて、第１のクリップ７２４の下のゲート要素７０２により変調される電流が第１のクリップ７２４を介して流れるようにする。図示しないシャントの第２のインスタンスが第１のクリップ７２４に電気的に取り付けられて、第１のクリップ７２４を介して流れる電力トランジスタ７００からの電流がシャントの第２のインスタンスを介して流れるようにする。第２のクリップ７２６の第２のインスタンスが、ゲート要素７０２の第２サブセットの上の第２の電力ノード７０６に電気的に接続されて、第２のクリップ７２６の下のゲート要素７０２により変調される電流が第２のクリップ７２６を介して流れるようにする。第１のクリップ７２４の下のゲート要素７０２は、電力トランジスタ７００の第２のインスタンスの第１の部分７２８を介する電流を制御する。第２のクリップ７２６の下のゲート要素７０２は、電力トランジスタ７００の第２のインスタンスの第２の部分７３０を介する電流を制御する。第１のトランジスタ部分７２８の面積の、第１のトランジスタ部分７２８及び第２のトランジスタ部分７３０の組み合わされた面積に対する比が、５パーセント〜７５パーセントである。第１のクリップ７２４の下のゲート要素７０２は、例えば第１のボンドパッド７０４に、共に電気的に接続され、コントローラ７１８の第２のインスタンスの第１の制御回路７１６にワイヤボンド７２０される。同様に、第２のクリップ７２６の下のゲート要素７０２は、例えば第２のボンドパッド７０５に、共に電気的に接続され、コントローラ７１８の第２のインスタンスの第２の制御回路７２２にワイヤボンド７２０される。
【００３１】
第１のクリップ７０８の第１のインスタンスの下の多数のゲート要素７０２は、第１のクリップ７２４の第２のインスタンスの下の多数のゲート要素７０２とは異なり得る。第１及び第２の相互接続を介して個別のボンドパッドに接続され得る複数のゲート要素７０２を有するように電力トランジスタ７００を形成することは、第１及び第２の相互接続の異なる構成を形成することによって電力トランジスタ７００が異なるクリップ構成において用いられることを有利に可能にし得る。図７Ａ及び図７Ｂに示した実施例のいずれかにおいて、シャントは、図４を参照して説明したように、第１のクリップ７０８及び／又は７２４の代わりに電力トランジスタ７００に直接的に電気的に取り付けられ得る。
【００３２】
図８及び図９は、図１〜図６、図７Ａ、及び図７Ｂを参照して説明した実施例のうち任意のものに従って形成される、同等のゲート・ソースバイアスを、ソースダウン構成のｎチャネルＭＯＳ電力トランジスタを備えた電力トランジスタモジュールの第１のゲートセグメント及び第２のゲートセグメントに提供するための補償回路を示す。図８を参照すると、電力トランジスタ８００が第１の部分８０２及び第２の部分８０４を有する。シャント８０６の第１の終端が、第１のトランジスタ部分８０２のソースノードに結合される。第１のトランジスタ部分８０２及び第２のトランジスタ部分８０４のドレインノードが、ＶＤＤで示される電力ノードに結合される。第２のトランジスタ部分８０４のソースノード及びシャント８０６の第２の終端が、接地ノードに結合される。
【００３３】
φＧＡＴＥで示されるゲート信号が、ゲートバッファ８０８の入力に結合される。ゲートバッファ８０８の出力が、第２のトランジスタ部分８０４の第２のゲートセグメントのゲートノードに結合される。ゲートバッファ８０８の出力は更に、第１の部分ゲート補償回路８１０に結合される。第１の部分ゲート補償回路８１０は増幅器８１２を含む。ゲートバッファ８０８の出力は、第１の部分ゲート補償回路８１０の入力レジスタＲＩＮＰＵＴ８１４を介して増幅器８１２の非反転入力に結合される。シャント８０６の第１の終端は、ＲＩＮＰＵＴ８１４に等しい抵抗を有する第１の部分ゲート補償回路８１０のオフセットレジスタＲＯＦＦＳＥＴ８１６を介して増幅器８１２の非反転入力に結合される。シャント８０６の第２の終端は、第１の部分ゲート補償回路８１０の接地レジスタＲＧＮＤ８１８を介して増幅器８１２の反転入力に結合される。増幅器８１２の出力が、ＲＧＮＤ８１８に等しい抵抗を有する第１の部分ゲート補償回路８１０のフィードバックレジスタＲＦＥＥＤＢＡＣＫ８２０を介して増幅器８１２の反転入力に結合される。増幅器８１２の出力は、場合によっては第１の部分ゲート補償回路８１０の任意選択の出力レジスタＲＯＵＴＰＵＴ８２２を介して、第１のトランジスタ部分８０２の第１のゲートセグメントのゲートノードに結合される。
【００３４】
第１の部分ゲート補償回路８１０は、第２のトランジスタ部分８０４に供給されるものと同じゲート・ソースバイアスを、第１のトランジスタ部分８０２に有利に提供し得る。ＶＤＤの電圧レベルにおけるゲート信号φＧＡＴＥのオペレーションは、ＶＤＤを上回る増幅器８１２への電源を必要とし得ることが理解されよう。第１の部分ゲート補償回路８１０は、電力トランジスタ８００を含む電力トランジスタモジュールのコントローラに含まれてもよい。
【００３５】
図９を参照すると、電力トランジスタ９００が第１の部分９０２及び第２の部分９０４を有する。シャント９０６の第１の終端が、第１のトランジスタ部分９０２のソースノードに結合される。第１のトランジスタ部分９０２及び第２のトランジスタ部分９０４のドレインノードが、ＶＤＤで示される電力ノードに結合される。第２のトランジスタ部分９０４のソースノード及びシャント９０６の第２の終端が、接地ノードに結合される。
【００３６】
φＧＡＴＥで示されるゲート信号が、ゲートバッファ９０８の入力に結合される。ゲートバッファ９０８の出力が、第１のトランジスタ部分９０２の第１のゲートセグメントのゲートノードに結合される。ゲートバッファ９０８の出力は第２の部分ゲート補償回路９１０にも結合される。第１の部分ゲート補償回路９１０は増幅器９１２を含む。増幅器９１２の出力が、ｎチャネル電流制限ＭＯＳトランジスタ９１４のゲートに結合される。電流制限ＭＯＳトランジスタ９１４のソースノードが、バイアスレジスタＲＢＩＡＳ９１６の第１の終端に結合される。バイアスレジスタＲＢＩＡＳ９１６の第２の終端が、シャント９０６の第２の終端に結合される。電流制限ＭＯＳトランジスタ９１４のドレインノードが、ＲＢＩＡＳ９１６に等しい抵抗を有するオフセットレジスタＲＯＦＦＳＥＴ９１８の第１の終端に結合される。オフセットレジスタＲＯＦＦＳＥＴ９１８の第２の終端が、ゲートバッファ９０８の出力に結合される。バイアスレジスタＲＢＩＡＳ９１６の第１の終端は、増幅器９１２の反転入力に結合される。シャント９０６第１の終端は、増幅器９１２の非反転入力に結合される。オフセットレジスタＲＯＦＦＳＥＴ９１８の第１の終端は、第２のトランジスタ部分９０４の第２のゲートセグメントのゲートノードに結合される。
【００３７】
第２の部分ゲート補償回路９１０は、第１のトランジスタ部分９０２に供給されるものと同じゲート・ソースバイアスを、第２のトランジスタ部分９０４に有利に提供し得る。ＶＤＤの電圧レベルにおけるゲート信号φＧＡＴＥのオペレーションは、ＶＤＤを上回る増幅器９１２への電源を必ずしも必要としないことが理解されよう。第２の部分ゲート補償回路９１０は、電力トランジスタ９００を含む電力トランジスタモジュールのコントローラに含まれ得る。
【００３８】
図１０は、積層された構成の２つの電力トランジスタを含む電力トランジスタモジュールの斜視図である。電力トランジスタモジュール１０００が、トランジスタパッド１００４に取り付けられた第１の電力トランジスタ１００２を含む。トランジスタパッド１００４は、第１の電力トランジスタ１００２の第１の電力ノードに電気的に取り付けられる。中間クリップ１００６が、第１の電力トランジスタ１００２の第２の電力ノードに電気的に取り付けられる。第２の電力トランジスタ１００８が、図１を参照して説明したように、第１のトランジスタ部分１０１０及び第２のトランジスタ部分１０１２を有する。第２の電力トランジスタ１００８の図示しない共通の第１の電力ノードが、第１の電力トランジスタ１００２とは反対の中間クリップ１００６に電気的に取り付けられる。第１のクリップ１０１４が、図１を参照して説明したように、第１のトランジスタ部分１０１０の上の第２の電力トランジスタ１００８の第２の電力ノードの第１の部分に電気的に取り付けられる。第２のクリップ１０１６が、図１を参照して説明したように、第２のトランジスタ部分１０１２の上の第２の電力トランジスタ１００８の第２の電力ノードの第２の部分に電気的に取り付けられる。
【００３９】
中間クリップ１００６、第１のクリップ１０１４、及び第２のクリップ１０１６が、それぞれ、モジュールパッド１０１８、１０２０、及び１０２２に電気的に接続され得る。コントローラ１０２４が、例えばワイヤボンド１０２６を介して、第１の電力トランジスタ１００２のゲートに及び第２の電力トランジスタ１００８の第１のゲート及び第２のゲートに、電気的に接続され得る。第２の電力トランジスタ１００８の第１のゲートは第１のクリップ１０１４を介して流れる電流を変調し、第２のゲートは第２のクリップ１０１６を介して流れる電流を変調する。シャントが、図４を参照して説明したように、第１のクリップ１０１４の代わりに第２の電力トランジスタ１００８に直接的に電気的に取り付けられてもよい。
【００４０】
本発明に関連する技術に習熟した者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び他の実施例を実装し得ることが分かるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図１０】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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