[发明专利]用于快速边缘速率环境的晶体管热管理和EMI管理解决方案

说明书

技术领域

本发明涉及被安装用于在快速边缘速率信号环境(fast edge rate signal environment)中操作而没有电气装置击穿的晶体管，并且特别涉及被安装为使得晶体管同时具有低热阻和高电场容纳(containment)以减少电磁干扰(EMI)的晶体管。

背景技术

晶体管的热管理通常通过将晶体管的热调整片(thermal tab)附接至热沉(heat sink)来实现。晶体管的热调整片通常电气地连接到电极中的一个电极，以及由此常常期望该热调整片使晶体管壳体(case)与热沉电气地绝缘。还期望绝缘材料具有可能的最低热阻，同时呈现高电阻。

当晶体管用在其中切换边缘速度高(例如，100V/ns边缘速率)并且热调整片电气地连接到具有高边缘速率的节点的电路中时，这些高边缘速率具有降低通常所采用的绝缘材料的电气击穿电压的效应。另外，高切换速度和快速边缘速率可能是电磁干扰(EMI)的一种起因，电磁干扰(EMI)通常是不期望的并且必须被管理。

电路设计、电路板布局以及热材料的选择是为了优化热传导性、EMI以及电气击穿的折衷。此处所描述的方法的组合效应实现这种折衷。

发明内容

根据所要求保护的本发明，提供一种电子装置安装技术，其中与印刷电路板设计结合使用绝缘和热阻挡材料产生更高的电气击穿电压，同时使热阻和电磁干扰最小化。

根据所要求保护的本发明的一个实施例，安装在电路基板上用于快速信号边缘速率操作的电子装置包括：

金属构件；

印刷电路基板，机械地耦接至金属构件，并包括：

具有彼此相反的第一基板侧和第二基板侧的电气绝缘基板，和配置在第一基板侧上的第一导电层；以及

半导体装置，至少包括第一电极和第二电极，其中

第一电极电气地耦接至第一导电层的一部分，以及

第二电极经由至少一个电介质材料层机械地耦接至印刷电路基板和金属构件中的一者或两者。

根据目前所要求保护的本发明的另一个实施例，将电子装置安装在电路基板上用于快速信号边缘速率操作的方法包括：

将印刷电路基板机械地耦接至金属构件，其中印刷电路基板包括

具有彼此相反的第一基板侧和第二基板侧的电气绝缘基板，和配置在第一基板侧上的第一导电层；

将半导体装置的第一电极电气地耦接至第一导电层的一部分；以及

经由至少一个电介质材料层将半导体装置的第二电极机械地耦接至印刷电路基板和金属构件中的一者或两者。

附图说明

图1描绘了根据本发明的示例性实施例的晶体管安装实施方式。

图2A-2C描绘了根据本发明的另一个示例性实施例的晶体管安装实施方式。

图3A-B描绘了半桥电路及其操作。

图4A-4D描绘了使用根据本发明的示例性实施例的晶体管安装的半桥电路的示例性布局。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的示例实施例进行详细说明。这样的说明意图是例示性的而不限制关于本发明的范围。这些实施例被以足以使得本领域技术人员能够实践本发明的详细程度来进行说明，并且应理解的是，其它实施例可以以某些变化的方式来实现而不脱离本主题发明的精神或范围。

1.晶体管安装

图1中示出了晶体管安装的实施方式。晶体管(201)附接至印刷电路板(PCB)(206)。晶体管(201)的引脚(示例221)被截短、向下弯曲且被焊接至传导迹线区域(220)。在晶体管(201)和PCB(206)之间是三层热材料(205、204、203)。PCB(206)通过高热传导性材料层(210)附接至热沉(202)以将PCB(206)与热沉(202)电气地隔离同时提供低热阻。在直接在晶体管(201)的主体下方的PCB(206)的任一侧上，PCB(206)具有局部区域的传导迹线(207、209)。所述局部区域的传导迹线借由导热和导电的通孔(via)(208)通过PCB(206)主体来连接。

图1的实施方式被布置为使得传导迹线区域(207、209)和通孔(208)可以耦接至电路接地。这具有如下优点：即使热沉(202)不连接到电路接地，由晶体管(201)所辐射的电场也耦接至接地，而不是耦接至热沉/金属外壳(202)，降低了电磁干扰(EMI)。该设计确保了在晶体管(201)和传导迹线区域(207)的电路接地之间的距离是短的，进一步容纳任何电场并且使EMI最小化。