电路和封装式电子设备的制作方法

本公开涉及电路和电子封装，并且更具体地讲，涉及半桥高电子迁移率晶体管电路和包括半桥高电子迁移率晶体管电路的电子封装。

背景技术：

高电子迁移率晶体管(HEMT)，特别是GaN晶体管，能够在相对高温下携载大量的电流。功率HEMT可用在半桥电路中，并且一种具体构造包括电连接到低侧功率HEMT的高侧功率HEMT。由于电路受到功率HEMT的栅极控制，因此，此类电路可具有受限的开关速度。需要进一步改善包括HEMT的半桥电路。

技术实现要素：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电路，该电路包括第一HEMT、第一晶体管、第二HEMT、和第二晶体管，第一HEMT包括漏极、源极、栅极和管芯基板，第一晶体管包括漏极、源极和栅极，第二HEMT包括漏极、源极、栅极和管芯基板，第二晶体管包括漏极、源极和栅极，其中第一HEMT的源极耦接到第一晶体管的漏极；第一晶体管的源极耦接到第二HEMT的漏极、输出端子以及第一HEMT的管芯基板；第二HEMT的源极耦接到第二晶体管的漏极；并且第二晶体管的源极耦接到第二HEMT的管芯基板。

在一个实施例中，第一晶体管的栅极耦接到高侧栅极端子，并且第二晶体管的栅极耦接到低侧栅极端子。

在另一个实施例中，第一HEMT的漏极耦接到高侧电压源端子，并且第二晶体管的源极耦接到低侧电压源端子。

在又一个实施例中，第一HEMT的栅极耦接到第一晶体管的源极，并且第二HEMT的栅极耦接到第二晶体管的源极。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种封装式电子设备，该封装式电子设备包括封装基板、第一HTMT管芯、和第二HEMT管芯，封装基板具有顶部、底部和侧围，第一HTMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第二HEMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，其中相对于第一HEMT的源极接合焊盘，封装基板的侧围更靠近第一HEMT的漏极接合焊盘；并且相对于第二HEMT的漏极接合焊盘，封装基板的侧围更靠近第二HEMT的源极接合焊盘。

在一个实施例中，封装式电子设备还包括位于封装基板上方的第一晶体管管芯以及位于封装基板上方的第二晶体管管芯，其中第一晶体管的漏极耦接到第一HEMT的源极，第二HEMT的源极耦接到第二晶体管的漏极。

在另一个实施例中，其中在封装式电子设备内，第一晶体管管芯的源极接合焊盘电连接到封装基板的第一输出引线；并且第二HEMT的漏极接合焊盘电连接到封装基板的第二输出引线，其中第二输出引线与第一输出引线间隔开。

根据本实用新型的又一个方面，提供了一种封装式电子设备，该封装式电子设备包括封装基板和半桥电路，该封装基板具有顶部、底部和侧围，其中封装基板包括沿着侧围的漏极引线、沿着底部的接地引线和沿着底部的输出引线，该半桥电路包括第一HEMT管芯、第一晶体管管芯、第二HEMT管芯和第二晶体管管芯，第一HEMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第一晶体管管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第二HEMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第二晶体管管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，其中第一HEMT的漏极接合焊盘电连接到封装基板的漏极引线；第一晶体管的源极接合焊盘和第二HEMT的漏极接合焊盘电连接到封装基板的输出引线；并且第二晶体管的源极电连接到封装基板的接地引线。

在一个实施例中，封装基板包括第一开氏引线和第二开氏引线，第一晶体管的源极连接到封装基板的输出引线以及独立连接到第一开氏引线，并且第二晶体管的源极连接到封装基板的接地引线以及独立连接到第二开氏引线。

在另一个实施例中，第一晶体管管芯安装在封装基板的第一导电区的上方；第二晶体管管芯安装在封装基板的第二导电区的上方；并且封装基板的第一区和第二区中的每一者均未电连接到封装基板的外部引线。

附图说明

在附图中以举例说明的方式示出实施例，但实施例并非限于附图。

图1示出了半桥电路的示意图，该半桥电路包括功率HEMT和开关晶体管。

图2示出了用于图1的电路的封装基板的俯视图的图解。

图3示出了根据一个实施例的部分完成的封装式电子设备的俯视图的图解，该封装式电子设备使用图2的封装基板并且包括图1的电路。

图4示出了根据另一个实施例的部分完成的封装式电子设备的俯视图的图解，该封装式电子设备使用图2的封装基板并且包括图1的电路。

图5示出了在完成图4的部分完成设备的组装操作之后得到的基本上完成的封装式电子设备的仰视图的图解。

图6示出了用于图1的电路的封装基板的俯视图的图解。

图7示出了根据一个实施例的部分完成的封装式电子设备的俯视图的图解，该封装式电子设备使用图6的封装基板并且包括图1的电路。

图8示出了在完成图7的部分完成设备的组装操作之后得到的基本上完成的封装式电子设备的仰视图的图解。

图9示出了根据另一个实施例的部分完成的封装式电子设备的俯视图的图解，该封装式电子设备使用另一个封装基板并且包括图1的电路。

图10示出了根据另一个实施例的部分完成的封装式电子设备的俯视图的图解，该封装式电子设备使用其他的封装基板并且包括图1的电路。

图11示出了根据一个实施例的电路的示意图，该电路包括多个半桥电路。

图12示出了图1的半桥电路的示意图，该半桥电路还包括耦接在输出端子与电源端子之间的二极管。

图13示出了图1的半桥电路的示意图，该半桥电路还包括在半桥电路内的每个共源共栅电路上耦接的背对背二极管。

技术人员认识到附图中的要素为了简明起见而示出，而未必按比例绘制。例如，附图中一些要素的尺寸可以相对于其他要素放大，以有助于理解该实用新型的实施例。

具体实施方式

提供以下与附图相结合的说明以帮助理解本文所公开的教导。以下讨论将着重于该教导的具体实现方式和实施例。提供该着重点以帮助描述所述教导，而不应被解释为对所述教导的范围或适用性的限制。然而，基于如本申请中所公开的教导，可以采用其他实施例。

术语“化合物半导体”旨在表示包括至少两种不同元素的半导体材料。示例包括SiC、SiGe、GaN、InP、Al_vGa_(1-v)N、CdTe等等。III-V族半导体材料旨在表示包含至少一种三价金属元素和至少一种第15族元素的半导体材料。III-N族半导体材料旨在表示包含至少一种三价金属元素和氮的半导体材料。第13族到第15族半导体材料旨在表示包含至少一种第13族元素和至少一种第15族元素的半导体材料。

术语“载体杂质”旨在表示(1)受体，当与化合物内所有阳离子的至少90％相比该化合物内的杂质具有不同价态时；或者(2)供体，当与化合物内所有阴离子的至少90％相比该化合物内的杂质具有不同价态时。例如，对于GaN而言，C、Mg和Si为受体，因为它们可捕获电子。如本文所用，对于GaN而言，Al不是载体杂质，因为Al和Ga具有3+价。载体杂质可有意地添加，或可作为天然存在的杂质存在，或者因形成包含杂质的层而存在。受体和供体是相反载体类型的载体杂质。

尽管本文中可将层或区域描述为供体杂质类型或受体杂质类型，但技术人员应理解，杂质类型可以相反，也可以依据本具体实施方式。

除非明确指出情况相反，否则当涉及层、膜或区域时，术语“载体杂质浓度”或“载体杂质的浓度”旨在表示用于此类层、膜或区域的平均浓度。

为清楚起见，附图中设备结构的某些区域，诸如掺杂的区域或介电区域，可被示出为具有大致为直线的边缘和精确角度的拐角。然而，本领域的技术人员应理解，由于掺杂物的扩散和活化或者层的形成，此类区域的边缘总体上可以不是直线，并且拐角可以不是精确的角度。

术语“在…上”、“覆盖在…上面”和“在…上方”可用来表明两个或更多个元件彼此直接物理接触。然而，“在…上方”也可表示两个或更多个元件彼此不直接接触。例如，“在…上方”可表示一个元件在另一个元件之上，但这两个元件并不彼此接触，而且在这两个元件之间可具有一个或多个其他元件。

对应于元素周期表中的列的族编号基于2011年1月21日版IUPAC元素周期表。

术语“正常操作”和“正常操作状态”是指这样的条件，即电子元件或设备被设计成在这种条件下操作。所述条件可从数据表或者有关电压、电流、电容、电阻或其他电参数的其他信息获取。因此，正常操作并不包括在设计限制之外操作电元件或设备。

对于层、结构或设备而言，术语“高电压”旨在表示此类层、结构或设备可承受此类层、结构或设备上(例如，断开状态下在晶体管的源极与漏极之间)至少150V的差异，而不会呈现出介电击穿、雪崩击穿等。

术语“包含”、“含有”、“包括”、“具有”或其任何其他变化形式旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或设备不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或该方法、制品或设备固有的其他特征。另外，除非相反地明确规定，否则“或”是指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由以下任一者满足：A为真(或存在)而B为假(或不存在)，A为假(或不存在)而B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。

另外，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的元件和元件。这仅仅是为了方便，并给出该实用新型的范围的一般含义。该描述应解读为包括一个(种)、至少一个(种)，或单数形式也包括复数形式，反之亦然，除非明确有相反的含义。例如，当本文描述单项时，可以使用多于一项来代替单项。类似地，在本文描述多于一项的情况下，可用单项替代所述多于一项。

词语“约”、“大概”或“基本上”的使用旨在表示参数的值接近所陈述的值或位置。然而，可能存在妨碍值或位置确切地为陈述值或位置的微小偏差。因此，针对该值的最多至百分之十(10％)(并且对于半导体掺杂浓度，最多至百分之二十(20％))的偏差是与确切如所述的理想目标相差的合理偏差。

除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与该实用新型所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。材料、方法和例子仅为示例性的，而无意进行限制。在本文未描述的情况下，关于具体材料和加工动作的许多细节是常规的，并可在半导体和电子领域中的教科书和其他来源中找到。

一种电路可包括第一HEMT、第一晶体管、第二HEMT、和第二晶体管，第一HEMT包括漏极、源极、栅极和管芯基板，第一晶体管包括漏极、源极和栅极，第二HEMT包括漏极、源极、栅极和管芯基板，第二晶体管包括漏极、源极和栅极。第一HEMT的源极可耦接到第一晶体管的漏极；第一晶体管的源极可耦接到第二HEMT的漏极、输出端子以及第一HEMT的管芯基板；第二HEMT的源极可耦接到第二晶体管的漏极；并且第二晶体管的源极可耦接到第二HEMT的管芯基板。第一HEMT的栅极耦接到第一晶体管的源极，并且第二HEMT的栅极耦接到第二晶体管的源极。HEMT的管芯基板与开关晶体管的源极的耦接使得HEMT设备的动态导通电阻降低。

在另一方面，一种封装式电子设备可包括封装基板、第一HEMT管芯、和第二HEMT管芯，封装基板具有顶部、底部和侧围，第一HEMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第二HEMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘。相对于第一HEMT的源极接合焊盘，封装基板的侧围可以更靠近第一HEMT的漏极接合焊盘，并且相对于第二HEMT的漏极接合焊盘，封装基板的侧围可以更靠近第二HEMT的源极接合焊盘。这种设计可允许使用较短的连接器，例如引线接合，用以帮助降低寄生电感和电阻。

在又一个方面，一种封装式电子设备可包括封装基板，该封装基板具有顶部、底部和侧围，其中封装基板包括沿着侧围的漏极引线、沿着底部的接地引线以及沿着底部的输出引线。该封装式电子设备还可包括半桥电路，所述半桥电路包括第一HEMT管芯、第一晶体管管芯、第二HEMT管芯和第二晶体管管芯，第一HEMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第一晶体管管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第二HEMT管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，第二晶体管管芯位于封装基板的上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘。第一HEMT的漏极接合焊盘可电连接到封装基板的漏极引线；第一晶体管的源极接合焊盘和第二HEMT的漏极接合焊盘可电连接到封装基板的输出引线；并且第二晶体管的源极可电连接到封装基板的接地引线。沿着封装底部的不止一个连接使得沿着封装式电子设备外围的引线连接更少，并且可允许采用更小的封装。

结合下文说明和描述的实施例，可更好地理解本文所述的概念。此类实施例旨在举例说明，而不是限制所附权利要求书定义的本实用新型的范围。

图1示出了半桥电路100的示意图，该半桥电路包括彼此串行取向的两个共源共栅电路，其中每个共源共栅电路包括HEMT和开关晶体管。高侧HEMT 122的漏极耦接到漏极端子102，并且高侧HEMT 122的源极耦接到高侧开关晶体管124的漏极。高侧开关晶体管124的源极耦接到高侧HEMT 122的栅极和管芯基板、低侧HEMT 142的漏极、高侧开氏连接端子108以及输出端子103。低侧HEMT 142的源极耦接到低侧开关晶体管144的漏极。低侧开关晶体管144的源极耦接到低侧HEMT 142的栅极和管芯基板、低侧开氏连接端子109以及源极端子104。半桥电路100由耦接到栅极端子106和107的开关晶体管124和144的栅极控制。在另一个实施例中，如果需要或必要，开氏连接端子108和109可省略。在一个具体实施例中，耦接中的每一者都可以是电连接。

在电路100中，HEMT 122和142的管芯基板与它们的对应开关晶体管的源极的连接使得HEMT设备的动态R_DSON降低。

图2示出了可用于具体实施例中的示例性封装基板210的俯视图。封装基板210可以是包含导电材料的薄板。在一个实施例中，封装基板210可包含一种或多种导电材料。在一个实施例中，暴露表面可包含Cu或贵金属，或者相对抗氧化的导电材料。在一个具体实施例中，封装基板210可包含Cu或Cu合金的薄板，该薄板镀有或以其他方式涂覆有Ag或另一种贵金属。未被薄板占据的区域为空隙。因此，封装基板210可包括预穿孔的金属薄板。矩形线220示出后续切割线的位置，该切割线将用于沿着外围侧面将封装引线彼此分开。

封装基板210包括：沿着一个外围侧面的V_DD引线212、输出引线214、接地引线218、低侧驱动器引线230、接地引线232、低侧逻辑输入引线234；沿着另一个外围侧面的高侧逻辑输入引线236、V_CC引线238、电压升压引线252、高侧驱动器引线254；以及沿着又一个外围侧面的桥引线256、接地引线270、输出引线274和276、以及高侧驱动器引线278。在例示的实施例中，沿着封装基板的最后一个外围侧面没有外部电连接。针对特定应用，可以改变引线沿着封装基板210的相同或不同外围侧面的组织和布置。

封装基板210还包括封装焊盘282、284、292、294和320，封装焊盘是管芯可附接到封装基板210的位置。输出引线214是来自封装焊盘282的延伸线，而接地引线270来自封装焊盘292的延伸线。本说明书稍后将论述封装焊盘282和292以及引线214和270的重要性。

除非明确指出，否则管芯的接合焊盘与它们的对应封装引线之间的电连接以及管芯基板与它们的对应封装焊盘之间的电连接都在封装式电子设备内。可利用外部布线或另一个导体来实现封装式电子设备外部的不同引线或者引线与焊盘的组合的电连接；然而，此类电连接不在封装式电子设备内。

图3示出了用于图1半桥电路100的一个物理实施例的部分完成的封装式电子设备200的顶部侧视图。封装式电子设备200包括高侧HEMT管芯222、高侧开关晶体管管芯224、低侧HEMT管芯242以及低侧开关晶体管管芯244。图3示出了管芯附接和引线接合操作之后的管芯。管芯222、224、242和244相对于封装基板210的组织有助于在正常操作期间提供相对高的电流和相对低的寄生电感。首先论述沿着主要电流路径的接合焊盘与封装引线之间的连接，接着论述沿着主要电流路径的对应HEMT与开关晶体管管芯对之间的连接，然后论述其余连接。

高侧HEMT管芯222的漏极接合焊盘2222靠近并电连接到V_DD引线212，而低侧HEMT管芯242的漏极接合焊盘2422靠近并电连接到输出引线274。高侧开关晶体管管芯224的源极接合焊盘2244靠近并电连接到输出引线276，而低侧开关晶体管管芯244的源极接合焊盘2444靠近并电连接到接地引线218。

与之前段落描述的连接相比，共源共栅HEMT开关晶体管对之间的连接被取向成更靠近封装基板210的中心。开关晶体管管芯224和244中的每一者都具有沿着管芯的背面的漏极触点，并且分别电连接到封装焊盘284和294。开关晶体管管芯224和244的背面与封装焊盘284和294之间的电连接可通过导电扣紧材料来实现，诸如焊料(例如，回流焊料球或凸块)、导电粘合剂(例如，银填充环氧树脂)等。高侧HEMT管芯222的源极接合焊盘2224电连接到封装焊盘284，从而将高侧HEMT 122(图1)的源极电连接到高侧开关晶体管124的漏极。低侧HEMT管芯242的源极接合焊盘2424电连接到封装焊盘294，从而将低侧HEMT 142(图1)的源极电连接到低侧开关晶体管144的漏极。在其中漏极接合焊盘设置在开关晶体管管芯224和244的顶侧上的另一个实施例中，在HEMT管芯222和242的源极接合焊盘与它们的对应开关晶体管管芯224和244的漏极接合焊盘之间可进行电连接。

其他连接并不沿着半桥电路100的主要电流路径。HEMT管芯222和242的栅极接合焊盘2226和2427电连接到它们的对应开关晶体管管芯224和244的源极接合焊盘2244和2444。高侧开关晶体管管芯224的栅极接合焊盘2246电连接到封装基板210的高侧驱动器引线278，并且低侧开关晶体管管芯244的栅极接合焊盘2447电连接到封装基板210的低侧驱动器引线230。高侧HEMT管芯222的管芯基板电连接到封装焊盘282，而低侧HEMT管芯242的管芯基板电连接到封装焊盘292。HEMT管芯222和242的背面与封装焊盘282和292之间的电连接可通过导电扣紧材料而实现，诸如焊料(例如，回流焊料球)、导电粘合剂(例如，银填充环氧树脂)等。

可使用连接器实现图3所示的电连接。连接器可以是导线、导电凸块、夹具、中介层等。对特定类型连接器的选择可以由技术人员在考虑性能和封装配置之后作出。如实施例中所述，许多电连接都通过导线实现(如图3中的线所示)。在一个实施例中，一些导线组可被夹具替代。可以使用导电凸块(对于倒装芯片连接技术)，但封装基板的设计可能需要改变。

完成管芯与封装基板之间的连接后，塑性包封材料围绕管芯222、224、242和244以及封装基板210形成。可以让包封材料的部分不覆盖封装基板的部分，以使得可实现封装基板的引线的外部连接。包封后，通过锯切或以其他方式沿着线220(图2)切割包封材料外部的封装基板210以使封装引线彼此电隔离，从而完成封装式电子设备。

封装基板210的一些封装焊盘可允许沿着封装式电子设备的底面进行外部电连接。在一个实施例中，封装焊盘282和292可被暴露，或者具有邻近它们放置的导体，从而可实现沿着封装式电子设备的底部表面与HEMT管芯222和242的背面的外部电连接。或者，可使用输出引线214与高侧HEMT管芯222的背面进行电连接，或者可使用接地引线270与低侧HEMT 242的背面进行电连接。因此，设计人员可以灵活地确定是沿着封装式电子设备的底部与HEMT管芯222和242中每一者的背面进行外部电子连接，还是沿着封装式电子设备的外围侧面与对应的引线进行外部电子连接。在另一个实施例中，封装焊盘284和294也可被暴露。

在封装式电子设备200内，暴露的封装引线彼此间隔开并且电隔离。进行外部连接(即，封装式电子设备200外部的连接)，以将接地引线218和270彼此电连接，以及将输出引线214、274和276彼此电连接。与接地引线270的电连接可经由封装焊盘292的背面触点来实现，并且与输出引线214的电连接可经由封装焊盘282的背面触点来实现。

在图3所示的实施例中，用于控制电路的信号可在外部提供至高侧驱动器引线278和低侧驱动器引线230。在另一个实施例中，驱动开关晶体管的信号可在封装式电子设备内生成。图4示出了一个替代实施例，其中使用驱动器管芯310控制半桥电路300以及将逻辑输入信号转换成驱动开关晶体管124和144(图1)的栅极所需的较高电压信号。

在图4中，驱动器管芯310包括：电连接到低侧驱动器引线230的低侧驱动器接合焊盘；电连接到接地引线232的接地接合焊盘；电连接到低侧逻辑输入引线234的低侧逻辑输入接合焊盘；电连接到高侧逻辑输入引线236的高侧逻辑输入接合焊盘；电连接到V_CC引线238的V_CC接合焊盘；电连接到电压升压引线252的电压升压接合焊盘；电连接到高侧驱动器引线254的高侧驱动器接合焊盘；以及电连接到桥引线256的桥接合焊盘。驱动器管芯310的管芯基板可以电连接到封装焊盘320，驱动器管芯310的背面与封装焊盘320之间的电连接可通过导电扣紧材料来实现，诸如焊料(例如，回流焊料球)、导电粘合剂(例如，银填充环氧树脂)等。通过使用非导电粘合剂(诸如非导电环氧树脂等)、通过使用陶瓷中介层(其中陶瓷的任一侧上具有导电材料)、或者具有在驱动器管芯310中单片集成的隔离，驱动器管芯310的管芯基板也可与封装焊盘320电隔离。封装基板210的封装焊盘320可沿着封装式电子设备的底面暴露。在一个实施例中，封装焊盘320可以暴露或者具有邻近它放置的导体，从而可实现与驱动器管芯310的背面的外部电连接。在另一个实施例中，封装焊盘320可以不在封装的外部暴露。

类似于图3中的部分完成的封装式电子设备200，在图4中的部分完成的封装式电子设备300内，暴露的封装引线彼此间隔开并且电隔离。进行外部连接(即，封装式电子设备300外部的连接)，以将接地引线218、234和270彼此电连接，以及将输出引线214、274和276彼此电连接。其他外部连接用于将高侧驱动器引线254和278彼此电连接。与接地引线270的电连接可经由封装焊盘292的背面触点来实现，与输出引线214的电连接可经由封装焊盘282的背面触点来实现。与驱动器管芯310的管芯基板的电连接可经由封装焊盘320的背面触点来实现。

封装基板210可用于存在或不存在驱动器管芯310的情况。因此，制造的灵活性可允许在工艺中相对较晚的时候决定是否在封装式电子设备内使用驱动器管芯310，并且无论是否使用驱动器管芯310，都仍使用封装基板210。在另一个实施例中，可使用较小的封装基板。例如，封装基板可在低侧HEMT和开关晶体管管芯242和244之后就结束。这可通过下列方式实现：使用不同的封装基板，或者使用封装基板210并且在施加包封材料之后，切割更靠近封装焊盘292和294的封装基板210。因此，当封装式电子设备内不存在驱动器管芯时，可获得较小的封装式电子设备。

图5示出了在包封和切割操作之后的基本上完成的电子设备500的仰视图。与图4相比，设备被翻转，从而使接近图4顶部的封装引线和焊盘接近图5的底部，并且使接近图4底部的封装引线和焊盘接近图5的顶部。封装焊盘282、284、292、294和320中的任一个可以沿着封装式电子设备500的底部表面暴露，也可以不沿着该底部表面暴露。例如，与封装焊盘282和292的电连接可经由封装式电子管芯500的底部表面，或者可经由输出引线214(对于与高侧HEMT 122的基板连接)或接地引线214(对于与低侧HEMT 142的基板连接)来实现。在阅读本说明书之后，技术人员可确定哪些封装焊盘沿着封装式电子设备500的底部表面暴露，与对应的封装引线分开。

也可使用封装式电子设备适用的其他设计。图6包括封装基板610，封装基板610包括V_DD引线602、输出焊盘603和接地焊盘604、高侧驱动器引线606、低侧驱动器引线607，以及开氏引线608和609。在一个实施例中，封装引线602和606到609可以沿着封装式电子设备的一个外围侧面分布。在另一个实施例中，封装焊盘603和604可允许沿着封装式电子设备的底部表面进行电连接。在另一个实施例中，可不存在开氏焊盘608和609。

这种布置允许在封装基板610左手侧附近连接较高电压，在右手侧附近连接较低电压，在中心附近连接较高电压或较低电压，或者介于较高电压和较低电压之间的中间电压。这样一来，在正常操作过程中，在图中电压将从左到右横向降低。例如，V_DD可以是电路的最高电压端子，因此，V_DD引线602在封装基板610的左手侧附近。连接到电路低侧元件的接地焊盘604和封装引线607和609在封装基板610的右手侧附近。连接到电路高侧元件的输出焊盘603和封装引线606和608设置在(1)V_DD引线602和(2)接地焊盘604与引线607和609之间。

图7包括部分完成的封装式电子设备700的俯视图，其中包括了封装基板610。在该实施例中，开关晶体管管芯224和244可分别物理耦接到中间基板724和744，其中每个中间基板都包含覆盖有导电层的绝缘基座。因此，由于中间基板724和744分别具有绝缘基座，开关晶体管管芯224和244的背面漏极触点分别与下面的封装焊盘603和604电绝缘。管芯224和244可分别沿着中间基板724和744暴露的顶部表面与导电层进行物理耦接和电连接。

对于高侧HEMT管芯222，漏极接合焊盘2222电连接到V_DD引线602，源极接合焊盘2224电连接到中间基板724的导电层，栅极接合焊盘2226和管芯222的管芯基板电连接到输出焊盘603。对于高侧开关晶体管224，背面漏极触点电连接到中间基板724的导电层，源极接合焊盘2244电连接到输出焊盘603和开氏引线608，栅极接合焊盘2246电连接到高侧驱动器引线606。对于低侧HEMT管芯242，漏极接合焊盘2422电连接到输出焊盘603，源极接合焊盘2424电连接到中间基板744的导电层，栅极接合焊盘2427和管芯242的管芯基板电连接到接地焊盘604。对于低侧开关晶体管244，背面漏极触点电连接到中间基板744的导电层，源极接合焊盘2444电连接到接地焊盘604和开氏引线609，栅极接合焊盘2447电连接到低侧驱动器引线607。

图8包括大体完成的封装式电子设备800的仰视图。如图7所示的部分完成的封装式电子设备700放到模具中，然后向模具中注入了塑性包封材料820。塑性包封材料包覆了封装基板610的两个侧面，但引线602和606到609以及封装焊盘603和604的某些部分没有被包覆。之后，用锯子切掉封装基板610延伸超出包封材料边缘的部分，以形成封装式电子设备800。封装式电子设备800随时可用于插座中，也可连接到电路或印刷线路板等。

在另一个实施例中，图7中的中间基板724和744可用图9中的封装焊盘924和944替代，图6和图7中的封装焊盘603和604的尺寸可减小，使图9中的封装焊盘903、904、924和944位于同一平面上。在一个具体实施例中，图9中的所有封装焊盘和引线都可来自同一张导电材料薄板。

在图9的实施例中，对于高侧HEMT管芯222，漏极接合焊盘2222电连接到V_DD引线602，源极接合焊盘2224电连接到封装焊盘924，栅极接合焊盘2226和管芯222的管芯基板电连接到输出焊盘903。对于高侧开关晶体管224，背面漏极触点电连接到封装焊盘924，源极接合焊盘2244电连接到输出焊盘903和开氏引线608，栅极接合焊盘2246电连接到高侧驱动器引线606。对于低侧HEMT管芯242，漏极接合焊盘2422电连接到输出焊盘903，源极接合焊盘2424电连接到封装焊盘944，栅极接合焊盘2427和管芯242的管芯基板电连接到接地焊盘904。对于低侧开关晶体管244，背面漏极触点电连接到封装焊盘944，源极接合焊盘2444电连接到接地焊盘904和开氏引线609，栅极接合焊盘2447电连接到低侧驱动器引线607。

在图7到图9所示的实施例中，到引线602和606到609的外部连接沿着封装式电子设备的同一外围侧面分布。在另一个实施例中，封装引线可以沿着不同的外围侧面分布。例如，V_DD引线602和低侧驱动器引线607及开氏引线609可从一个外围侧面延伸，而高侧驱动器引线606和开氏引线608可从另一个外围侧面延伸，如封装式电子设备的相对侧的外围侧面。参考图9，引线607和609与焊盘904和944的位置互换，以使得引线607和609沿着更靠近图9的顶部的外围侧面。管芯242和244以及它们在电子封装内的对应连接的位置可以调整，以便在不妨碍封装式电子设备内的其他连接的情况下进行适当的连接。例如，管芯244可旋转180°，移动到更靠近图9顶部的外围侧面的位置。管芯242可移动位置，让管芯242的中心更靠近焊盘904的中心。高侧HEMT管芯222的源极接合焊盘2224到焊盘924之间的连接可更靠近图9的顶部，低侧HEMT管芯242的漏极接合焊盘2424到接地焊盘903之间的连接可经过焊盘924的中心。另外，到V_DD引线602的外部连接可位于更靠近图9顶部的外围侧面，与图9的底部相对。

在如图10所示的又一个实施例中，开关晶体管管芯224和244可物理耦接到它们对应的HEMT管芯222和242。因此，不需要图7中的中间基板724和744，以及图9中的封装焊盘924和944。此外，封装焊盘1003和1004可比图6和图7所示的封装焊盘603和604小。通过将管芯堆叠在封装式电子设备1000内，其占地面积可以明显比封装式电子设备700和900的小。

在图10中，对于高侧HEMT管芯222，漏极接合焊盘2222电连接到V_DD引线602，源极接合焊盘2224沿着高侧开关晶体管管芯224的底部表面电连接到漏极触点，栅极接合焊盘2226和管芯222的管芯基板电连接到输出焊盘1003。对于高侧开关晶体管224，源极接合焊盘2244电连接到输出焊盘1003和开氏引线608，栅极接合焊盘2246电连接到高侧驱动器引线606。对于低侧HEMT管芯242，漏极接合焊盘2422电连接到输出焊盘1003，源极接合焊盘2424沿着低侧开关晶体管管芯244的底部表面电连接到漏极触点，栅极接合焊盘2427和管芯242的管芯基板电连接到接地焊盘1004。对于低侧开关晶体管244，源极接合焊盘2444电连接到接地焊盘1004和开氏引线609，栅极接合焊盘2447电连接到低侧驱动器引线607。

在又一个实施例中，不需要此前描述的任何实施例或所有实施例中的开氏连接。如果特定应用有需要或必要，可去除本文所述实施例中的开氏引线。

管芯的任何接合焊盘或管芯基板与封装基板的对应封装引线或焊盘之间的电连接，可由连接器实现。每个连接器都可采用多种形式中的任一种形式。连接器可以是导线、导电凸块、夹具、中介层等。在一个实施例中，可以在大电流连接中使用夹具，夹具对于这种连接非常有用。在另一个实施例中，接触管芯基板和封装焊盘的连接器可包括焊料或导电粘合剂，诸如导电环氧树脂等。

在另一个实施例中，半桥电路可以并联连接，诸如图11所示。电子设备1100可包含半桥电路1110、1120和1130，它们中的每一个都基本上与上文描述的半桥电路100(图1)相同。此类配置可容许独立控制电子设备内的不同半桥电路，从而在输出端子处提供不同的输出信号，并且容许仍为这些电路使用相同的电源轨(V_DD和接地)。

在另一个实施例中，二极管可实现为当用半桥电路执行切换操作时减少电压摆动。图12包括与图1的半桥电路100相似的半桥电路1200的示意图。在图12中，电路中添加了二极管1222和1244。二极管1222的阴极耦接到高侧HEMT 122的漏极，二极管1222的阳极耦接到输出端子103。二极管1244的阴极耦接到输出端子103，二极管1244的阳极耦接到低侧开关晶体管144的源极。在切换操作过程中，二极管1222和1244可帮助减少输出节点的振铃。

在如图13所示的又一个实施例中，可使用背对背晶体管来保护半桥电路的高侧和低侧的共源共栅电路。图13包括半桥电路1300的示意图，半桥电路1300包含二极管1322和1324以及二极管1342和1344，其中二极管1322和1324用于保护包括晶体管122和124的高侧共源共栅电路，二极管1342和1344用于保护包含晶体管142和144的低侧共源共栅电路。在一个实施例中，二极管1322的阴极耦接到高侧HEMT的漏极，二极管1322和1324的阳极相互耦接，二极管1324的阴极耦接到高侧开关晶体管的源极。在另一个实施例中，二极管1342的阴极耦接到低侧HEMT的漏极，二极管1342和1344的阳极相互耦接，二极管1344的阴极耦接到低侧开关晶体管的源极。二极管的击穿电压可小于它们对应的高侧和低侧共源共栅电路的漏极到源极击穿电压。

在又一个实施例中，可使用二极管的其他无源元件或布置以及此类其他元件来减少振铃、保护元件，或者降低本文所述的半桥电路的能量损耗。

本文所述的实施例优于传统电路和电子设备。HEMT 122和142的管芯基板电连接到开关晶体管124和144的源极。HEMT管芯222和242的管芯基板经由封装式电子设备内的封装焊盘电连接到开关晶体管管芯224和244的源极接合焊盘。HEMT 122和144的管芯基板连接到每个共源共栅内的对应开关晶体管的源极，用于降低动态R_DSON。

与只含有HEMT的半桥电路相比，开关晶体管支持更快执行切换操作。激活半桥电路内的每个共源共栅电路所需的栅极电压在5V到30V的范围内。在没有开关晶体管的情况下，只含有HEMT的电路需要远大于0V的电压，才能将HEMT晶体管去激活。

封装式电子设备被设计成允许高电流和低寄生电感和电容。管芯和引线的布置使得可以使用相对较短的连接器(例如，导线)。较短的连接器可帮助保持低电阻和低电感。使短距离的电压差维持在较低水平的封装基板的布置有助于减少电容耦接。因此，较低的电感特征可以实现较高的电流和较快的切换速度，以及较少的能量损耗。作为一种选项而加入开氏连接，以更准确地确定包含半桥电路的高侧和低侧共源共栅中开关晶体管源极上的电压。这个电压可用作高侧和低侧栅极驱动的基准电压。这样做有助于更精确地控制开关晶体管的接通和断开，以及减少封装中的寄生对栅极控制的影响。

许多不同的方面和实施例是可能的。那些方面和实施例中的一些在下文进行描述。在阅读本说明书后，技术人员将认识到，那些方面和实施例仅为示例性的，而不限制本实用新型的范围。实施例可根据如下所列的实施例中的任一个或多个。

实施例1。一种电路，所述电路包括：

第一HEMT，其包括漏极、源极、栅极和管芯基板；

第一晶体管，其包括漏极、源极和栅极；

第二HEMT，其包括漏极、源极、栅极和管芯基板；以及

第二晶体管，其包括漏极、源极和栅极，

其中：

第一HEMT的源极耦接到第一晶体管的漏极；

第一晶体管的源极耦接到第二HEMT的漏极、输出端子和第一HEMT的管芯基板；

第二HEMT的源极耦接到第二晶体管的漏极；以及

第二晶体管的源极耦接到第二HEMT的管芯基板。

实施例2。根据实施例1所述的电路，其中第一晶体管的栅极耦接到高侧栅极端子，第二晶体管的栅极耦接到低侧栅极端子。

实施例3。根据实施例1所述的电路，其中第一HEMT的漏极耦接到高侧电压源端子，第二晶体管的源极耦接到低侧电压源端子。

实施例4。根据实施例1所述的电路，其中第一HEMT的栅极耦接到第一晶体管的源极，第二HEMT的栅极耦接到第二晶体管的源极。

实施例5。根据实施例1所述的电路，其中第一晶体管和第二晶体管是Si MOSFET。

实施例6。根据实施例1所述的电路，其中：

第一HEMT和第一晶体管是同一管芯的元件；

第二HEMT和第二晶体管是同一管芯的元件；或者

第一HEMT、第一晶体管、第二HEMT和第二晶体管是同一管芯的元件。

实施例7。根据实施例1所述的电路，其中第一HEMT和第二HEMT以及第一晶体管和第二晶体管位于彼此不同的管芯上。

实施例8。根据实施例1所述的电路，其中第一晶体管和第二晶体管是增强型晶体管。

实施例9。一种封装式电子设备，所述封装式电子设备包括：

封装基板，其具有顶部、底部和侧围；

第一HEMT管芯，其位于封装基板上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘；以及

第二HEMT管芯，其位于封装基板上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，

其中：

与第一HEMT的漏极接合焊盘相比，封装基板的侧围更靠近第一HEMT的源极接合焊盘；

与第二HEMT的漏极接合焊盘相比，封装基板的侧围更靠近第二HEMT的源极接合焊盘。

实施例10。根据实施例10所述的封装式电子设备还包括位于封装基板上方的第一晶体管管芯，以及位于封装基板上方的第二晶体管管芯，其中第一晶体管的漏极耦接到第一HEMT的源极，第二HEMT的源极耦接到第二晶体管的漏极。

实施例11。根据实施例10所述的封装式电子设备，其中在所述封装式电子设备内，第一晶体管管芯的源极接合焊盘电连接到封装基板的第一输出引线；第二HEMT的漏极接合焊盘电连接到封装基板的第二输出引线，其中第二输出引线与第一输出引线是间隔开的。

实施例12。根据实施例10所述的封装式电子设备，其中第一晶体管、第二晶体管、或第一晶体管和第二晶体管中的每一个是场效应晶体管，并且所述场效应晶体管的漏极连接沿着它的对应管芯的一个表面，这个表面与它的对应管芯的另一表面相对，它的对应管芯具有第一晶体管的源极接合焊盘和栅极接合焊盘。

实施例13。根据实施例10所述的封装式电子设备，其中在所述封装式电子设备内，第二HEMT管芯的管芯基板电连接到封装基板的第一接地引线；第二晶体管的源极接合焊盘电连接到封装基板的第二接地引线，其中第二接地引线与所述第一接地引线是间隔开的。

实施例14。一种封装式电子设备，所述封装式电子设备包括：

封装基板，其具有顶部、底部和侧围，其中封装基板具有漏极、接地引线和输出引线，漏极引线沿着侧围分布，接地引线沿着底部分布，输出引线沿着底部分布；以及

半桥电路，其包括：

第一HEMT管芯，其位于封装基板上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘；

第一晶体管管芯，其位于封装基板上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘；

第二HEMT管芯，其位于封装基板上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘；以及

第二晶体管管芯，其位于封装基板上方并且具有漏极接合焊盘和源极接合焊盘，

其中：

第一HEMT的漏极接合焊盘电连接到封装基板的漏极引线；

第一晶体管的源极接合焊盘和第二HEMT的漏极接合焊盘电连接到封装基板的输出引线；并且

第二晶体管的源极电连接到封装基板的接地引线。

实施例15。根据实施例14所述的封装式电子设备，其中：

封装基板包括第一开氏引线和第二开氏引线；

第一晶体管的源极连接到封装基板的输出引线，以及单独连接到第一开氏引线；

第二晶体管的源极连接到封装基板的接地引线，以及单独连接到第二开氏引线。

实施例16。根据实施例15所述的封装式电子设备，其中：

封装基板包括第一栅极引线和第二栅极引线；

第一晶体管的栅极电连接到第一栅极引线；

第二晶体管的栅极电连接到第二栅极引线，并且

第一栅极引线、第二栅极引线、第一开氏引线和第二开氏引线沿着封装基板的侧围分布。

实施例17。根据实施例14所述的封装式电子设备，其中从仰视图看：

封装基板包括第一外围侧面和第二外围侧面，第二外围侧面与第一外围侧面相对；

与输出引线和接地引线中的每一个相比，第一外围侧面更靠近漏极引线；

与输出引线和漏极引线中的每一个相比，第二外围侧面更靠近源极引线；并且

输出引线设置在漏极引线与接地引线之间。

实施例18。根据实施例17所述的封装式电子设备，其中第一晶体管管芯安装在第一HEMT管芯的上方，第二晶体管管芯安装在第二HEMT管芯的上方。

实施例19。根据实施例14所述的封装式电子设备，其中第一晶体管管芯安装在封装基板的输出引线的上方并且与之电绝缘；第二晶体管管芯安装在封装基板的接地引线的上方并且与之电绝缘。

实施例20。根据实施例14所述的封装式电子设备，其中：

第一晶体管管芯安装在封装基板的第一导电区的上方；

第二晶体管管芯安装在封装基板的第二导电区的上方；并且

封装基板的第一导电区和第二导电区中的每一个都不电连接到封装基板的外部引线。

注意，并不需要上文在一般性说明或例子中所述的所有活动，某一具体活动的一部分可能不需要，并且除了所述的那些之外还可能执行一项或多项另外的活动。还有，列出的活动所按的顺序不一定是执行所述活动的顺序。

上文已经关于具体实施例描述了有益效果、其他优点和问题解决方案。然而，这些有益效果、优点、问题解决方案，以及可导致任何有益效果、优点或解决方案出现或变得更明显的任何特征都不应被解释为是任何或所有权利要求的关键、需要或必要特征。

本文描述的实施例的说明书和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般性理解。说明书和图示并非旨在用作对使用本文所述的结构或方法的设备及系统的所有要素和特征的穷尽性及全面性描述。本文为清楚起见而在单独实施例的背景下描述的某些特征也可以按组合方式在单个实施例中提供。反之，为了简便起见而在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合的方式提供。此外，对表示为范围的值的提及包括在该范围内的所有值。许多其他实施例仅对阅读了本说明书之后的技术人员可以是显而易见的。因此，本公开应当被看作是示例性的，而非限制性的。