装置和制造开关电容器电路的方法与流程

本公开内容总体上涉及功率电子器件。更具体地，本公开内容涉及功率转换器。

背景技术：

1、现代中央处理单元(cpu)发展为提供更高的计算性能，例如人工智能(ai)处理和云计算应用，这导致对来自电力供应装置的功率需求逐步增加。因此，电力供应装置中的功率转换器可能会占据相当大的空间以满足cpu日益增长的电流要求。因此，在满足增加的电流和空间要求的同时设计紧凑且高密度的功率转换器以减少所需的电路面积已成为本领域的挑战。

技术实现思路

1、本公开内容的实施方式提供了一种装置。该装置包括第一器件层、第二器件层、以及设置在第一器件层与第二器件层之间的第三器件层，第一器件层包括第一开关，第二器件层包括第二开关。第三器件层包括第一电容器。第一开关和第二开关与第一电容器互连以形成开关电容器电路。开关电容器电路被配置成响应于第一开关和第二开关的切换而在至少两个状态之间转变。

2、本公开内容的实施方式提供了一种装置。该装置包括单元和相器件单元。单元中的每个单元包括电容器和第一开关。相器件单元包括第二开关。单元竖直地堆叠在相器件单元上。每个单元中的电容器和第一开关与第二开关互连以形成开关电容器电路。开关电容器电路被配置成响应于每个单元中的第一开关和第二开关的切换而在至少两个状态之间转变。

3、本公开内容的实施方式提供了一种制造开关电容器电路的方法。该方法包括：提供第一器件层；在第一器件层上设置第三器件层；将第三器件层内的第一电容器与第一器件层内的第一开关互连；在第三器件层上设置第二器件层；以及将第二器件层内的第二开关与第一电容器互连。

4、本公开内容的实施方式提供了一种制造开关电容器电路的方法。该方法包括：提供相器件单元，相器件单元包括开关电容器电路的相开关；以及在相器件单元上方竖直地堆叠单元，单元中的每个单元包括电容器和堆叠开关。单元中的每个单元的电容器和堆叠开关与相开关互连。

5、所公开的实施方式的附加特征和优点将在以下描述中进行部分阐述，并且部分将根据所述描述变得明显，或者可以通过实施方式的实践来了解。所公开的实施方式的特征和优点可以通过权利要求中阐述的元件和组合来实现和获得。

技术特征：

1.一种装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个第一开关是经由多个dc节点耦接至所述多个第一电容器的正极端子的堆叠开关；并且

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一相节点耦接至所述多个第一电容器的第一子集的负极端子，并且所述第二相节点耦接至所述多个第一电容器的第二子集的负极端子。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述多个第一电容器的正极端子耦接至位于所述第三器件层的第一表面上的相应接触部，并且所述多个第一电容器的负极端子耦接至位于所述第三器件层的与所述第一表面相反的第二表面上的相应接触部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述多个第一电容器是多层陶瓷电容器。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述多层陶瓷电容器嵌入在基板中，每个多层陶瓷电容器的长边基本上垂直于所述第三器件层的顶表面。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述多层陶瓷电容器嵌入在基板中，每个多层陶瓷电容器的长边基本上平行于所述第三器件层的顶表面。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述多层陶瓷电容器竖直地嵌入在模制化合物材料中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中，所述多个第一开关、所述多个第二开关和所述多个第一电容器中的一者或更多者利用模制互连基板来嵌入。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述第三器件层还包括与所述多个第一电容器中的一个或更多个第一电容器耦接以形成谐振开关电容器转换器或多电平转换器的电感器。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，还包括：

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述装置包括彼此竖直地堆叠的多个子结构，每个子结构与所述开关电容器电路的相应相相关联并且包括所述第一器件层、所述第二器件层和所述第三器件层。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述多个子结构形成具有n相的多相开关电容器电路，所述n相彼此异相360/n度，n为大于1的任何整数。

15.一种装置，包括：

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述多个单元包括竖直地交替堆叠的两个单元组，其中，在一个单元组中，所述电容器在所述开关电容器电路的第一相节点处耦接至所述多个第二开关的第一子集，并且在另一单元组中，所述电容器在所述开关电容器电路的第二相节点处耦接至所述多个第二开关的第二子集。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，在所述开关电容器电路的第一状态期间，所述一个单元组中的每个第一开关导通并且所述另一单元组中的每个第一开关关断；并且

18.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其中，每个单元包括：

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述开关电容器电路的第一相节点电耦接至所述顶部接触部中的一个和所述底部接触部中的一个，并且所述开关电容器电路的第二相节点电耦接至所述顶部接触部中的另一个和所述底部接触部中的另一个。

20.根据权利要求18或权利要求19所述的装置，其中，每个单元的每个第一开关包括场效应晶体管，所述场效应晶体管具有分别耦接至所述单元的所述顶部接触部中的一个和所述底部接触部中的一个的源极端子和漏极端子。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，在每个单元中，所述电容器耦接在所述场效应晶体管的源极端子与所述开关电容器电路的第一相节点或第二相节点中的一个之间。

22.根据权利要求15至21中任一项所述的装置，其中，所述单元中的至少一个包括与所述多个第二开关互连以形成所述开关电容器电路的多个电容器和多个第一开关。

23.根据权利要求15至22中任一项所述的装置，其中，所述单元中的至少一个还包括电感器。

24.一种制造开关电容器电路的方法，包括：

25.根据权利要求24所述的方法，还包括：

26.根据权利要求24或权利要求25所述的方法，还包括：

27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，还包括：

28.根据权利要求24至27中任一项所述的方法，还包括：

29.根据权利要求24至27中任一项所述的方法，还包括：

30.根据权利要求24至29中任一项所述的方法，还包括：

31.根据权利要求24至30中任一项所述的方法，还包括：

32.一种制造开关电容器电路的方法，包括：

33.根据权利要求32所述的方法，其中，堆叠所述多个单元包括：

34.根据权利要求32或33所述的方法，其中，堆叠所述多个单元包括：

35.根据权利要求34所述的方法，其中，在每个单元中，所述电容器耦接在相应的底部接触部与顶部接触部之间。

36.根据权利要求34或35所述的方法，其中，在每个单元中，所述堆叠开关耦接在相应的底部接触部与顶部接触部之间。

技术总结
所公开的实施方式可以包括装置，该装置包括第一器件层、第二器件层以及设置在第一器件层与第二器件层之间的第三器件层，第一器件层包括第一开关，第二器件层包括第二开关。第三器件层包括第一电容器。第一开关和第二开关与第一电容器互连以形成开关电容器电路。开关电容器电路被配置成响应于第一开关和第二开关的切换而在至少两个状态之间转变。

技术研发人员：大卫·朱利亚诺
受保护的技术使用者：株式会社村田制作所
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10