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MOS管主流供應(yīng)商及主流廠商的封裝與改進(jìn)

h1654155971.7688 ? 來(lái)源:21ic電子網(wǎng) ? 2019-12-09 15:31 ? 次閱讀

01認(rèn)識(shí)功率器件

1.1 功率半導(dǎo)體器件在工業(yè) 、消費(fèi) 、軍事等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用 ,具有很高的戰(zhàn)略地位,下面我們從一張圖看功率器件的全貌:

1.2 功率半導(dǎo)體器件又可根據(jù)對(duì)電路信號(hào)的控程度分為全型 、半控型及不可;或按驅(qū)動(dòng)電路信號(hào) 性質(zhì)分為電壓驅(qū)動(dòng)型 、電流驅(qū)動(dòng)型等劃分類別 電流驅(qū)動(dòng)型等劃分類別 電流驅(qū)動(dòng)型等劃分類別 。


1.3 不同功率半導(dǎo)體器件 ,其承受電壓 、電流容量 、阻抗能力 、體積大小等特性也會(huì)不同 ,實(shí)際使用中 , 需要根據(jù)不同領(lǐng)域 、不同需求來(lái)選用合適的器件。


1.4 半導(dǎo)體行業(yè)從誕生至今 ,先后經(jīng)歷了三代材料的變更程 ,截至目前 ,功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域仍主要采 用以 Si 為代表的第一半導(dǎo)體材料 。


1.5 匯總下半控型和全控型功率器件的特性


02認(rèn)識(shí)MOSFET

2.1 MOS管具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好;制造工藝簡(jiǎn)單、輻射強(qiáng),因而通常被用于放大電路或開(kāi)關(guān)電路
(1)主要選型參數(shù):漏源電壓VDS(耐壓),ID 連續(xù)漏電流,RDS(on) 導(dǎo)通電阻,Ciss 輸入電容(結(jié)電容),品質(zhì)因數(shù)FOM=Ron * Qg等。
(2)根據(jù)不同的工藝又分為
Trench MOS:溝槽型MOS,主要低壓領(lǐng)域100V內(nèi); SGT (Split Gate)MOS:分裂柵MOS,主要中低壓領(lǐng)域200V內(nèi); SJ MOS:超結(jié)MOS,主要在高壓領(lǐng)域 600-800V;
開(kāi)關(guān)電源中,如漏極開(kāi)路電路,漏極原封不動(dòng)地接負(fù)載,叫開(kāi)路漏極,開(kāi)路漏極電路中不管負(fù)載接多高的電壓,都能夠接通和關(guān)斷負(fù)載電流。是理想的模擬開(kāi)關(guān)器件。這就是MOS管做開(kāi)關(guān)器件的原理(詳細(xì)請(qǐng)關(guān)注作者其他MOS詳解)。
2.2 從市場(chǎng)份額看,MOSFET幾乎都集中在國(guó)際大廠手中,其中英飛凌2015年收購(gòu)了IR(美國(guó)國(guó)際整流器公司)成為行業(yè)龍頭,安森美也在2016年9月完成對(duì)仙童半導(dǎo)體的收購(gòu)后,市占率躍升至第二,然后銷售排名分別是瑞薩東芝、萬(wàn)國(guó)、ST、威世、安世、美格納等等;
與活躍于中國(guó)大陸的國(guó)際廠商相比,國(guó)產(chǎn)企業(yè)優(yōu)勢(shì)不明顯,但這不能說(shuō)國(guó)產(chǎn)沒(méi)有機(jī)會(huì),中國(guó)大陸是世界上產(chǎn)業(yè)鏈最齊全的經(jīng)濟(jì)活躍區(qū),在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域活躍著一批本土制造企業(yè),目前已基本完成產(chǎn)業(yè)鏈布局,且處于快速發(fā)展中;特別是MOSFET領(lǐng)域,國(guó)產(chǎn)在中低壓領(lǐng)域替換進(jìn)口品牌潛力最大,且部分國(guó)產(chǎn)、如士蘭、華潤(rùn)微(中航)、吉林華微等都在努力進(jìn)入世界排名;
03主流MOS管品牌

3.1 MOS管分為幾大系列:美系、日系、韓系、臺(tái)系、國(guó)產(chǎn)。

美系:英飛凌、IR,仙童,安森美,ST,TIPI,AOS美國(guó)萬(wàn)代半導(dǎo)體等; 日系:東芝,瑞薩,ROHM羅姆等; 韓系:美格納,KEC,AUK,森名浩,信安,KIA 國(guó)產(chǎn)臺(tái)系:ANPEC,CET,友順UTC

國(guó)產(chǎn):吉林華微電子股份有限公司,揚(yáng)州揚(yáng)杰電子科技股份有限公司,

杭州士蘭微電子股份有限公司,華潤(rùn)微電子(重慶)有限公司,無(wú)錫新潔能,西安后裔,深圳銳俊半導(dǎo)體,無(wú)錫華潤(rùn)華晶微電子有限公司,江蘇東晨電子科技有限公司(前身東光微),東微半導(dǎo)體,威兆半導(dǎo)體,蘇州硅能,無(wú)錫市芯途半導(dǎo)體有限公司

04

MOS管封裝分類

按照安裝在PCB板上的方式來(lái)劃分,MOS管封裝主要有兩大類:插入式(Through Hole)和表面貼裝式(Surface Mount)。

插入式就是MOSFET的管腳穿過(guò)PCB板的安裝孔并焊接在PCB板上。常見(jiàn)的插入式封裝有:雙列直插式封裝(DIP)、晶體管外形封裝(TO)、插針網(wǎng)格陣列封裝(PGA)三種樣式。

插入式封裝

表面貼裝則是MOSFET的管腳及散熱法蘭焊接在PCB板表面的焊盤上。典型表面貼裝式封裝有:晶體管外形(D-PAK)、小外形晶體管(SOT)、小外形封裝(SOP)、方形扁平式封裝(QFP)、塑封有引線芯片載體(PLCC)等。

表面貼裝式封裝

隨著技術(shù)的發(fā)展,目前主板、顯卡等的PCB板采用直插式封裝方式的越來(lái)越少,更多地選用了表面貼裝式封裝方式。

1、雙列直插式封裝(DIP)

DIP封裝有兩排引腳,需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上,其派生方式為SDIP(Shrink DIP),即緊縮雙入線封裝,較DIP的針腳密度高6倍。

DIP封裝結(jié)構(gòu)形式有:多層陶瓷雙列直插式DIP、單層陶瓷雙列直插式DIP、引線框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式、塑料包封結(jié)構(gòu)式、陶瓷低熔玻璃封裝式)等。DIP封裝的特點(diǎn)是可以很方便地實(shí)現(xiàn)PCB板的穿孔焊接,和主板有很好的兼容性。

但由于其封裝面積和厚度都比較大,而且引腳在插拔過(guò)程中很容易被損壞,可靠性較差;同時(shí)由于受工藝的影響,引腳一般都不超過(guò)100個(gè),因此在電子產(chǎn)業(yè)高度集成化過(guò)程中,DIP封裝逐漸退出了歷史舞臺(tái)。

2、晶體管外形封裝(TO)

屬于早期的封裝規(guī)格,例如TO-3P、TO-247、TO-92、TO-92L、TO-220、TO-220F、TO-251等都是插入式封裝設(shè)計(jì)。

TO-3P/247:是中高壓、大電流MOS管常用的封裝形式,產(chǎn)品具有耐壓高、抗擊穿能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

TO-220/220F:TO-220F是全塑封裝,裝到散熱器上時(shí)不必加絕緣墊;TO-220帶金屬片與中間腳相連,裝散熱器時(shí)要加絕緣墊。這兩種封裝樣式的MOS管外觀差不多,可以互換使用。

TO-251:該封裝產(chǎn)品主要是為了降低成本和縮小產(chǎn)品體積,主要應(yīng)用于中壓大電流60A以下、高壓7N以下環(huán)境中。

TO-92:該封裝只有低壓MOS管(電流10A以下、耐壓值60V以下)和高壓1N60/65在采用,目的是降低成本。

近年來(lái),由于插入式封裝工藝焊接成本高、散熱性能也不如貼片式產(chǎn)品,使得表面貼裝市場(chǎng)需求量不斷增大,也使得TO封裝發(fā)展到表面貼裝式封裝。TO-252(又稱之為D-PAK)和TO-263(D2PAK)就是表面貼裝封裝。

TO封裝產(chǎn)品外觀

TO252/D-PAK是一種塑封貼片封裝,常用于功率晶體管、穩(wěn)壓芯片的封裝,是目前主流封裝之一。

采用該封裝方式的MOSFET有3個(gè)電極,柵極(G)、漏極(D)、源極(S)。

其中漏極(D)的引腳被剪斷不用,而是使用背面的散熱板作漏極(D),直接焊接在PCB上,一方面用于輸出大電流,一方面通過(guò)PCB散熱;所以PCB的D-PAK焊盤有三處,漏極(D)焊盤較大。其封裝規(guī)范如下:

TO-252/D-PAK封裝尺寸規(guī)格

TO-263是TO-220的一個(gè)變種,主要是為了提高生產(chǎn)效率和散熱而設(shè)計(jì),支持極高的電流和電壓,在150A以下、30V以上的中壓大電流MOS管中較為多見(jiàn)。

除了D2PAK(TO-263AB)之外,還包括TO263-2、TO263-3、TO263-5、TO263-7等樣式,與TO-263為從屬關(guān)系,主要是引出腳數(shù)量和距離不同。

TO-263/D2PAK封裝尺寸規(guī)格

3、插針網(wǎng)格陣列封裝(PGA)

PGA(Pin Grid Array Package)芯片內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針,每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列,根據(jù)管腳數(shù)目的多少,可以圍成2~5圈。安裝時(shí),將芯片插入專門的PGA插座即可,具有插拔方便且可靠性高的優(yōu)勢(shì),能適應(yīng)更高的頻率。

PGA封裝樣式

其芯片基板多數(shù)為陶瓷材質(zhì),也有部分采用特制的塑料樹(shù)脂來(lái)做基板,在工藝上,引腳中心距通常為2.54mm,引腳數(shù)從64到447不等。

這種封裝的特點(diǎn)是,封裝面積(體積)越小,能夠承受的功耗(性能)就越低,反之則越高。這種封裝形式芯片在早期比較多見(jiàn),且多用于CPU等大功耗產(chǎn)品的封裝,如英特爾的80486、Pentium均采用此封裝樣式;不大為MOS管廠家所采納。

4、小外形晶體管封裝(SOT)

SOT(Small Out-Line Transistor)是貼片型小功率晶體管封裝,主要有SOT23、SOT89、SOT143、SOT25(即SOT23-5)等,又衍生出SOT323、SOT363/SOT26(即SOT23-6)等類型,體積比TO封裝小。

SOT封裝類型

SOT23是常用的三極管封裝形式,有3條翼形引腳,分別為集電極、發(fā)射極和基極,分別列于元件長(zhǎng)邊兩側(cè),其中,發(fā)射極和基極在同一側(cè),常見(jiàn)于小功率晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管和帶電阻網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合晶體管,強(qiáng)度好,但可焊性差,外形如下圖(a)所示。

SOT89具有3條短引腳,分布在晶體管的一側(cè),另外一側(cè)為金屬散熱片,與基極相連,以增加散熱能力,常見(jiàn)于硅功率表面組裝晶體管,適用于較高功率的場(chǎng)合,外形如下圖(b)所示。

SOT143具有4條翼形短引腳,從兩側(cè)引出,引腳中寬度偏大的一端為集電極,這類封裝常見(jiàn)于高頻晶體管,外形如下圖(c)所示。

SOT252屬于大功率晶體管,3條引腳從一側(cè)引出,中間一條引腳較短,為集電極,與另一端較大的引腳相連,該引腳為散熱作用的銅片,外形如下圖(d)所示。

常見(jiàn)SOT封裝外形比較

主板上常用四端引腳的SOT-89 MOSFET。其規(guī)格尺寸如下:

SOT-89 MOSFET尺寸規(guī)格(單位:mm)

5、小外形封裝(SOP)

SOP(Small Out-Line Package)是表面貼裝型封裝之一,也稱之為SOL或DFP,引腳從封裝兩側(cè)引出呈海鷗翼狀(L字形)。材料有塑料和陶瓷兩種。

SOP封裝標(biāo)準(zhǔn)有SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等,SOP后面的數(shù)字表示引腳數(shù)。MOSFET的SOP封裝多數(shù)采用SOP-8規(guī)格,業(yè)界往往把“P”省略,簡(jiǎn)寫為SO(Small Out-Line)。

SOP-8封裝尺寸

SO-8為PHILIP公司率先開(kāi)發(fā),采用塑料封裝,沒(méi)有散熱底板,散熱不良,一般用于小功率MOSFET。

后逐漸派生出TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格;其中TSOP和TSSOP常用于MOSFET封裝。

常用于MOS管的SOP派生規(guī)格

6、方形扁平式封裝(QFP)

QFP(Plastic Quad Flat Package)封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細(xì),一般在大規(guī)模或超大型集成電路中采用,其引腳數(shù)一般在100個(gè)以上。

用這種形式封裝的芯片必須采用SMT表面安裝技術(shù)將芯片與主板焊接起來(lái)。該封裝方式具有四大特點(diǎn):

①適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線;

②適合高頻使用;

③操作方便,可靠性高;

④芯片面積與封裝面積之間的比值較小。

與PGA封裝方式一樣,該封裝方式將芯片包裹在塑封體內(nèi),無(wú)法將芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量及時(shí)導(dǎo)出,制約了MOSFET性能的提升;而且塑封本身增加了器件尺寸,不符合半導(dǎo)體向輕、薄、短、小方向發(fā)展的要求;另外,此類封裝方式是基于單顆芯片進(jìn)行,存在生產(chǎn)效率低、封裝成本高的問(wèn)題。

因此,QFP更適于微處理器/門陳列等數(shù)字邏輯LSI電路采用,也適于VTR信號(hào)處理、音響信號(hào)處理等模擬LSI電路產(chǎn)品封裝。

7、四邊無(wú)引線扁平封裝(QFN)

QFN(Quad Flat Non-leaded package)封裝四邊配置有電極接點(diǎn),由于無(wú)引線,貼裝表現(xiàn)出面積比QFP小、高度比QFP低的特點(diǎn);其中陶瓷QFN也稱為L(zhǎng)CC(Leadless Chip Carriers),采用玻璃環(huán)氧樹(shù)脂印刷基板基材的低成本塑料QFN則稱為塑料LCC、PCLC、P-LCC等。

是一種焊盤尺寸小、體積小、以塑料作為密封材料的新興表面貼裝芯片封裝技術(shù)。

QFN主要用于集成電路封裝,MOSFET不會(huì)采用。不過(guò)因Intel提出整合驅(qū)動(dòng)與MOSFET方案,而推出了采用QFN-56封裝(“56”指芯片背面有56個(gè)連接Pin)的DrMOS。

需要說(shuō)明的是,QFN封裝與超薄小外形封裝(TSSOP)具有相同的外引線配置,而其尺寸卻比TSSOP的小62%。根據(jù)QFN建模數(shù)據(jù),其熱性能比TSSOP封裝提高了55%,電性能(電感和電容)比TSSOP封裝分別提高了60%和30%。最大的缺點(diǎn)則是返修難度高。

采用QFN-56封裝的DrMOS

傳統(tǒng)的分立式DC/DC降壓開(kāi)關(guān)電源無(wú)法滿足對(duì)更高功耗密度的要求,也不能解決高開(kāi)關(guān)頻率下的寄生參數(shù)影響問(wèn)題。

隨著技術(shù)的革新與進(jìn)步,把驅(qū)動(dòng)器和MOSFET整合在一起,構(gòu)建多芯片模塊已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí),這種整合方式同時(shí)可以節(jié)省相當(dāng)可觀的空間從而提升功耗密度,通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)器和MOS管的優(yōu)化提高電能效率和優(yōu)質(zhì)DC電流,這就是整合驅(qū)動(dòng)IC的DrMOS。

瑞薩第2代DrMOS

經(jīng)過(guò)QFN-56無(wú)腳封裝,讓DrMOS熱阻抗很低;借助內(nèi)部引線鍵合以及銅夾帶設(shè)計(jì),可最大程度減少外部PCB布線,從而降低電感和電阻。

另外,采用的深溝道硅(trench silicon)MOSFET工藝,還能顯著降低傳導(dǎo)、開(kāi)關(guān)和柵極電荷損耗;并能兼容多種控制器,可實(shí)現(xiàn)不同的工作模式,支持主動(dòng)相變換模式APS(Auto Phase Switching)。

除了QFN封裝外,雙邊扁平無(wú)引腳封裝(DFN)也是一種新的電子封裝工藝,在安森美的各種元器件中得到了廣泛采用,與QFN相比,DFN少了兩邊的引出電極。

8、塑封有引線芯片載體(PLCC)

PLCC(Plastic Quad Flat Package)外形呈正方形,尺寸比DIP封裝小得多,有32個(gè)引腳,四周都有管腳,引腳從封裝的四個(gè)側(cè)面引出,呈丁字形,是塑料制品。

其引腳中心距1.27mm,引腳數(shù)從18到84不等,J形引腳不易變形,比QFP容易操作,但焊接后的外觀檢查較為困難。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線,具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

PLCC封裝是比較常見(jiàn),用于邏輯LSI、DLD(或程邏輯器件)等電路,主板BIOS常采用的這種封裝形式,不過(guò)目前在MOS管中較少見(jiàn)。

PLCC封裝樣式

主流企業(yè)的封裝與改進(jìn)

由于CPU的低電壓、大電流的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)MOSFET提出輸出電流大,導(dǎo)通電阻低,發(fā)熱量低散熱快,體積小的要求。MOSFET廠商除了改進(jìn)芯片生產(chǎn)技術(shù)和工藝外,也不斷改進(jìn)封裝技術(shù),在與標(biāo)準(zhǔn)外形規(guī)格兼容的基礎(chǔ)上,提出新的封裝外形,并為自己研發(fā)的新封裝注冊(cè)商標(biāo)名稱。

1、瑞薩(RENESAS)WPAK、LFPAK和LFPAK-I封裝

WPAK是瑞薩開(kāi)發(fā)的一種高熱輻射封裝,通過(guò)仿D-PAK封裝那樣把芯片散熱板焊接在主板上,通過(guò)主板散熱,使小形封裝的WPAK也可以達(dá)到D-PAK的輸出電流。WPAK-D2封裝了高/低2顆MOSFET,減小布線電感。

瑞薩WPAK封裝尺寸

LFPAK和LFPAK-I是瑞薩開(kāi)發(fā)的另外2種與SO-8兼容的小形封裝。LFPAK類似D-PAK,但比D-PAK體積小。LFPAK-i是將散熱板向上,通過(guò)散熱片散熱。

瑞薩LFPAK和LFPAK-I封裝

2、威世(Vishay)Power-PAK和Polar-PAK封裝

Power-PAK是威世公司注冊(cè)的MOSFET封裝名稱。Power-PAK包括有Power-PAK1212-8、Power-PAK SO-8兩種規(guī)格。

威世Power-PAK1212-8封裝

威世Power-PAK SO-8封裝

Polar PAK是雙面散熱的小形封裝,也是威世核心封裝技術(shù)之一。Polar PAK與普通的so-8封裝相同,其在封裝的上、下兩面均設(shè)計(jì)了散熱點(diǎn),封裝內(nèi)部不易蓄熱,能夠?qū)⒐ぷ麟娏鞯碾娏髅芏忍岣咧罶O-8的2倍。目前威世已向意法半導(dǎo)體公司提供Polar PAK技術(shù)授權(quán)。

威世Polar PAK封裝

3、安森美(Onsemi)SO-8和WDFN8扁平引腳(Flat Lead)封裝

安美森半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)了2種扁平引腳的MOSFET,其中SO-8兼容的扁平引腳被很多板卡采用。安森美新近推出的NVMx和NVTx功率MOSFET就采用了緊湊型DFN5(SO-8FL)和WDFN8封裝,可最大限度地降低導(dǎo)通損耗,另外還具有低QG和電容,可將驅(qū)動(dòng)器損耗降到最低的特性。

安森美SO-8扁平引腳封裝

安森美WDFN8封裝

4、恩智浦(NXP)LFPAK和QLPAK封裝

恩智浦(原Philps)對(duì)SO-8封裝技術(shù)改進(jìn)為L(zhǎng)FPAK和QLPAK。其中LFPAK被認(rèn)為是世界上高度可靠的功率SO-8封裝;而QLPAK具有體積小、散熱效率更高的特點(diǎn),與普通SO-8相比,QLPAK占用PCB板的面積為6*5mm,同時(shí)熱阻為1.5k/W。

恩智浦LFPAK封裝

恩智浦QLPAK封裝

5、意法(ST)半導(dǎo)體PowerSO-8封裝

意法半導(dǎo)體功率MOSFET芯片封裝技術(shù)有SO-8、PowerSO-8、PowerFLAT、DirectFET、PolarPAK等,其中PowerSO-8正是SO-8的改進(jìn)版,此外還有PowerSO-10、PowerSO-20、TO-220FP、H2PAK-2等封裝。

意法半導(dǎo)體Power SO-8封裝

6、飛兆(Fairchild)半導(dǎo)體Power 56封裝

Power 56是Farichild的專用稱呼,正式名稱為DFN 5×6。其封裝面積跟常用的TSOP-8不相上下,而薄型封裝又節(jié)約元件凈空高度,底部Thermal-Pad設(shè)計(jì)降低了熱阻,因此很多功率器件廠商都部署了DFN 5×6。

Fairchild Power 56封裝

7、國(guó)際整流器(IR)Direct FET封裝

Direct FET能在SO-8或更小占位面積上,提供高效的上部散熱,適用于計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、電信和消費(fèi)電子設(shè)備的AC-DC及DC-DC功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用。與標(biāo)準(zhǔn)塑料分立封裝相比,DirectFET的金屬罐構(gòu)造具有雙面散熱功能,因而可有效將高頻DC-DC降壓式轉(zhuǎn)換器的電流處理能力增加一倍。

Direct FET封裝屬于反裝型,漏極(D)的散熱板朝上,并覆蓋金屬外殼,通過(guò)金屬外殼散熱。Direct FET封裝極大地改善了散熱,并且占用空間更小,散熱良好。

國(guó)際整流器Direct FET封裝

IR Direct FET封裝系列部分產(chǎn)品規(guī)格

內(nèi)部封裝改進(jìn)方向

除了外部封裝,基于電子制造對(duì)MOS管的需求的變化,內(nèi)部封裝技術(shù)也在不斷得到改進(jìn),這主要從三個(gè)方面進(jìn)行:改進(jìn)封裝內(nèi)部的互連技術(shù)、增加漏極散熱板、改變散熱的熱傳導(dǎo)方向。

1、封裝內(nèi)部的互連技術(shù)

TO、D-PAK、SOT、SOP等采用焊線式的內(nèi)部互連封裝技術(shù),當(dāng)CPU或GPU供電發(fā)展到低電壓、大電流時(shí)代,焊線式的SO-8封裝就受到了封裝電阻、封裝電感、PN結(jié)到PCB和外殼熱阻等因素的限制。

SO-8內(nèi)部封裝結(jié)構(gòu)

這四種限制對(duì)其電學(xué)和熱學(xué)性能有著極大的影響。隨著電流密度的提高,MOSFET廠商在采用SO-8尺寸規(guī)格時(shí),同步對(duì)焊線互連形式進(jìn)行了改進(jìn),用金屬帶、或金屬夾板代替焊線,以降低封裝電阻、電感和熱阻。

標(biāo)準(zhǔn)型SO-8與無(wú)導(dǎo)線SO-8封裝對(duì)比

國(guó)際整流器(IR)的改進(jìn)技術(shù)稱之為Copper Strap;威世(Vishay)稱之為Power Connect技術(shù);飛兆半導(dǎo)體則叫做Wireless Package。新技術(shù)采用銅帶取代焊線后,熱阻降低了10-20%,源極至封裝的電阻降低了61%。

國(guó)際整流器的Copper Strap技術(shù)

威世的Power Connect技術(shù)

飛兆半導(dǎo)體的Wirless Package技術(shù)

2、增加漏極散熱板

標(biāo)準(zhǔn)的SO-8封裝采用塑料將芯片包圍,低熱阻的熱傳導(dǎo)通路只是芯片到PCB的引腳。而底部緊貼PCB的塑料外殼是熱的不良導(dǎo)體,故而影響了漏極的散熱。

技術(shù)改進(jìn)就是要除去引線框下方的塑封化合物,方法是讓引線框金屬結(jié)構(gòu)直接或加一層金屬板與PCB接觸,并焊接到PCB焊盤上,這樣就提供了更多的散熱接觸面積,把熱量從芯片上帶走;同時(shí)也可以制成更薄的器件。

威世Power-PAK技術(shù)

威世的Power-PAK、法意半導(dǎo)體的Power SO-8、安美森半導(dǎo)體的SO-8 Flat Lead、瑞薩的WPAK/LFPAK、飛兆半導(dǎo)體的Power 56和Bottomless Package都采用了此散熱技術(shù)。

3、改變散熱的熱傳導(dǎo)方向

Power-PAK的封裝雖然顯著減小了芯片到PCB的熱阻,但當(dāng)電流需求繼續(xù)增大時(shí),PCB同時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱飽和現(xiàn)象。所以散熱技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)就是改變散熱方向,讓芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱器而不是PCB。

瑞薩LFPAK-i封裝

瑞薩的LFPAK-I封裝、國(guó)際整流器的Direct FET封裝均是這種散熱技術(shù)的典型代表。

總結(jié)

未來(lái),隨著電子制造業(yè)繼續(xù)朝著超薄、小型化、低電壓、大電流方向的發(fā)展,MOS管的外形及內(nèi)部封裝結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之改變,以更好適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展需求。另外,為降低電子制造商的選用門檻,MOS管向模塊化、系統(tǒng)級(jí)封裝方向發(fā)展的趨勢(shì)也將越來(lái)越明顯,產(chǎn)品將從性能、成本等多維度協(xié)調(diào)發(fā)展。

而封裝作為MOS管選型的重要參考因素之一,不同的電子產(chǎn)品有不同的電性要求,不同的安裝環(huán)境也需要匹配的尺寸規(guī)格來(lái)滿足。實(shí)際選用中,應(yīng)在大原則下,根據(jù)實(shí)際需求情況來(lái)做抉擇。

有些電子系統(tǒng)受制于PCB的尺寸和內(nèi)部的高度,如通信系統(tǒng)的模塊電源由于高度的限制通常采用DFN5*6、DFN3*3的封裝;在有些ACDC的電源中,使用超薄設(shè)計(jì)或由于外殼的限制,適于裝配TO220封裝的功率MOS管,此時(shí)引腳可直接插到根部,而不適于使用TO247封裝的產(chǎn)品;也有些超薄設(shè)計(jì)需要將器件管腳折彎平放,這會(huì)加大MOS管選用的復(fù)雜度。

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原文標(biāo)題:一文看懂MOS管主流供應(yīng)商及主流廠商的封裝與改進(jìn)

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