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為了提供更多的功能，芯片變得越來(lái)越大，但是相反，封裝卻被要求以更小的尺寸來(lái)容納這些更大尺寸的裸片。這就不可避免地要求，新的候選封裝技術(shù)既能提高系統(tǒng)效率又能降低制造成本。 封裝創(chuàng)新涉及的領(lǐng)域包括更廣泛的額定電流和額定電壓、散熱及故障保護(hù)機(jī)制等。本文列出了工程師在為半導(dǎo)體器件評(píng)估封裝技術(shù)特性時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。 我們從最通常的疑惑開(kāi)始：小型的封裝尺寸。 1. 更小的封裝尺寸現(xiàn)在，我們希望IC封裝能夠節(jié)省電路板空間，幫助實(shí)現(xiàn)更堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，并通過(guò)省去一些外部元器件來(lái)降低PCB的組裝成本。因此，業(yè)界正在對(duì)諸如D2PAK 7的IC封裝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以期以相同的尺寸和引出線容納面積增加高達(dá)20%的裸片。 新的封裝設(shè)計(jì)還提供了可互換引出線選擇，從而最大限度地利用尺寸，并提供更大的設(shè)計(jì)靈活性。然后是直插或曲插引腳式封裝，這有助于優(yōu)化電路板空間和所需的引腳分離。 業(yè)界也正在開(kāi)發(fā)一些閾值電壓在邏輯電平、面向電池供電設(shè)計(jì)的新封裝，這樣的封裝使微控制器可以直接驅(qū)動(dòng)諸如MOSFET的功率器件。此舉也相應(yīng)節(jié)省了電路板空間。 2. 功率密度電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、太陽(yáng)能逆變器和電源等等產(chǎn)品對(duì)功率芯片和模塊的需求在不斷增長(zhǎng)，這拉動(dòng)了在不增加封裝尺寸的條件下對(duì)更高功率密度的需求。 設(shè)計(jì)師如何在保持封裝魯棒性和可靠性的同時(shí)，提高功率密度？首先，封裝可以采用更大的引線框架面積，從而可以容納諸如IGBT的更大的功率芯片。這也實(shí)現(xiàn)了較低的封裝熱阻，而有利于改善散熱。 以意法半導(dǎo)體（ST）的新系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）PWD13F60為例，它將4個(gè)功率MOSFET集成在了比同類(lèi)電路小60%的封裝內(nèi)。PWD13F60封裝集成了面向功率MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)器、面向上側(cè)驅(qū)動(dòng)的自舉二極管、交叉?zhèn)鲗?dǎo)保護(hù)和欠壓鎖定。 3. 散熱效率由于像IGBT這樣的器件工作在較低溫度可減小器件上的應(yīng)力，因此封裝的散熱性能與其可靠性存在內(nèi)在聯(lián)系。由于溫度較低所需的散熱器尺寸就不大，因此散熱特性也會(huì)影響散熱器大小。此外，冷卻要求的降低也為設(shè)計(jì)者在增加功率密度方面留有更大余地。 4. 散熱用于在封裝內(nèi)部產(chǎn)生隔離的常規(guī)方法通常既昂貴又難以處理。而且，它們遠(yuǎn)不足以管理IGBT等高功率密度器件的散熱。 5. 開(kāi)關(guān)損耗特別是對(duì)像工業(yè)驅(qū)動(dòng)器等器件中工作頻率高達(dá)20kHz的硬開(kāi)關(guān)電路，為提高封裝效率，減少開(kāi)關(guān)損耗勢(shì)在必行。此外，可靠的開(kāi)關(guān)和低EMI增強(qiáng)了小功率應(yīng)用中的無(wú)散熱器工作。 若是想要尋找或入手IC元器件，可首選深圳市梅峰電子科技，是一家專(zhuān)業(yè)代理、分銷(xiāo)世界名牌IC（集成電路）的科技公司。十多年來(lái)主要經(jīng)營(yíng)JRC、MAXIM 、ISD、APLUS、IMP、ALLIACE 等世界名牌IC（集成電路）,專(zhuān)業(yè)為客戶(hù)提供錄音、燒錄、編程、設(shè)計(jì)、掩膜等全套服務(wù)。經(jīng)營(yíng)集成電路產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)、軍工等電子產(chǎn)品領(lǐng)域。 此文章轉(zhuǎn)載于《EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)》2018年3月刊，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本人馬上刪除。 |
