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功率半导体封装技术的发展趋势

每一代新型电子应用都要求电源管理系统有更高的性能。在信息技术和便携式产品市场上，这一趋势尤为明显。直到最近，硅技术一直都是改进电源管理系统就是冷热冲击实验机平常保护保养的要求和原则与保护保养方法性能的最重要因素。然而，硅技术的进步现在受到封装性能提高的限制。为了实现明显的改进，必须提高功率半导体封装技术。下面将对功率封装技术改进的3种途径进行讨论。

提高芯片面积与占用面积之比

在PDA和移动等便携式应用中，尺寸是关键因素，因此，芯片与占用面积之比是功率器件的最重要因素。增稠剂在传统的SMT封装（如TSOP－6、SOT－23、SMA、SMB和SMC）中，这一比例为20％左右。这意味着约80％的封装面积被浪费掉了。

无引线封装将芯片/占用面积比提高到约40％，因为引线不延伸到封装之外。球栅阵列（BGA）封装进一步提高了这一比例，然而，用于方便漏极连接的铜漏极夹却增大了器件占用面积。InternationalRectifier公司的FlipFET通过一种专有技术把所有的触点都安排到芯片的一侧，从而解决了这一问题。芯片进行钝化和形成凸点后完成互连。FlipFET以100％的比例使之成为便携式应用的首选。

将封装的电阻和热阻减至最小

在大电流应用中，如电压调整模块用的DC/DC变换器、笔记本电脑和电路板上安装的电源系统，单个器件的电流承受能力是最重要的优值。将封装的电阻和热阻减至最小，对于提高单个器件能承受的电流来说至关重要。

SMT封装，如SO-8，不能承受这些系统的电流要求，它们采用新一代处理器时每相的电流应大于25A。这一缺陷主要是封装的结至外壳和结至PCB的热阻过高以及无芯片封装电阻（DFPR）过大造成的。

解决方法之一就是从器件顶部而不是通过PCB把热量吸走。InternationalRectifier公司的DirectFET封装就提供了这一能力。在DirectFET封装中，芯片被包有机物：木焊锡粉、竹粉、稻草、麦杆、花生壳、淀粉、布、纸、纸浆、人造纤维、合成纤维等裹在一个铜质外壳中，以方便热量从作为散热器的器件顶部散发掉。这一设计消调直机除了引线架和引线焊接，把DFPR降至只有0.1mW，占用面积与SO-8封装的相当，而标准的SO-8封装的DFPR为1.5mW。结至外壳（顶部）的热阻降到仅为3℃/W。

在使用导热垫时，DirectFET封装从封装顶部散发的热量比SO-8多50％。在大电流DC/DC变换器中，DirectFET封装可以更低的系统成本将电流密度提高两倍，用一对MOSFET达到25A/相的电流水平。

将寄生电阻和电感减至最小

第三个重要的考虑是器件的布局、封装的寄生电阻和封装电火车模型感。如果CPU电流消耗继续上升，峰值电流可能会大大超过120A，而瞬态响应要求将超过数百A/ms。在这些条件下，即使走线电感只有几个nH，也会让电压降达到数百mV，使得效率降低，以及引起电源输出指标超出CPU的电压容限。

PCB元件间导线的电阻和电感只能通过采用共同封装和集成来减小。将MOSFET和肖特基二极管共同封装成为称作FETKY的单个器件中是InternationalRectifier公司的专利。

FETKY器件封装包括了一个控制MOSFET、同步MOSFET和肖特基二极管，以图简化单相降压变换器。在这种电路中，肖特基二极管用于减小同步FET中反向恢复的电荷损耗。电流密度也得到了改善，因为现在1个封装取代了3个器件。

共同封装的本机大多用于金属及其材料的拉力实验自然发展结果就是集成化，此时可以将MOSFET、二极管、IC和对电路布局来说至关重要的无源元件集成到单个器件上。InternationalRectifier采用了iPOWIR技术的iP2001和1001就是这类器件的良好实例。iP2001封装在11×11×3mm的BGA封装中，它只需接上一个多相控制器、输入和输出电容以及输出电感，就可以实现一个功能完备的大电流变换器。1个iP2001每相可以取代多达11个分立元件。集成化不仅使得占用面积减少了44％，而且与分立方案相比提高了10％的效率。

未来的发展

随着便携式电子产品电流密度和尺寸的提高，共同封装及集成化在提高系统性能方面越来越变得必不可少。最成功的平台将提供最低的每安培电流成本，同时保证用户所需的外形规格。(end)