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為了提供更多的功能，芯片變得越來越大，但是相反，封裝卻被要求以更小的尺寸來容納這些更大尺寸的裸片。這就不可避免地要求，新的候選封裝技術既能提高系統效率又能降低制造成本。 封裝創新涉及的領域包括更廣泛的額定電流和額定電壓、散熱及故障保護機制等。本文列出了工程師在為半導體器件評估封裝技術特性時需要考慮的關鍵因素。 我們從最通常的疑惑開始：小型的封裝尺寸。 1. 更小的封裝尺寸現在，我們希望IC封裝能夠節省電路板空間，幫助實現更堅固的設計，并通過省去一些外部元器件來降低PCB的組裝成本。因此，業界正在對諸如D2PAK 7的IC封裝技術進行優化，以期以相同的尺寸和引出線容納面積增加高達20%的裸片。 新的封裝設計還提供了可互換引出線選擇，從而最大限度地利用尺寸，并提供更大的設計靈活性。然后是直插或曲插引腳式封裝，這有助于優化電路板空間和所需的引腳分離。 業界也正在開發一些閾值電壓在邏輯電平、面向電池供電設計的新封裝，這樣的封裝使微控制器可以直接驅動諸如MOSFET的功率器件。此舉也相應節省了電路板空間。 2. 功率密度電機驅動器、太陽能逆變器和電源等等產品對功率芯片和模塊的需求在不斷增長，這拉動了在不增加封裝尺寸的條件下對更高功率密度的需求。 設計師如何在保持封裝魯棒性和可靠性的同時，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。這也實現了較低的封裝熱阻，而有利于改善散熱。 以意法半導體（ST）的新系統級封裝（SiP）PWD13F60為例，它將4個功率MOSFET集成在了比同類電路小60%的封裝內。PWD13F60封裝集成了面向功率MOSFET的柵極驅動器、面向上側驅動的自舉二極管、交叉傳導保護和欠壓鎖定。 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力，因此封裝的散熱性能與其可靠性存在內在聯系。由于溫度較低所需的散熱器尺寸就不大，因此散熱特性也會影響散熱器大小。此外，冷卻要求的降低也為設計者在增加功率密度方面留有更大余地。 4. 散熱用于在封裝內部產生隔離的常規方法通常既昂貴又難以處理。而且，它們遠不足以管理IGBT等高功率密度器件的散熱。 5. 開關損耗特別是對像工業驅動器等器件中工作頻率高達20kHz的硬開關電路，為提高封裝效率，減少開關損耗勢在必行。此外，可靠的開關和低EMI增強了小功率應用中的無散熱器工作。 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，是一家專業代理、分銷世界名牌IC（集成電路）的科技公司。十多年來主要經營JRC、MAXIM 、ISD、APLUS、IMP、ALLIACE 等世界名牌IC（集成電路）,專業為客戶提供錄音、燒錄、編程、設計、掩膜等全套服務。經營集成電路產品廣泛應用于民用、工業、軍工等電子產品領域。 此文章轉載于《EDN電子技術設計》2018年3月刊，如有問題請及時聯系本人馬上刪除。 |
