電子元器件MOSFET入門級:封裝(中)半導體廠商

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7、四邊無引線扁平封裝(QFN)

QFN(Quad Flat Non-leaded package)封裝四邊配置有電極接點,由於無引線,貼裝表現出面積比QFP小、高度比QFP低的特點;其中陶瓷QFN也稱為LCC(Leadless Chip Carriers),採用玻璃環氧樹脂印刷基板基材的低成本塑膠QFN則稱為塑膠LCC、PCLC、P-LCC等。

是一種焊盤尺寸小、體積小、以塑膠作為密封材料的新興表面貼裝晶片封裝技術。

QFN主要用於集成電路封裝,MOSFET不會採用。不過因Intel提出整合驅動與MOSFET方案,而推出了採用QFN-56封裝(「56」指晶片背面有56個連接Pin)的DrMOS。

需要說明的是,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QFN建模數據,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%。最大的缺點則是返修難度高。

採用QFN-56封裝的DrMOS

傳統的分立式DC/DC降壓開關電源無法滿足對更高功耗密度的要求,也不能解決高開關頻率下的寄生參數影響問題。

隨著技術的革新與進步,把驅動器和MOSFET整合在一起,構建多晶片模塊已經成為了現實,這種整合方式同時可以節省相當可觀的空間從而提升功耗密度,通過對驅動器和MOS管的優化提高電能效率和優質DC電流,這就是整合驅動IC的DrMOS。

瑞薩第2代DrMOS

經過QFN-56無腳封裝,讓DrMOS熱阻抗很低;借助內部引線鍵合以及銅夾帶設計,可最大程度減少外部PCB布線,從而降低電感和電阻。

另外,採用的深溝道矽(trench silicon)MOSFET工藝,還能顯著降低傳導、開關和柵極電荷損耗;並能兼容多種控制器,可做到不同的工作模式,支持主動相變換模式APS(Auto Phase Switching)。

除了QFN封裝外,雙邊扁平無引腳封裝(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採用,與QFN相比,DFN少了兩邊的引出電極。

8、塑封有引線晶片載體(PLCC)

PLCC(Plastic Quad Flat Package)外形呈正方形,尺寸比DIP封裝小得多,有32個引腳,四周都有管腳,引腳從封裝的四個側面引出,呈丁字形,是塑膠制品。

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

PLCC封裝是比較常見,用於邏輯LSI、DLD(或程邏輯器件)等電路,主板BIOS常採用的這種封裝形式,不過目前在MOS管中較少見。

PLCC封裝樣式

主流企業的封裝與改進

由於CPU的低電壓、大電流的發展趨勢,對MOSFET提出輸出電流大,導通電阻低,發熱量低散熱快,體積小的要求。MOSFET廠商除了改進晶片生產技術和工藝外,也不斷改進封裝技術,在與標準外形規格兼容的基礎上,提出新的封裝外形,並為自己研發的新封裝註冊商標名稱。

1、瑞薩(RENESAS)WPAK、LFPAK和LFPAK-I封裝

WPAK是瑞薩開發的一種高熱輻射封裝,通過仿D-PAK封裝那樣把晶片散熱板焊接在主板上,通過主板散熱,使小形封裝的WPAK也可以達到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是瑞薩開發的另外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是威世公司註冊的MOSFET封裝名稱。Power-PAK包括有Power-PAK1212-8、Power-PAK SO-8兩種規格。

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、下兩面均設計了散熱點,封裝內部不易蓄熱,能夠將工作電流的電流密度提高至SO-8的2倍。目前威世已向意法半導體公司提供Polar PAK技術授權。

威世Polar PAK封裝

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

安美森半導體開發了2種扁平引腳的MOSFET,其中SO-8兼容的扁平引腳被很多板卡採用。安森美新近推出的NVMx和NVTx功率MOSFET就採用了緊湊型DFN5(SO-8FL)和WDFN8封裝,可最大限度地降低導通損耗,另外還具有低QG和電容,可將驅動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SO-8封裝技術改進為LFPAK和QLPAK。其中LFPAK被認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,與普通SO-8相比,QLPAK占用PCB板的面積為6*5mm,同時熱阻為1.5k/W。

恩智浦LFPAK封裝

恩智浦QLPAK封裝

5、意法(ST)半導體PowerSO-8封裝

意法半導體功率MOSFET晶片封裝技術有SO-8、PowerSO-8、PowerFLAT、DirectFET、PolarPAK等,其中PowerSO-8正是SO-8的改進版,此外還有PowerSO-10、PowerSO-20、TO-220FP、H²PAK-2等封裝。

意法半導體Power SO-8封裝

6、飛兆(Fairchild)半導體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,而薄型封裝又節約元件淨空高度,底部Thermal-Pad設計降低了熱阻,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,適用於計算機、筆記本電腦、電信和消費電子設備的AC-DC及DC-DC功率轉換應用。與標準塑膠分立封裝相比,DirectFET的金屬罐構造具有雙面散熱功能,因而可有效將高頻DC-DC降壓式轉換器的電流處理能力增加一倍。

Direct FET封裝屬於反裝型,漏極(D)的散熱板朝上,並覆蓋金屬外殼,通過金屬外殼散熱。Direct FET封裝極大地改善了散熱,並且占用空間更小,散熱良好。

國際整流器Direct FET封裝

IR Direct FET封裝系列部分產品規格

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