MOSFET的封裝技術(shù)圖解大全主板MOSFET 的封裝技術(shù)圖解大全主板的供電一直是廠商和用戶關(guān)注的焦點，視線從供電相數(shù)開始向MOSFET器件轉(zhuǎn)移。這是因為隨著MOSFET技術(shù)的進展，大電流、小封裝、低功耗的單芯片MOSFET以及多芯片DrMOS開始用在主板上，新的功率器件吸引了主板用戶的眼球。本文將對主板采用的MOSFET器件的封裝規(guī)格和封裝技術(shù)作簡要介紹。MOSFET芯片制作完成后，需要封裝才可以使用。所謂封裝就是給MOSFET芯片加一個外殼，這個外殼具有支撐、保護、冷卻的作用，同時還為芯片提供電氣連接和隔離，以便MOSFET器件與其它元件構(gòu)成完整的電路。芯片的材料、工藝是MOSFET性能品質(zhì)的決定性因素，MOSFET廠商自然注重芯片內(nèi)核結(jié)構(gòu)、密度以及工藝的改良，以提高MOSFET的性能。這些技術(shù)改良將付出很高的本錢。封裝技術(shù)也直接影響到芯片的性能和品質(zhì)，對同樣的芯片以不同形式的封裝，也能提高芯片的性能。所以芯片的封裝技術(shù)是非常重要的。以安裝在PCB的方式區(qū)分，功率MOSFET的封裝形式有插入式〔1取。照八Hole〕和外表貼裝式〔SurfaceMount〕二大類。插入式就是MOSFET的管腳穿過PCB的安裝孔焊接在PCB上。外表貼裝那么是MOSFET的管腳及散熱法蘭焊接在PCB外表的焊盤上。常見的直插式封裝如雙列直插式封裝〔DIP〕，晶體管外形封裝〔TO〕，插針網(wǎng)格陣列封裝〔PGA〕等。雙列直播式封裝CDIP） 晶庫轡外形封裝（TO> 插針網(wǎng)格陣列割羞CPGA）插入式封裝典型的外表貼裝式如晶體管外形封裝［D-PAK〕，小外形晶體管封裝1SOT〕,小外形封裝〔SOP〕，方形扁平封裝QFP〕，塑封有引線芯片載體PLCC〕等等。實用文檔.晶體管外用 小孫相褊冰雪 小外陽封裝方型扇半貳封裝理弱有引線芯片載體(D-PAK)C50T) (SOP)(QFP) (PLCC)表面霜釜式封裝電腦主機板一般不采用直插式封裝的MOSFET,本文不討論直插式封裝的MOSFETo一般來說，“芯片封裝〃有2層含義，一個是封裝外形規(guī)格，一個是封裝技術(shù)。對于封裝外形規(guī)格來說，國際上有芯片封裝標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了統(tǒng)一的封裝形狀和尺寸。封裝技術(shù)是芯片廠商采用的封裝材料和技術(shù)工藝，各芯片廠商都有各自的技術(shù)，并為自己的技術(shù)注冊商標(biāo)名稱，所以有些封裝技術(shù)的商標(biāo)名稱不同，但其技術(shù)形式根本相同。我們先從標(biāo)準(zhǔn)的封裝外形規(guī)格說起。一、標(biāo)準(zhǔn)封裝規(guī)格1、TO封裝TO〔TransistorOut-line〕的中文意思是“晶體管外形〃。這是早期的封裝規(guī)格，例如TO-92,TO-92L,TO-220,TO-252等等都是插入式封裝設(shè)計。近年來外表貼裝市場需求量增大，TO封裝也進展到外表貼裝式封裝。TO252和TO263就是外表貼裝封裝。其中TO-252又稱之為D-PAK,TO-263又稱之為D2PAKoD-PAK封裝的MOSFET有3個電極，柵極〔G〕、漏極〔D〕、源極〔S〕。其中漏極〔D〕的引腳被剪斷不用，而是使用反面的散熱板作漏極〔D〕，直接焊接在PCB上，一方面用于輸出大電流，一方面通過PCB散熱。所以PCB的D-PAK焊盤有三處，漏極〔D〕焊盤較大。實用文檔.

D-PAK(TO-252)封裝2、SOT封裝SOT(SmallOut-LineTransistor〕小外形晶體管封裝。這種封裝就是貼片型小功率晶體管封裝，比TO封裝體積小，一般用于小功率MOSFET。常見的規(guī)格有：5OT封裝主板上常用四端引腳的SOT-89MOSFETo實用文檔.SOT-89封裝a5

日日日日a5

日日日日3、SOP封裝SOP(SmallOut-LinePackage〕的中文意思是“小外形封裝〃。SOP是外表貼裝型封裝之一，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也叫SOL和DFP。SOP封裝標(biāo)準(zhǔn)有SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等等，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，叫SO(SmallOut-Line〕。OKffEKJ 二J-5.37MAxF；F— 「rwn封裝SO-8采用塑料封裝，沒有散熱底板，散熱不良，一般用于小功率MOSFET。實用文檔.

SO-8是PHILIP公司首先開發(fā)的，以后逐漸派生出TSOP1薄小外形封裝〕、VSOP〔甚小外形封裝〕、SSOP〔縮小型SOP〕、TSSOP1薄的縮小型SOP〕等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。這些派生的幾種封裝規(guī)格中，TSOP和TSSOP常用于MOSFET封裝。5、QFN-56封裝QFN(QuadFlatNon-leadedpackage〕是外表貼裝型封裝之一，中文叫做四邊無引線扁平封裝，是一種焊盤尺寸小、體積小、以塑料作為密封材料的新興外表貼裝芯片封裝技術(shù)?，F(xiàn)在多稱為LCC。QFN是日本電子機械工業(yè)會規(guī)定的名稱。封裝四邊配置有電極接點，由于無引線，貼裝占有面積比QFP小，高度比QFP低。這種封裝也稱為LCC、PCLC、P—LCC等。QFN本來用于集成電路的封裝，MOSFET不會采用的。Intel提出的整合驅(qū)動與MOSFET的DrMOS采用QFN-56封裝，56是指在芯片反面有56個連接Pin。目目目■三■rmImimumuflk^MQS;二口加卿ramPCB的摩盤一腎」戶1.LIL匚二，QFN56目目目■三■rmImimumuflk^MQS;二口加卿ramPCB的摩盤一腎」戶1.LIL匚二，QFN56封裝的DrMOS二、最新封裝形式由于CPU的低電壓、大電流的開展趨勢，對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廠商除了改良芯片生產(chǎn)技實用文檔.

術(shù)和工藝外，也不斷改良封裝技術(shù)，在與標(biāo)準(zhǔn)外形規(guī)格兼容的根底上，提出新的封裝外形，并為自己研發(fā)的新封裝注冊商標(biāo)名稱。下面分別介紹主要MOSFET廠商最新的封裝形式。1、瑞薩［RENESAS〕的WPAK、LFPAK和LFPAK-I封裝rWPAK封裝WPAK是瑞薩開發(fā)的一種高熱輻射封裝，通過仿D-PAK封裝那樣把芯片散熱板焊接在主板上，通過主板散熱，使小形封裝的WPAK也可以到達D-PAK的輸出電流。WPAK-D2封裝了高/低2顆rWPAK封裝特點?椀格與8■蹄容1，超薄封苗，厚度。4mm,比￡0-8減少54%?低應(yīng)陰，0(h-c=^C/W{Tc=25T)WPAK-D2SJMOS3DDMOS1rrIIOIWPAK-D2SJMOS3DDMOS1rrIIOIWPAK-D1單MQS

DD□1D-iLFPAK和LFPAK-I是瑞薩開發(fā)的另外2種與SO-8兼容的小形封裝。LFPAK類似D-PAK比D-PAK體積小。LFPAK-i是將散熱板向上，通過散熱片散熱。實用文檔.

LFPAK/LFPAK-i封裝LFPAK>!lJMAX.tcp-■MAMt特點SflP-EPiri炳容依帕抗低感/LFPAK/LFPAK-i封裝LFPAK>!lJMAX.tcp-■MAMt特點SflP-EPiri炳容依帕抗低感/?海型斯女理悟工Lume：圖a上LFPAK-i一--t!■■II?'1—rtssw2、威世［Vishay〕的Power-PAK和Polar-PAK封裝Power-PAK是威世公司注冊的MOSFET封裝名稱。Power-PAK包括有Power-PAK1212-8、Power-PAKSO-8兩種規(guī)格。PolarPAK是雙面散熱的小形封裝。PowerPAK1212-8封裝?威世T「*nthFET1克術(shù)功率MOSFET實用文檔.PowerPAKSO-8封裝力DDOPDP[>nrri?威世Tr呼加PowerPAKSO-8封裝力DDOPDP[>nrri?威世Tr呼加hFIT|支術(shù)功率IMOSFET欄岳?低熱網(wǎng)PoWMPSI(封裝特色?10。%通過Rq和UIS測試#MOS雙MOS3、安森美〔Onsemi〕的SO-8和WDFN8扁平引腳［FlatLead〕封裝安美森半導(dǎo)體開發(fā)了2種扁平引腳的MOSFET，其中SO-8兼容的扁平引腳被很多主板采用。SO-8扁平引腳封裝(Fl^Lead)特點?低RDStoriJ導(dǎo)通慣失最小?低電容驅(qū)初操失最小?優(yōu)化棚極電荷拜關(guān)損失晶小SO-8扁平引腳封裝(Fl^Lead)特點?低RDStoriJ導(dǎo)通慣失最小?低電容驅(qū)初操失最小?優(yōu)化棚極電荷拜關(guān)損失晶小?依叫DS110 |1DSJ4837NHs]AYWW-G工JI」D-5.15-*■|?I5八6J5?r12 3 4□口□口PCE集於-f: :lV(-V-6廄坡5實用文檔.4、菲利普〔Philps〕的LFPAK和QLPAK封裝首先開發(fā)SO-8的菲利普也有改良SO-8的新封裝技術(shù)，就是LFPAK和QLPAK。LFPAK(SOT669)封裝實用文檔.QLPAK(SOT685?T)封裝5、意法5、意法〔ST〕半導(dǎo)體的PowerSO-8封裝法意半導(dǎo)體的SO-8改良技術(shù)叫做PowerSO-8。PowerSO-8封裝PowerSO-8封裝6、飛兆〔Fairchild〕半導(dǎo)體的Power56封裝飛兆半導(dǎo)體的SO-8改良技術(shù)叫做Power56。實用文檔.Power56封裝。%irrutrnj! Ill I6、國際整流器〔IR〕的DirectFET封裝DirectFET封裝屬于反裝型的，漏極〔D〕的散熱板朝上，并覆蓋金屬外殼，通過金屬外殼散熱。三、內(nèi)部封裝技術(shù)前面介紹的最新封裝形式都是MOSFET的外部封裝。這些最新封裝還包括內(nèi)部封裝技術(shù)的改良，盡管這些新封裝技術(shù)的商標(biāo)名稱多種多樣，其內(nèi)部封裝技術(shù)改良主要有三方面：一是改良封裝內(nèi)部的互連技術(shù)，二是增加漏極散熱板，三是改變散熱的熱傳導(dǎo)方向。實用文檔.1、封裝內(nèi)部的互連技術(shù)早期的標(biāo)準(zhǔn)封裝，包括TO,D-PAK、SOT、SOP,多采用焊線式的內(nèi)部互連，在CPU核心電壓較高，電流較小時期，這種封裝可以滿足需求。當(dāng)CPU供電進展到低電壓、大電流時代，焊線式封裝就難以滿足了。以標(biāo)準(zhǔn)焊線式SO-8為例，作為小功率MOSFET封裝，發(fā)熱量很小，對芯片的散熱設(shè)計沒有特別要求。主板的局部小功率供電〔風(fēng)扇調(diào)速〕多采用這種SO-8的MOSFET。但用于現(xiàn)代的CPU供電就不能勝任了。這是由于焊線式SO-8的性能受到封裝電阻、封裝電感、PN結(jié)到PCB和外殼的熱阻等四個因素的限制。封裝電阻MOSFET在導(dǎo)通時存在電阻〔RDS(on)〕，這個電阻包括芯片內(nèi)PN結(jié)電阻和焊線電阻，其中焊線電阻占50%。RDS(on)是影響MOSFET性能的重要因素。封裝電感內(nèi)部焊線的引線框封裝的柵極、源極和漏極連接處會引入寄生電感。源極電感在電路中將會以共源電感形式出現(xiàn)，對MOSFET的開關(guān)速度有著重大影響。芯片PN結(jié)到PCB的熱阻芯片的漏極粘合在引線框上，引線框被塑封殼包圍，塑料是熱的不良導(dǎo)體。漏極的熱傳導(dǎo)路徑是芯片一引線框一引腳一PCB,這么長的路徑必然是高熱阻。至于源極的熱傳導(dǎo)還要經(jīng)過焊線到PCB,熱阻更高。芯片PN結(jié)到外殼(封裝頂部)的熱阻由于標(biāo)準(zhǔn)的SO-8采用塑料包封,芯片到封裝頂部的傳熱路徑很差。上述四種限制對其電學(xué)和熱學(xué)性能有著極大的影響。隨著電流密度要求的提高,MOSFET廠商采用SO-8的尺寸規(guī)格，同時對焊線互連形式進行改良，用實用文檔.

金屬帶、或金屬夾板代替焊線，降低封裝電阻、電感和熱阻。國際整流器〔IR〕稱之為CopperStrap技術(shù)，威世［Vishay〕稱之為PowerConnect技術(shù)，還有稱之為WirelessPackage。據(jù)國際半導(dǎo)體報道，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%。特別一提的是用銅帶替換14根2-mil金線，芯片源極電阻從1.1。Q降到0.11mQm2、漏極散熱板實用文檔.

標(biāo)準(zhǔn)SO-8封裝采用塑料把芯片全部包圍，低熱阻的熱傳導(dǎo)通路只是芯片到PCB的引腳。底部緊貼PCB的是塑料外殼。塑料是熱的不良導(dǎo)體，影響漏極的散熱。封裝的散熱改良自然是除去引線框下方的塑封混合物，讓引線框金屬結(jié)構(gòu)直接〔或者加一層金屬板〕與PCB接觸，并焊接到PCB焊盤上。它提供了大得多的接觸面積,把熱量從芯片上導(dǎo)走。這種結(jié)構(gòu)還有一個附帶的好處,即可以制成更薄的器件,因為塑封材料的消除降低了其厚度。威世的Power-PAK，法意半導(dǎo)體的PowerSO-8,安美森半導(dǎo)體的SO-8FlatLead，瑞薩的WPAK、LFPAK，飛兆半導(dǎo)體的Power56和BottomlessPackage都采用這種散熱技術(shù)。o 導(dǎo)熱底板 o 導(dǎo)熱底板 ■ —*威世PowejPAK技術(shù)3、改變散熱的熱傳導(dǎo)方向Power-PAK封裝顯著減小了芯片到PCB的熱阻，實現(xiàn)芯片到PCB的高效率傳熱。不過，當(dāng)電流的需求繼續(xù)增大時，PCB也將出現(xiàn)熱飽和，因此散熱技術(shù)的進一步改良是改變散熱方向，讓芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱器而不是PCB。瑞薩的LFPAK-I封裝，國際整流器的DirectFET封裝就是這種散熱技術(shù)。瑞薩的LFPAK-i封裝四、整合驅(qū)動IC的DrMOS實用文檔.

傳統(tǒng)的主板供電電路采用分立式的DC/DC降壓開關(guān)電源，分立式方案無法滿足對更高功率密度的要求，也不能解決較高開關(guān)頻率下的寄生參數(shù)影響問題。隨著封裝、硅技術(shù)和集成技術(shù)的進步，把驅(qū)動器和MOSFET整合在一起，構(gòu)建多芯片模塊〔MCM〕已經(jīng)成為現(xiàn)實。。與分立式方案相比，多芯片模塊可以節(jié)省相當(dāng)可觀的空間并提高功率密度，通過對驅(qū)動器和MOSFET的優(yōu)化提高電能轉(zhuǎn)換效率以及優(yōu)質(zhì)的DC電流。這就是稱之為DrMOS的新一代供電器件。DrMOS的主要特點是：采用QFN56無腳封裝，熱阻抗很低。采用內(nèi)部引線鍵合以及銅夾帶設(shè)計，盡量減少外部PCB布線，從而降低電感和電阻。采用先進的深溝道硅(trenchsilicon)MOSFET工藝，顯著降低傳導(dǎo)、開關(guān)和柵極電荷損耗。兼容多種控制器，可實現(xiàn)不同的工作