从智能手机到汽车,消费者希望将更多功能集成到更小的产品中。为顺应这一趋势,ti已针对封装技术进行了优化,包括用于子系统控制和电源时序的负载开关。封装技术的创新可以提高功率密度,即在每个印刷电路板上设置更多的器件和功能。
晶圆芯片级封装(wcsp)
现如今尺寸最小的负载开关都使用晶圆芯片级封装(wcsp)。图1为具四引脚的wcsp封装器件。
wcsp封装技术通过将焊球连接于硅片底部来尽可能地减小占用空间,这使得该技术在载流和封装面积方面更具竞争力。由于wcsp技术最小化了物理尺寸,连接输入和输出引脚的焊球数量有限,也就限制了负载开关可以支持的最大电流。
采用丝焊技术的塑料封装
高电流或制造工艺要求严苛的应用(如工业pc)中需要使用塑料封装。图2为采用丝焊技术的塑料封装。
图2. 标准丝焊方形扁平无引脚封装
qfn或son(小外形无引脚)封装技术通过丝焊技术将硅片与引脚进行连接,这使得更高的电流能够从输入端流向输出端,同时为器件提供良好的散热性。丝焊塑料封装需要为接合线本身提供很大的空间,甚至比硅片本身占有的封装空间还要大。接合线还会增加电源路径的电阻,从而增加负载开关的总导通电阻。因此需要在更大尺寸和更高的功率支持之间进行权衡。
塑料hotrod封装
虽然wcsp封装和接合线封装都有各自的优缺点,但ti的hotrod qfn负载开关却兼具两种封装技术的优势。图3为hotrod封装的结构示意图。
图3. ti hotrod qfn封装结构及其与硅片的连接
这些无引线塑料封装使用铜柱将硅片与封装进行连接,由于比接合线占用的面积更少,因此可以最大限度地减小封装尺寸。这些铜柱可以支持大电流,引入电源路径的电阻较小,且允许高达 6 a 的电流通过单个引脚。
表1为tps22964c wcsp,tps22975 son和tps22992 hotrod三种封装优势的对比。
表1. 各负载开关解决方案的对比
虽然tps22975 son封装器件支持6a的电流,但需要引入支持该电流水平的输入和输出引脚,这也就限制了功率良好和可调上升时间等方面的性能。接合线还会增加导通电阻,限制最大电流。
采用wcsp封装的负载开关是三种解决方案中尺寸最小的,但有限的引脚数量限制了其更多功能的实现和可支持的最大电流。
总结
tps22992负载开关结合了wscp和son的优势,兼具小尺寸和高电流等特点。ti的tps22992 和tps22998负载开关通过hotrod封装来解决小型化的问题,同时支持高电流、低导通电阻等特性。
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