要提高功率密度，除改进晶圆技术之外，还要提升封装性能
neil massey，安世半导体国际产品营销经理
汽车和工业应用都需要不断提高功率密度。例如，为了提高安全性，新的汽车动力转向设计现在要求双冗余电路，这意味着要在相同空间内容纳双倍的元器件。再举一个例子，在服务器群中，每平方米都要耗费一定成本，用户通常每18个月要求相同电源封装中的输出功率翻倍。如果分立式半导体供应商要应对这一挑战，不能仅专注于改进晶圆技术，还必须努力提升封装性能。
总部位于荷兰的安世半导体是分立器件、mosfet器件、模拟和逻辑集成电路领域的领导者，该公司率先在-功率封装（lfpak无损封装）内部采用了全铜夹片芯片贴装技术，目的是实现多种技术优势（电流能力、rdson、热特性等）。
专为提高功率密度设计的lfpak封装系列 lfpak封装系列用于提高功率密度。其主要特点是在封装内部使用了全铜夹片，在外部使用了鸥翼引脚。安世半导体在2002年率先推出lfpak56封装 - 它是一款功率so8封装（5mm x 6mm），设计用于替代体积更大的dpak封装。现在，该公司提供了一系列不同尺寸的封装，包含单双通道mosfet配置，可涵盖众多不同应用。最近，安世半导体发布了lfpak88，这是一款8mm x 8mm封装，针对较高功率的应用而设计，可取代体积更大的d²pak和d²pak-7封装。
图1：lfpak分立式mosfet封装系列
夹片粘合封装与焊线封装：功率密度优势 lfpak器件的体积小于老式d²pak和d²pak-7器件，同时实现了功率密度的明显提升。
图2：lfpak88的占位面积小于d²pak
上图显示了lfpak88的相对占位面积大小，与d²pak器件相比减小了60%；另外lfpak88器件的高度更低，因而总体积减小了86%。
lfpak88之所以能够实现性能和功率密度的提升，是因为它采用了铜夹片封装技术，取代了d²pak和d²pak7等封装采用的老式焊线技术。
图3：与使用焊线连接的d²pak与使用铜夹片技术的lfpak88
铜夹片技术的性能优势包括：
1.电流（amp）
·焊线是一个制约因素，它决定了器件能够处理的电流大小。在使用d²pak封装的情况下，使用的焊线的最大直径为500µm（由于连接的t型柱尺寸）。
·使用最新trench 9超级结40v晶圆，安世半导体能够放入d²pak封装的最大晶圆电流额定值为120a。但是，对于体积更小的lfpak88封装，由于不受焊线制约，安世半导体目前能够放入该封装的最大晶圆电流额定值为425a。随着公司以后发布更大晶圆的产品，此电流额定值还会提高。［注：这些值来自于测量而并非理论］
2.rds（on） ［以mΩ为单位］
·在d²pak中使用的三条500µm直径的焊线增加了mosfet的总rds（on）值。
·例如，在上述两个器件中使用相同的trench 9 40v技术平台，安世半导体目前能够放入d²pak的最大晶圆的rds（on）值为1.2m？6？8。如果使用体积更小的夹片粘合lfpak88封装，该值可减少至 0.7m？6？8，这要归功于它没有焊线电阻。［注：0.55m？6？8的lfpak88器件正在t9平台上开发］。
3.寄生源极电感 （nh）
·在每个开关事件中，必须解决寄生源极电感问题，因为它会降低效率。在需要高频率开关的应用中，例如在dc/dc转换器中，这种效率损失会产生很大影响。
源极焊线还会增加总寄生源极电感，再加上d²pak的长引脚，电感值达到5nh。相比之下，由于lfpak88没有源极焊线，而且只使用很小的鸥翼引脚，因而电感值仅为1nh。
4.电流/热量的热点
·当高电流通过器件时，它会集中在焊线连接到晶圆的瓶颈处。这些电流热点可能导致散热/质量问题。
·使用lfpak88，顶部的铜夹片覆盖了更大区域，因此不会产生热点。
图4：d²pak和lfpak88的电流密度仿真以及焊线上的热点
5.热阻rth（j-mb） （k/w）
·与老式封装相比，lfpak88具有良好的热性能。例如，如果我们计算从晶圆到封装底部连接至印刷电路板处（从结到贴装基底）的热阻，热阻值越低越好。
·d²pak中的最大芯片的热阻为0.43k/w；lfpak88的热阻为0.35k/w。
·更低的热阻值主要归功于传热路线更短，漏极铜夹片更薄（lfpak88的厚度为0.5mm，d²pak的厚度为1.3mm）
图5： lfpak88较薄的漏极散热片和d2pak的对比
功率密度 》1w/mm³
尺寸更小，电流能力更高，rds（on）值更低，这些优势结合在一起，使功率密度得以提高，正如表中所总结（使用相同技术平台来提供相近的性能）
结论 总而言之，要提高功率密度，不仅需要晶圆技术的改进，还必须利用新的封装技术，充分发挥分立式mosfet的潜能。lfpak全铜夹片封装系列增强了晶圆的性能表现，能够帮助我们减小占位面积，提高功率输出。
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总部位于荷兰的安世半导体是分立器件、mosfet器件、模拟和逻辑集成电路领域的领导者，该公司率先在-功率封装（lfpak无损封装）内部采用了全铜夹片芯片贴装技术，目的是实现多种技术优势（电流能力、rdson、热特性等）。
专为提高功率密度设计的lfpak封装系列 lfpak封装系列用于提高功率密度。其主要特点是在封装内部使用了全铜夹片，在外部使用了鸥翼引脚。安世半导体在2002年率先推出lfpak56封装 - 它是一款功率so8封装（5mm x 6mm），设计用于替代体积更大的dpak封装。现在，该公司提供了一系列不同尺寸的封装，包含单双通道mosfet配置，可涵盖众多不同应用。最近，安世半导体发布了lfpak88，这是一款8mm x 8mm封装，针对较高功率的应用而设计，可取代体积更大的d²pak和d²pak-7封装。
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上图显示了lfpak88的相对占位面积大小，与d²pak器件相比减小了60%；另外lfpak88器件的高度更低，因而总体积减小了86%。
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1.电流（amp）
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·使用最新trench 9超级结40v晶圆，安世半导体能够放入d²pak封装的最大晶圆电流额定值为120a。但是，对于体积更小的lfpak88封装，由于不受焊线制约，安世半导体目前能够放入该封装的最大晶圆电流额定值为425a。随着公司以后发布更大晶圆的产品，此电流额定值还会提高。［注：这些值来自于测量而并非理论］
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