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迎接汽车电动化时代的来临,安世半导体引领MOSFET技术革命
在半导体的早期,封装主要依赖于打孔技术(Through-Hole Technology, THT),TO-3是其中的代表封装技术。随着技术的发展,电子设备的尺寸逐渐缩小,对组件的集成度要求越来越高。这促使了表面贴装技术(Surface Mount Technology, SMT)的出现和广泛应用。与 THT 相比,SMT 组件更小、更轻,可以直接焊接到电路板的表面,而无需打孔。这大大提高了生产效率并减小了组件的尺寸。
表面贴装技术(SMT)的发展对 MOSFET 的进步起到了很大的助推作用。
首先是 SO-8 封装技术,于20世纪80年代开始流行。它通常是长方形的,如同其名字,SO-8在两侧各有四个引脚,总计8个引脚。SO-8封装通常由塑料制成,内部有一个金属引脚框架来连接芯片和外部电路。SO-8封装为 MOSFET 提供了一个紧凑的解决方案,同时保持了适中的功率处理能力。
在1990年代初,为满足车用电子和工业应用中对更好散热的需求,DPAK(TO-252)和D2PAK(TO-263)这两种表面贴装封装技术开始流行。它们都是3引脚设计,都具有金属外壳,与 DPAK 相比,它的尺寸更大,通常用于更高的功率应用。长久以来,汽车功率 MOSFET 主要依赖于这两种较旧和较大的引线键合封装。但是随着行业对小尺寸、高功率密度和高电流处理能力的需求,这两种封装技术逐渐不能满足需求。
于是,2004年,Nexperia 推出了一项新的封装技术——LFPAK铜夹封装,这一封装技术拥有与SO-8相似的尺寸,但却可以带来比 DPAK 和 D2PAK 更显著的效率和性能优势。
那么,这是如何实现的呢?在 D²PAK 及其各种版本中,芯片与封装引出端之间通常是采用线缆连接,这种连接方式就限制了其能处理的电流量。而 Nexperia 的 LFPAK 所使用的铜夹片技术,在芯片和引出端之间提供更大面积的接触,从而能够处理更大的电流,提高输出功率。而且铜夹还增强了芯片顶部和底部的散热能力。
特别是随着 LFPAK88 的推出,LFPAK 铜夹封装技术的卓越性能得到了充分的验证。LFPAK88 采用8mm x 8mm的紧凑封装尺寸,相比 D²PAK,空间节省效率高达60%(如图1所示)。更值得注意的是,尽管尺寸更小,LFPAK88 的性能却能够实现高出2倍的连续额定电流,终极热性能和可靠性。LFPAK88堪称D²PAK的理想替代品。目前,Nexperia 提供适用于汽车的 AEC-Q101和工业级的两个版本。LFPAK88 不仅广泛应用于汽车动力转向、ABS制动、DC/DC 转换等领域,同时也适用于电池隔离、电池供电工具和电熔丝电机控制等多个工业领域。