1、-_MOSFET 的封装技术图解大全主板 MOSFET 的封装技术图解大全主板的供电一直是厂商和用户关注的焦点,视线从供电相数开始向 MOSFET 器件转移。这是因为随着 MOSFET 技术的进展,大电流、小封装、低功耗的单芯片MOSFET 以及多芯片 DrMOS 开始用在主板上,新的功率器件吸引了主板用户的眼球。本文将对主板采用的 MOSFET 器件的封装规格和封装技术作简要介绍。 MOSFET 芯片制作完成后,需要封装才可以使用。所谓封装就是给 MOSFET芯片加一个外壳,这个外壳具有支撑、保护、冷却的作用,同时还为芯片提供电气连接和隔离,以便 MOSFET 器件与其它元件构成完整的电路。
2、芯片的材料、工艺是 MOSFET 性能品质的决定性因素,MOSFET 厂商自然注重芯片内核结构、密度以及工艺的改进,以提高 MOSFET 的性能。这些技术改进将付出很高的成本。封装技术也直接影响到芯片的性能和品质,对同样的芯片以不同形式的封装,也能提高芯片的性能。所以芯片的封装技术是非常重要的。以安装在 PCB 的方式区分,功率 MOSFET 的封装形式有插入式(Through Hole)和表面贴装式(Surface Mount)二大类。插入式就是 MOSFET 的管脚穿过 PCB 的安装孔焊接在 PCB 上。表面贴裝则是 MOSFET 的管脚及散热法兰焊接在PCB 表面的焊盘上。常见的直插式
3、封装如双列直插式封装(DIP),晶体管外形封装(TO),插针网格阵列封装(PGA)等。典型的表面贴装式如晶体管外形封装(D-PAK),小外形晶体管封装-_(SOT),小外形封装(SOP),方形扁平封装(QFP),塑封有引线芯片载体(PLCC)等等。电脑主机板一般不采用直插式封装的 MOSFET,本文不讨论直插式封装的MOSFET。一般来说,“芯片封装”有 2 层含义,一个是封装外形规格,一个是封装技术。对于封装外形规格来说,国际上有芯片封装标准,规定了统一的封装形状和尺寸。封装技术是芯片厂商采用的封装材料和技术工艺,各芯片厂商都有各自的技术,并为自己的技术注册商标名称,所以有些封装技术的商标名
4、称不同,但其技术形式基本相同。我们先从标准的封装外形规格说起。一、标准封装规格1、TO 封装TO(Transistor Out-line)的中文意思是“晶体管外形”。这是早期的封装规格,例如 TO-92,TO-92L,TO-220,TO-252 等等都是插入式封装设计。近年来表面贴装市场需求量增大,TO 封装也进展到表面贴装式封装。TO252 和 TO263 就是表面贴装封装。其中 TO-252 又称之为 D-PAK,TO-263又称之为 D2PAK。-_D-PAK 封装的 MOSFET 有 3 个电极,栅极(G)、漏极(D)、源极(S)。其中漏极(D)的引脚被剪断不用,而是使用背面的散热板作
5、漏极(D),直接焊接在 PCB 上,一方面用于输出大电流,一方面通过 PCB 散热。所以 PCB 的 D-PAK 焊盘有三处,漏极(D)焊盘较大。2、SOT 封装SOT(Small Out-Line Transistor)小外形晶体管封装。这种封装就是贴片型小功率晶体管封装,比 TO 封装体积小,一般用于小功率 MOSFET。常见的规格有:主板上常用四端引脚的 SOT-89 MOSFET。-_3、SOP 封装SOP(Small Out-Line Package)的中文意思是“小外形封装”。SOP 是表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L 字形)。材料有塑料和陶瓷两种。SOP 也叫
6、 SOL 和 DFP。SOP 封装标准有 SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28 等等,SOP 后面的数字表示引脚数。MOSFET 的 SOP 封装多数采用SOP-8 规格,业界往往把“P”省略,叫 SO(Small Out-Line )。SO-8 采用塑料封装,没有散热底板,散热不良,一般用于小功率 MOSFET。-_SO-8 是 PHILIP 公司首先开发的,以后逐渐派生出 TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、 SSOP(缩小型 SOP)、TSSOP(薄的缩小型 SOP)等标准规格。这些派生的几种封装规格中,TSOP 和 TSSOP 常用于 MOSFET 封装
7、。5、QFN-56 封装QFN(Quad Flat Non-leaded package)是表面贴装型封装之一,中文叫做四边无引线扁平封装,是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴表面贴装芯片封装技术。现在多称为 LCC。QFN 是日本电子机械工业会规定的名称。封装四边配置有电极接点,由于无引线,贴装占有面积比 QFP 小,高度比 QFP 低。这种封装也称为 LCC、PCLC、PLCC 等。QFN 本来用于集成电路的封装,MOSFET 不会采用的。Intel 提出的整合驱动与 MOSFET 的 DrMOS 采用QFN-56 封装,56 是指在芯片背面有 56 个连接 Pin。二、最新
8、封装形式由于 CPU 的低电压、大电流的发展趋势,对 MOSFET 提出输出电流大,导通电阻低,发热量低散热快,体积小的要求。MOSFET 厂商除了改进芯片生产技术-_和工艺外,也不断改进封装技术,在与标准外形规格兼容的基础上,提出新的封装外形,并为自己研发的新封装注册商标名称。下面分别介绍主要 MOSFET 厂商最新的封装形式。1、瑞萨(RENESAS)的 WPAK、LFPAK 和 LFPAK-I 封装WPAK 是瑞萨开发的一种高热辐射封装,通过仿 D-PAK 封装那样把芯片散热板焊接在主板上,通过主板散热,使小形封装的 WPAK 也可以达到 D-PAK 的输出电流。WPAK-D2 封装了高
9、/低 2 颗 MOSFET,减小布线电感。LFPAK 和 LFPAK-I 是瑞萨开发的另外 2 种与 SO-8 兼容的小形封装。LFPAK类似 D-PAK 比 D-PAK 体积小。LFPAK-i 是将散热板向上,通过散热片散热。-_2、威世(Vishay)的 Power-PAK 和 Polar-PAK 封装Power-PAK 是威世公司注册的 MOSFET 封装名称。Power-PAK 包括有 Power-PAK1212-8、Power-PAK SO-8 两种规格。Polar PAK 是双面散热的小形封装。-_3、安森美(Onsemi)的 SO-8 和 WDFN8 扁平引脚( Flat Lead)封装安美森半导体开发了 2 种扁平引脚的 MOSFET,其中 SO-8 兼容的扁平引脚被很多主板采用。-_4、菲利普(Philps)的 LFPAK 和 QLPAK 封装首先开发 SO-8 的菲利普也有改进 SO-8 的新封装技术,就是 LFPAK 和QLPAK。-_5、意法(ST)半导体的 PowerSO-8 封装法意半导体的 SO-8 改进技术叫做 Power SO-8。6、飞兆(Fairchild)半导体的 Power 56 封装飞兆半导体的 SO-8 改进技术叫做 Power 56。