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功率半导体封装的趋势分析

芯长征科技 来源:芝能智芯 2024-10-15 15:04 次阅读

以下文章来源于芝能智芯 ,作者陶烟烟

随着电动汽车和可再生能源的不断普及,功率半导体市场正迎来显著增长,并在封装领域发生巨大变革。封装的复杂性逐渐增加,以适应各种高功率和高温条件的应用。英飞凌中功率电压MOSFET总监Brian LaValle指出:“随着我们在硅本身方面取得进步,封装开始变得越来越重要。”

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随着对更快开关频率和更高功率密度的需求增加,用于基板、芯片贴装、引线键合和系统冷却的材料也经历了重大变化。在高功率和高电流方面,电源模块以分立封装和集成模块的形式提供,根据设备规格和使用条件,为制造商提供竞争优势。一些最为常见的有通孔封装,例如 TO-247 和 TO-220,带有长银引线,以及表面贴装 (SMT) 组件,包括 D2PAK、DPAK、SO-8,以及无引线 (TOLL)、PQFN 和 CSP。

顶部冷却 SMT 能够提供更低的热阻,因为排水片直接连接到散热器。由于 SMT 中的栅极环路更小,这种方法还可以提高开关性能。暴露的源极片可以与散热器齐平,从而提高器件的电流能力。整体解决方案包括通过单面或双面冷却来有效管理热量,以及在框架或模制模块中进行多芯片集成。

功率四方扁平无引线 (PQFN) 封装是目前最受欢迎的选择之一。原因在于其紧凑的尺寸(3 x 3mm 至 8 x 8mm)、低寄生效应、极低的导通电阻 [RDS(on)]、出色的热性能,以及多种多芯片、多夹子和电线变化的选择。PQFN 还与 GaN 兼容,适用于汽车,并提供双散热器选项。

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电力电子器件正从传统的硅 MOSFET 和 IGBT 转向基于碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 的器件。SiC 和 GaN 具有更宽的带隙,能够在更小的尺寸下实现更高的开关功率、更高的工作频率和更低的 RDS(on)。SiC 成为电池电动汽车车载充电、牵引逆变和 DC-DC 转换的首选材料,尽管其工作温度较高,价格与硅系统相当。

功率器件的结构与传统的 CMOS FET 不同,是垂直器件而不是平面器件。虽然它们不同于 CMOS 器件的缩放特性,但通过一些方法实现了有效的扩展。热管理和封装威廉希尔官方网站 :对于高功率密度的功率半导体,热管理至关重要。工程师采用一些威廉希尔官方网站 ,如微流体冷却和直接键合铜 (DBC) 连接,以优化封装结构和减小尺寸。 为了减少寄生效应,工程师采用嵌入式芯片基板威廉希尔官方网站 ,通过在基板中集成功率器件和无源器件,以及使用短连接路径和导电迹线,实现高效能和低功耗。

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原文标题:功率电子封装的发展趋势

文章出处:【微信号:芯长征科技,微信公众号:芯长征科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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