淺談MOS管封裝技術(shù)的演變

行業(yè)背景

隨著智能設(shè)備的普及，電子設(shè)備也朝著小型化、高性能和可靠性方向發(fā)展。摩爾定律趨緩背景下，封裝技術(shù)成為提升性能的關(guān)鍵路徑。從傳統(tǒng)的TO封裝到先進封裝，MOS管的封裝技術(shù)經(jīng)歷了許多變革，從而間接地影響到了智能應(yīng)用的表現(xiàn)。合科泰將帶您深入探討MOS管封裝技術(shù)的演變。

封裝技術(shù)的演進

根據(jù)技術(shù)層級的不同，MOS管封裝可分為三類技術(shù)形態(tài)，根據(jù)其不同的特性和優(yōu)點，可適用于不同的場景。

1、傳統(tǒng)封裝：TO系列封裝。

20世紀60-90年代，工業(yè)與家電設(shè)備要求器件具備高機械強度與低成本，對中低功率MOS管需求激增。TO結(jié)構(gòu)基于銅或鐵鎳合金金屬引線框架，外延引腳設(shè)計支持外接散熱片，通過環(huán)氧樹脂封裝外殼提供超過50G加速度耐受的機械抗沖擊能力。TO封裝熱阻范圍為50-80°C/W，廣泛運用于中低功率MOS管。

TO系列作為最常見傳統(tǒng)封裝形式之一，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、散熱性能好，適用于傳統(tǒng)應(yīng)用場景，比如電源適配器、開關(guān)電源等。然而，受限于引腳電感過高(>10nH)，其開關(guān)頻率難以突破MHz級別，無法滿足高頻電路需求。

2、先進封裝：QFN封裝

2000年后消費電子小型化推動高功率密度、高頻需求，同步整流技術(shù)普及，要求MOS管開關(guān)損耗降低50%以上。QFN封裝通過在底部設(shè)置占比達70%的銅質(zhì)焊盤，直接與PCB覆銅層貼合顯著提高了散熱效率、降低了電阻，同時引線電感低于1nH，可完美適配同步整流Buck電路等高頻場景。

QFN封裝體積小且熱阻低，散熱性能優(yōu)異，適用于高功率、高密度的電路設(shè)計，良好的散熱性能可以確保MOS管高功率運行的穩(wěn)定性，比如智能插座、PD快充等。但該封裝對焊接工藝精度要求極高，焊接空洞率必須控制在5%以內(nèi)(IPC標準)，否則會因熱傳導(dǎo)路徑受阻導(dǎo)致熱性能斷崖式下降，直接影響器件可靠性。

3、高端封裝：BGA封裝

AI、自動駕駛等領(lǐng)域需多芯片協(xié)同，驅(qū)動系統(tǒng)級封裝與高密度互連技術(shù)發(fā)展。BGA封裝作為高端三維集成方案，通過0.4mm間距焊球矩陣布局實現(xiàn)超過1000引腳的高密度互連，結(jié)合3D SiP堆疊封裝技術(shù)，支持多芯片垂直互聯(lián)，使導(dǎo)通電阻降至0.5mΩ。通過在底部設(shè)置球狀引腳實現(xiàn)高引腳密度和低電感，提高了可靠性。

BGA封裝適用于高性能、高密度的電路設(shè)計應(yīng)用，比如智能門鎖、監(jiān)控攝像頭等。BGA與GaN器件協(xié)同可實現(xiàn)100MHz超高頻開關(guān)，并通過AEC-Q101認證耐受175℃結(jié)溫，已成功應(yīng)用于自動駕駛激光雷達電源模塊、AI訓練芯片48V直連供電系統(tǒng)等前沿領(lǐng)域。(需滿足AEC-Q101車規(guī)認證)

數(shù)據(jù)來自網(wǎng)絡(luò)

不同封裝對MOS管的性能影響不同，傳統(tǒng)的TO封裝散熱性能主要依賴散熱片，散熱效率非常有限;先進封裝的QFN封裝通過大面積散熱片顯著提升了散熱效率，同時降低了熱阻，使其可用于高功率應(yīng)用;高端封裝BGA封裝通過球狀引腳和結(jié)構(gòu)設(shè)計，進一步優(yōu)化了散熱性能。

合科泰MOS管推薦

合科泰憑借深厚的技術(shù)積累和持續(xù)創(chuàng)新，已推出一系列采用先進封裝技術(shù)的MOS管產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在不同的細分應(yīng)用市場展現(xiàn)出卓越的性能。封裝選型原則首先要看功率是否匹配，其次是根據(jù)散熱需求，最后是看高頻和環(huán)境可靠性，以下是為您推薦的產(chǎn)品型號：

公司介紹

合科泰成立于1992年,是一家集研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售一體化的專業(yè)元器件高新技術(shù)及專精特新企業(yè)。

產(chǎn)品包括：

1、半導(dǎo)體封裝材料;2、被動元件，主要有：電阻、電容、電感;3、半導(dǎo)體分立器件，主要有：MOSFET、TVS、肖特基、穩(wěn)壓管、快恢復(fù)、橋堆、二極管、三極管及功率器件，電源管理IC及其他集成電路等。

合科泰設(shè)有兩個智能生產(chǎn)制造中心：

1、中國華南地區(qū)的制造中心，位于惠州市博羅縣的合科泰科技智能制造園區(qū)，建筑面積75000㎡，擁有先進設(shè)備及檢測儀器1000多臺，在當?shù)嘏涮准瘓F物流配送中心，而東莞塘廈生產(chǎn)中心為目前生產(chǎn)基地;

2、中國西南地區(qū)的制造中心，位于四川省南充市順慶區(qū)科創(chuàng)中心，廠房面積35000㎡，擁有先進設(shè)備和檢測儀器儀表約2000臺;

2024年合科泰全面拓寬產(chǎn)品線，在四川南充成立三家子公司，分別是順芯半導(dǎo)體、南充安昊、南充晶科，主要負責研發(fā)生產(chǎn)半導(dǎo)體封裝材料;產(chǎn)品線拓寬后將最大程度滿足客戶需求。

合科泰堅持客戶至上、品質(zhì)第一、創(chuàng)新驅(qū)動、以人為本的經(jīng)營方針，為客戶提供一站式應(yīng)用解決方案服務(wù)。同時合科泰提供半導(dǎo)體芯片和分立器件封裝測試OEM代工等綜合性業(yè)務(wù)。

合科泰在集成電路設(shè)計、芯片測試、分立器件工藝設(shè)計、可靠性實驗等方面積累了豐富核心技術(shù)儲備，擁有國家發(fā)明專利、實用新型專利等100多項。

合科泰通過了ISO9001、ISO14001、IATF16949體系認證。

產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電源、照明、醫(yī)療電子、小家電、通信、安防儀器、工控、汽車電子等領(lǐng)域。