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一段時(shí)間以來(lái)，高壓應(yīng)用的要求迫使設(shè)計(jì)師不得不依賴傳統(tǒng)功率封裝，例如TO-220 / TO-247和D2PAK-7。然而，隨著開(kāi)關(guān)頻率越來(lái)越高，這些傳統(tǒng)封裝的限制逐漸凸顯。Nexperia憑借20多年使用久經(jīng)考驗(yàn)的銅夾片技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新的CCPAK。將銅夾片封裝技術(shù)的所有公認(rèn)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于650 V及更高電壓應(yīng)用。
從汽車電氣化到數(shù)據(jù)中心和5G通信高效電源，我們正在進(jìn)入快速開(kāi)關(guān)、高壓功率器件的新時(shí)代。為了滿足這一需求，大量硅器件逐漸被淘汰，新的寬帶隙（WBG）半導(dǎo)體成為650 V及更高電壓應(yīng)用領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，雖然半導(dǎo)體器件的技術(shù)不斷取得重大進(jìn)步，這些器件仍使用傳統(tǒng)功率封裝，這些封裝已不適應(yīng)當(dāng)今應(yīng)用。
傳統(tǒng)封裝的限制
作為久經(jīng)考驗(yàn)的可靠功率封裝，TO-220和TO-247封裝仍是電力電子的主流。這些傳統(tǒng)通孔封裝能處理大多數(shù)高功率應(yīng)用的電壓、電流和散熱。當(dāng)然，它們可輕松貼到散熱器，確保出色的散熱效果。它作為中等開(kāi)關(guān)頻率的可靠選擇，但其長(zhǎng)引腳會(huì)產(chǎn)生寄生電感，這將成為高頻開(kāi)關(guān)的限制因素。
當(dāng)然，D2PAK-7是高壓功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一種表面貼裝方案。就像TO-220一樣，它已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的主流封裝。雖然來(lái)自長(zhǎng)管腳引線的寄生電感不再是個(gè)問(wèn)題，但是D2PAK-7確實(shí)存在內(nèi)部引線連接。隨著在電路板空間和高度不斷增加的壓力，不僅僅要考慮從功率器件散熱，也需要考慮從電路板散熱，D2PAK-7和TO-220封裝都面臨巨大的挑戰(zhàn)。
封裝創(chuàng)新配合技術(shù)進(jìn)步
Nexperia深知，對(duì)于一些應(yīng)用，傳統(tǒng)封裝方案綽綽有余。但為了充分利用新的高壓寬帶隙半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)，我們?nèi)孕栝_(kāi)發(fā)新的封裝方案。為了優(yōu)化電氣和熱性能，銅夾片技術(shù)是理想選擇，尤其為已采用LFPAK和CFP封裝方案的雙極性晶體管、MOSFET和整流二極管提供了出色的性能。
顯而易見(jiàn)，LFPAK88是開(kāi)發(fā)新的高壓封裝方案的理想起點(diǎn)。除了銅夾片技術(shù)的電氣和熱性能優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)通孔和QFN式封裝，它還能提供高電路板級(jí)可靠性和焊點(diǎn)的高級(jí)光學(xué)檢測(cè)（AOI）。但為了適應(yīng)Nexperia級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的GaN FET，提供未來(lái)可可擴(kuò)展的管腳尺寸，新封裝需要引入幾種特性。
例如，憑借Nexperia第二代H2氮化鎵技術(shù)，我們現(xiàn)在可以在芯片底部放置高HEMT柵極。從器件角度看，這可以改善動(dòng)態(tài)RDS（on），消除浮動(dòng)的襯底，在同樣的芯片尺寸下提供更多芯片單元。由于我們的器件基于級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，所以需要在HEMT柵極和硅FET源極之間建立連接。這可以通過(guò)外部連接實(shí)現(xiàn)，但需要設(shè)計(jì)師更改電路板布局。因此，我們引入了多個(gè)內(nèi)部支柱--這有一個(gè)額外的好處，既保證了一定程度的冗余設(shè)計(jì)，又提高了散熱性能。
CCPAK1212：秉承優(yōu)點(diǎn)的新功率封裝
新封裝的顯著特點(diǎn)之一是12×12mm外形尺寸。這樣的管腳尺寸面積仍比D2PAK-7緊湊（減少10%），而且僅有2.5mm的高度，幾乎僅為D2PAK-7的一半。這意味著它在相同的尺寸可以容納更大的芯片，隨著Nexperia不斷擴(kuò)充高壓產(chǎn)品組合，客戶可從相同管腳尺寸的設(shè)計(jì)中獲益。
除了為高壓功率晶體管帶來(lái)銅夾片技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，CCPAK1212i還能讓封裝有效翻轉(zhuǎn)。這樣可實(shí)現(xiàn)頂部散熱，并為客戶在開(kāi)關(guān)拓?fù)淅щy或環(huán)境溫度成為問(wèn)題時(shí)，提供進(jìn)一步提高芯片和電路板散熱性能的選擇。
作者簡(jiǎn)介：Ding Yandoc
Ding Yandoc從菲律賓亞當(dāng)森大學(xué)獲得電氣工程理學(xué)學(xué)士學(xué)位后，一直致力于半導(dǎo)體封裝的創(chuàng)新。1997年，他在菲律賓Amkor Technology公司工作時(shí)，開(kāi)始了自己的第一項(xiàng)發(fā)明“twister”，這是一款全自動(dòng)的封裝點(diǎn)膠工具清洗機(jī)。在加入飛利浦半導(dǎo)體擔(dān)任封裝設(shè)計(jì)工程師和Autocad教師之前，憑借機(jī)械技術(shù)員在產(chǎn)品裝配和塑料成型方面獲得的知識(shí)，他進(jìn)入了開(kāi)發(fā)工程領(lǐng)域。
作為Nexperia LFPAK的先行者之一，2004年他遷居英國(guó)，此后一直為MOSFET和GaN產(chǎn)品構(gòu)思和開(kāi)發(fā)各種封裝設(shè)計(jì)。除了戶外徒步旅行和露營(yíng)，Ding還喜歡拼圖游戲。
查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站 http://efficiencywins.nexperia.cn/innovation/CCPAK-copper-clip-comes-to-high-voltage-applications.html。（Lisa WU, 365PR Newswire）
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