提高功率密度和優(yōu)化成本一直都是高效大功率應(yīng)用的主要發(fā)展方向，尤其是在電動汽車等細分市場。為此，英飛凌宣布其應(yīng)用于高壓MOSFET的理想封裝技術(shù)——QDPAK和DDPAK頂部散熱（TSC）封裝技術(shù)已成功注冊成為JEDEC標(biāo)準，以便盡快與行業(yè)上下游各環(huán)節(jié)的企業(yè)分享這一成果。同時，英飛凌于近日召開媒體會，由英飛凌科技電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)應(yīng)用市場總監(jiān)程文濤，對該技術(shù)的工作機理、技術(shù)優(yōu)勢等做出深入解讀。
英飛凌科技電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)應(yīng)用市場總監(jiān) 程文濤
程文濤全面闡述了英飛凌QDPAK、DDPAK頂部散熱封裝技術(shù)，從開發(fā)頂部散熱封裝技術(shù)的初衷，技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的過程，到適宜的應(yīng)用和落地實踐，再到如今成功入選JEDEC標(biāo)準的原因以及對整個半導(dǎo)體行業(yè)的重要意義等，涵蓋了方方面面。
頂部散熱（TSC）封裝 QDPAK和 DDPAK的前身，其實是大家熟悉的DPAK（TO252）封裝。QDPAK大致相當(dāng)于4個DPAK并排，DDPAK則是兩個DPAK并排（Double DPAK），這類封裝的主要優(yōu)勢在于：
滿足更大功率需求：優(yōu)化利用電路板空間，采用開爾文源極連接，減少源極寄生電感；
提高功率密度：頂部散熱可實現(xiàn)最高電路板利用率；
提高效率： 經(jīng)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)具有低電阻和超低寄生電感，可實現(xiàn)更高效率；
減輕重量：綜合優(yōu)化散熱和發(fā)熱，有助于打造更小巧的外殼，從而減少用料，減輕重量
程文濤表示，這兩種頂部層散熱封裝技術(shù)在用戶層面能夠解決的問題包括，讓整個裝配過程步驟變少，自動化制造流程更簡潔，最終在下游廠商端實現(xiàn)包括PCB數(shù)量、層級和板間連接器用量減少，帶來裝配及整體系統(tǒng)成本大幅降低。
優(yōu)化MOSFET應(yīng)用需要盡可能降低系統(tǒng)熱阻（Rthja），同時實現(xiàn)最高結(jié)溫（Tj）。如此一來能夠最大限度地增加流入散熱片的熱量，并最大限度地減少流入PCB的熱量。
熟悉功率半導(dǎo)體行業(yè)的讀者應(yīng)該還有印象，10年前的大功率應(yīng)用器件（千瓦及以上的功率）基本以通孔器件封裝（THD）為主，例如大家熟知的TO247、TO220封裝。這類插件封裝的優(yōu)勢在于，在當(dāng)時的裝配和封裝工藝下能最大限度地利用外加散熱片，高效地把芯片內(nèi)部產(chǎn)生的熱量帶出芯片，讓芯片能夠工作在大功率應(yīng)用場景中。
但隨著數(shù)據(jù)中心、4G及5G無線通信宏基站等設(shè)備對于功率密度的要求越來越高，設(shè)備尺寸越做越小，開始要求電源應(yīng)用的電路板設(shè)計中采用更少或不用獨立散熱片，同時把更多的熱量均勻地散發(fā)到整個設(shè)備之外。
貼片化是從帶獨立散熱片的插件封裝，走向更高功率散熱的第一步。但這對于緊貼PCB表面的貼裝器件（SMD）來說，很難做到。
“這是兩個很矛盾的需求，尤其在最近的5年之內(nèi)越來越凸顯。我們用了很長時間與產(chǎn)業(yè)鏈下游的行業(yè)頭部客戶以及工程師討論，最終達成共識，就是頂層散熱才是解決這個矛盾的根本途徑?！?程文濤說到。
如上圖（左）所示，一般貼片封裝器件的散熱主要靠芯片底部與PCB之間的接觸，靠PCB銅箔把芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去。這樣做的壞處是需要耗費較大的PCB銅箔面積，才能有效散熱，如果銅箔不夠大，在芯片底部就會形成一個熱點，給PCB帶來很大壓力。
目前業(yè)界常用的PCB材質(zhì)均為FR4，這類材質(zhì)在業(yè)界標(biāo)準中存在110度左右的最高溫度上限。在這樣的要求下，如果利用貼片和PCB之間的結(jié)合均勻地將更多熱量傳遞出去是個挑戰(zhàn)，在這方面，底部散熱封裝慢慢地走到了瓶頸。
而上圖（右）顯示在使用增加散熱片的頂部散熱模式后，可以不靠底部銅箔散熱，在同樣的PCB材質(zhì)下，能夠更有效、更均勻地把熱量散出去。如此一來給用戶帶來的好處是，在同樣的散熱面積下，設(shè)備整體能夠傳遞出的功率耗散得到了增加。
注冊成為JEDEC標(biāo)準三大動因：
至于將QDPAK和DDPAK頂部冷卻（TSC）封裝技術(shù)注冊成為JEDEC標(biāo)準，主要也是基于JEDEC這個標(biāo)準組織有能力將行業(yè)里的一些創(chuàng)新想法快速推行開。JEDEC標(biāo)準本身是免費的，技術(shù)在JEDEC標(biāo)準組織中得到了注冊和認證之后，其它的廠商可以免費從JEDEC標(biāo)準組織里面下載及查看，廠家要做的就是制造符合這個標(biāo)準的產(chǎn)品。因為已經(jīng)跟業(yè)界通行的尺寸、安規(guī)都是相兼容的，所以為產(chǎn)品做推廣的時候就更加方便。再者，JEDEC標(biāo)準在半導(dǎo)體行業(yè)中認可度比較高。最后一點，在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域業(yè)界有一個不成文的規(guī)定，任何一家廠商在選定一款功率半導(dǎo)體時，至少需要一個備選方案，理想的情況是有多種備選方案，也就是Multiple Source，所以標(biāo)準本身就顯得至關(guān)重要。
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