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創(chuàng)新型封裝如何推動(dòng)提高負(fù)載開關(guān)中的功率密度

發(fā)布時(shí)間:2022-05-10 來源:TI 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】從智能手機(jī)到汽車,消費(fèi)者要求將更多功能封裝到越來越小的產(chǎn)品中。為了幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),TI 優(yōu)化了其半導(dǎo)體器件(包括用于子系統(tǒng)控制和電源時(shí)序的負(fù)載開關(guān))的封裝技術(shù)。封裝創(chuàng)新支持更高的功率密度,從而可以向每個(gè)印刷電路板上安裝更多半導(dǎo)體器件和功能。


晶圓級(jí)芯片封裝方式 (WCSP)


目前,尺寸最小的負(fù)載開關(guān)采用的是晶圓級(jí)芯片封裝方式 (WCSP)。圖1展示了四引腳WCSP器件的示例。


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圖 1:四引腳 WCSP 器件


WCSP技術(shù)使用硅片并將焊球連接到底部,可讓封裝尺寸盡可能小,并使該技術(shù)在載流能力和封裝面積方面極具競(jìng)爭(zhēng)力。由于WCSP盡可能減小了外形尺寸,用于輸入和輸出引腳的焊球數(shù)量將會(huì)限制負(fù)載開關(guān)能夠支持的最大電流。


采用引線鍵合技術(shù)的塑料封裝


需要更高電流的應(yīng)用或工業(yè)PC這樣的更嚴(yán)苛的制造工藝需要采用塑料封裝。圖2展示了采用引線鍵合技術(shù)的塑料封裝實(shí)現(xiàn)。


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圖 2:標(biāo)準(zhǔn)引線鍵合 Quad-Flat No Lead (QFN) 封裝


QFN或Small-Outline No Lead (SON) 封裝使用引線鍵合技術(shù)將芯片連接到引線,從而在為自發(fā)熱提供良好散熱特性的同時(shí),讓更大電流從輸入端流向輸出端。但引線鍵合塑料封裝需要為鍵合線本身提供大量空間,與芯片尺寸本身相比,需要更大的封裝。鍵合線還可增加電源路徑的電阻,從而增加負(fù)載開關(guān)的總體導(dǎo)通電阻。在這種情況下,折衷方案是在更大尺寸和更高功率支持之間進(jìn)行平衡。


塑料HotRod封裝


雖然WCSP和引線鍵合封裝都有其優(yōu)點(diǎn)和限制,但TI的HotRod QFN負(fù)載開關(guān)結(jié)合了這兩種封裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。圖3展示了HotRod封裝的分解圖。


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圖 3:TI HotRod QFN結(jié)構(gòu)和芯片連接


這些無引線塑料封裝使用銅柱將芯片連接到封裝,因?yàn)檫@種方法比鍵合線需要的空間小,從而可以盡可能減小封裝尺寸。銅柱還支持高電流電平,并且為電流路徑增加的電阻極小,允許單個(gè)引腳傳輸高達(dá)6A的電流。


表1通過比較TPS22964C WCSP、TPS22975引線鍵合SON和TPS22992負(fù)載開關(guān),說明了這些優(yōu)點(diǎn)。


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表 1:各種負(fù)載開關(guān)解決方案的比較


雖然TPS22975引線鍵合SON器件也可支持6A電流,但實(shí)現(xiàn)這一電流電平需要使用兩個(gè)引腳來提供輸入和輸出電壓,這會(huì)限制其他功能的數(shù)量,例如電源正常和可調(diào)上升時(shí)間。鍵合線還可增加器件的導(dǎo)通電阻,從而限制最大電流。


WCSP負(fù)載開關(guān)是這三種解決方案中最小的,但其受限的引腳使其具有的功能最少,支持的電流最低。


結(jié)語


TPS22992負(fù)載開關(guān)結(jié)合了WSCP和SON的優(yōu)點(diǎn),既具有WCSP解決方案尺寸小巧的優(yōu)點(diǎn),也具有引線鍵合SON解決方案的大電流支持和額外功能。TI的 TPS22992和TPS22998負(fù)載開關(guān)使用HotRod封裝優(yōu)化小解決方案尺寸,同時(shí)支持大電流、低導(dǎo)通電阻和許多器件功能。


其他資源


●    閱讀技術(shù)白皮書“何時(shí)將開關(guān)改為集成的負(fù)載開關(guān)”。


●    閱讀應(yīng)用報(bào)告“負(fù)載開關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)”,了解有關(guān)負(fù)載開關(guān)的更多信息。


●    閱讀電子書“11種保護(hù)電源路徑的方法”,了解設(shè)計(jì)技巧。


●    閱讀應(yīng)用報(bào)告“增強(qiáng)型HotRod QFN封裝:在業(yè)界超小的4A轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)低EMI性能”。


●    查看TI的QFN和WCSP封裝解決方案。


關(guān)于德州儀器(TI)


德州儀器(TI)(納斯達(dá)克股票代碼:TXN)是一家全球性的半導(dǎo)體公司,致力于設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和銷售模擬和嵌入式處理芯片,用于工業(yè)、汽車、個(gè)人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場(chǎng)。我們致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)實(shí)用,創(chuàng)造一個(gè)更美好的世界。如今,每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上,使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠,從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。欲了解更多信息,請(qǐng)?jiān)L問公司網(wǎng)站www.ti.com.cn。



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