TI - 创新型封装如何推动提高负载开关中的功率密度

类别:其他  出处:网络整理  发布于:2022-06-30 16:19:30 | 189 次阅读

    从智能手机到汽车,消费者要求将更多功能封装到越来越小的产品中。

    为了帮助实现这一目标,TI 优化了其半导体器件(包括用于子系统控制和电源时序的负载开关)的封装技术。

封装创新支持更高的功率密度,从而可以向每个印刷电路板上安装更多半导体器件和功能。

    晶圆级芯片封装方式 (WCSP)    晶圆级芯片封装方式 (WCSP)
    目前,尺寸的负载开关采用的是晶圆级芯片封装方式 (WCSP)。图1展示了四引脚WCSP器件的示例。


图 1:四引脚 WCSP 器件
WCSP技术使用硅片并将焊球连接到底部,可让封装尺寸尽可能小,并使该技术在载流能力和封装面积方面极具竞争力。由于WCSP尽可能减小了外形尺寸,用于输入和输出引脚的焊球数量将会限制负载开关能够支持的电流。
采用引线键合技术的塑料封装
需要更高电流的应用或工业PC这样的更严苛的制造工艺需要采用塑料封装。图2展示了采用引线键合技术的塑料封装实现。


图 2:标准引线键合 Quad-Flat No Lead (QFN) 封装
QFN或Small-Outline No Lead (SON) 封装使用引线键合技术将芯片连接到引线,从而在为自发热提供良好散热特性的同时,让更大电流从输入端流向输出端。但引线键合塑料封装需要为键合线本身提供大量空间,与芯片尺寸本身相比,需要更大的封装。键合线还可增加电源路径的电阻,从而增加负载开关的总体导通电阻。在这种情况下,折衷方案是在更大尺寸和更高功率支持之间进行平衡。
塑料HotRod封装
虽然WCSP和引线键合封装都有其优点和限制,但TI的HotRod QFN负载开关结合了这两种封装技术的优点。图3展示了HotRod封装的分解图。

图 3:TI HotRod QFN结构和芯片连接
这些无引线塑料封装使用铜柱将芯片连接到封装,因为这种方法比键合线需要的空间小,从而可以尽可能减小封装尺寸。铜柱还支持高电流电平,并且为电流路径增加的电阻极小,允许单个引脚传输高达6A的电流。


表1通过比较TPS22964C WCSP、TPS22975引线键合SON和TPS22992负载开关,说明了这些优点。
虽然TPS22975引线键合SON器件也可支持6A电流,但实现这一电流电平需要使用两个引脚来提供输入和输出电压,这会限制其他功能的数量,例如电源正常和可调上升时间。键合线还可增加器件的导通电阻,从而限制电流。
WCSP负载开关是这三种解决方案中的,但其受限的引脚使其具有的功能少,支持的电流。
结语
TPS22992负载开关结合了WSCP和SON的优点,既具有WCSP解决方案尺寸小巧的优点,也具有引线键合SON解决方案的大电流支持和额外功能。TI的 TPS22992和TPS22998负载开关使用HotRod封装优化小解决方案尺寸,同时支持大电流、低导通电阻和许多器件功能。

关键词:电子

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