搜索全部
  • 全部新闻
  • 商城资讯
  • 技术分享
  • 热点阅读
  • 为您推荐
  • 行业快讯
技术分享 > 文章详情

MOS管封装哪些你不知道的事

HOTKING 2019-07-29 11:59:22 MOS管 MOS管封装 封装

完成MOS管芯片在制作之后,需要给MOS管芯片加上一个外壳,这就是MOS管封装。该封装外壳主要起着支撑、保护和冷却的作用,同时还可为芯片提供电气连接和隔离,从而将MOS管器件与其它元件构成完整的电路。

完成MOS管芯片在制作之后,需要给MOS管芯片加上一个外壳,这就是MOS管封装。该封装外壳主要起着支撑、保护和冷却的作用,同时还可为芯片提供电气连接和隔离,从而将MOS管器件与其它元件构成完整的电路。

而不同的封装、不同的设计,MOS管的规格尺寸、各类电性参数等都会不一样,而它们在电路中所能起到的作用也会不一样;另外,封装还是电路设计中MOS管选择的重要参考。封装的重要性不言而喻,今天我们就来聊聊MOS管封装的那些事。

MOS管封装分类
按照安装在PCB板上的方式来划分,MOS管封装主要有两大类:插入式(Through Hole)和表面贴装式(Surface Mount)。

插入式就是MOSFET的管脚穿过PCB板的安装孔并焊接在PCB板上。常见的插入式封装有:双列直插式封装(DIP)、晶体管外形封装(TO)、插针网格阵列封装(PGA)三种样式。


表面贴裝则是MOSFET的管脚及散热法兰焊接在PCB板表面的焊盘上。典型表面贴装式封装有:晶体管外形(D-PAK)、小外形晶体管(SOT)、小外形封装(SOP)、方形扁平式封装(QFP)、塑封有引线芯片载体(PLCC)等。

随着技术的发展,目前主板、显卡等的PCB板采用直插式封装方式的越来越少,更多地选用了表面贴装式封装方式。

1、双列直插式封装(DIP)
DIP封装有两排引脚,需要插入到具有DIP结构的芯片插座上,其派生方式为SDIP(Shrink DIP),即紧缩双入线封装,较DIP的针脚密度高6倍。

DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP、单层陶瓷双列直插式DIP、引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式、塑料包封结构式、陶瓷低熔玻璃封装式)等。DIP封装的特点是可以很方便地实现PCB板的穿孔焊接,和主板有很好的兼容性。

但由于其封装面积和厚度都比较大,而且引脚在插拔过程中很容易被损坏,可靠性较差;同时由于受工艺的影响,引脚一般都不超过100个,因此在电子产业高度集成化过程中,DIP封装逐渐退出了历史舞台。

2、晶体管外形封装(TO)
属于早期的封装规格,例如TO-3P、TO-247、TO-92、TO-92L、TO-220、TO-220F、TO-251等都是插入式封装设计。

TO-3P/247:是中高压、大电流MOS管常用的封装形式,产品具有耐压高、抗击穿能力强等特点。

TO-220/220F:TO-220F是全塑封装,装到散热器上时不必加绝缘垫;TO-220带金属片与中间脚相连,装散热器时要加绝缘垫。这两种封装样式的MOS管外观差不多,可以互换使用。

TO-251:该封装产品主要是为了降低成本和缩小产品体积,主要应用于中压大电流60A以下、高压7N以下环境中。

TO-92:该封装只有低压MOS管(电流10A以下、耐压值60V以下)和高压1N60/65在采用,目的是降低成本。

近年来,由于插入式封装工艺焊接成本高、散热性能也不如贴片式产品,使得表面贴装市场需求量不断增大,也使得TO封装发展到表面贴装式封装。TO-252(又称之为D-PAK)和TO-263(D2PAK)就是表面贴装封装。

TO252/D-PAK是一种塑封贴片封装,常用于功率晶体管、稳压芯片的封装,是目前主流封装之一。

采用该封装方式的MOSFET有3个电极,栅极(G)、漏极(D)、源极(S)。

其中漏极(D)的引脚被剪断不用,而是使用背面的散热板作漏极(D),直接焊接在PCB上,一方面用于输出大电流,一方面通过PCB散热;所以PCB的D-PAK焊盘有三处,漏极(D)焊盘较大。其封装规范如下:

TO-263是TO-220的一个变种,主要是为了提高生产效率和散热而设计,支持极高的电流和电压,在150A以下、30V以上的中压大电流MOS管中较为多见。

除了D2PAK(TO-263AB)之外,还包括TO263-2、TO263-3、TO263-5、TO263-7等样式,与TO-263为从属关系,主要是引出脚数量和距离不同。


3、插针网格阵列封装(PGA)
PGA(Pin Grid Array Package)芯片内外有多个方阵形的插针,每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列,根据管脚数目的多少,可以围成2~5圈。安装时,将芯片插入专门的PGA插座即可,具有插拔方便且可靠性高的优势,能适应更高的频率。

其芯片基板多数为陶瓷材质,也有部分采用特制的塑料树脂来做基板,在工艺上,引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从64到447不等。

这种封装的特点是,封装面积(体积)越小,能够承受的功耗(性能)就越低,反之则越高。这种封装形式芯片在早期比较多见,且多用于CPU等大功耗产品的封装,如英特尔的80486、Pentium均采用此封装样式;不大为MOS管厂家所采纳。

4、小外形晶体管封装(SOT)
SOT(Small Out-Line Transistor)是贴片型小功率晶体管封装,主要有SOT23、SOT89、SOT143、SOT25(即SOT23-5)等,又衍生出SOT323、SOT363/SOT26(即SOT23-6)等类型,体积比TO封装小。

SOT23是常用的三极管封装形式,有3条翼形引脚,分别为集电极、发射极和基极,分别列于元件长边两侧,其中,发射极和基极在同一侧,常见于小功率晶体管、场效应管和带电阻网络的复合晶体管,强度好,但可焊性差,外形如下图(a)所示。

SOT89具有3条短引脚,分布在晶体管的一侧,另外一侧为金属散热片,与基极相连,以增加散热能力,常见于硅功率表面组装晶体管,适用于较高功率的场合,外形如下图(b)所示。

SOT143具有4条翼形短引脚,从两侧引出,引脚中宽度偏大的一端为集电极,这类封装常见于高频晶体管,外形如下图(c)所示。

SOT252属于大功率晶体管,3条引脚从一侧引出,中间一条引脚较短,为集电极,与另一端较大的引脚相连,该引脚为散热作用的铜片,外形如下图(d)所示。

主板上常用四端引脚的SOT-89 MOSFET。其规格尺寸如下:

5、小外形封装(SOP)
SOP(Small Out-Line Package)是表面贴装型封装之一,也称之为SOL或DFP,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L字形)。材料有塑料和陶瓷两种。

SOP封装标准有SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等,SOP后面的数字表示引脚数。MOSFET的SOP封装多数采用SOP-8规格,业界往往把“P”省略,简写为SO(Small Out-Line)。

SO-8为PHILIP公司率先开发,采用塑料封装,没有散热底板,散热不良,一般用于小功率MOSFET。

后逐渐派生出TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)等标准规格;其中TSOP和TSSOP常用于MOSFET封装。

6、方形扁平式封装(QFP)
QFP(Plastic Quad Flat Package)封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般在大规模或超大型集成电路中采用,其引脚数一般在100个以上。

用这种形式封装的芯片必须采用SMT表面安装技术将芯片与主板焊接起来。该封装方式具有四大特点:

①适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线;
②适合高频使用;
③操作方便,可靠性高;
④芯片面积与封装面积之间的比值较小。

与PGA封装方式一样,该封装方式将芯片包裹在塑封体内,无法将芯片工作时产生的热量及时导出,制约了MOSFET性能的提升;而且塑封本身增加了器件尺寸,不符合半导体向轻、薄、短、小方向发展的要求;另外,此类封装方式是基于单颗芯片进行,存在生产效率低、封装成本高的问题。

因此,QFP更适于微处理器/门陈列等数字逻辑LSI电路采用,也适于VTR信号处理、音响信号处理等模拟LSI电路产品封装。


7、四边无引线扁平封装(QFN)
QFN(Quad Flat Non-leaded package)封装四边配置有电极接点,由于无引线,贴装表现出面积比QFP小、高度比QFP低的特点;其中陶瓷QFN也称为LCC(Leadless Chip Carriers),采用玻璃环氧树脂印刷基板基材的低成本塑料QFN则称为塑料LCC、PCLC、P-LCC等。

是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴表面贴装芯片封装技术。

QFN主要用于集成电路封装,MOSFET不会采用。不过因Intel提出整合驱动与MOSFET方案,而推出了采用QFN-56封装(“56”指芯片背面有56个连接Pin)的DrMOS。

需要说明的是,QFN封装与超薄小外形封装(TSSOP)具有相同的外引线配置,而其尺寸却比TSSOP的小62%。根据QFN建模数据,其热性能比TSSOP封装提高了55%,电性能(电感和电容)比TSSOP封装分别提高了60%和30%。最大的缺点则是返修难度高。

随着技术的革新与进步,把驱动器和MOSFET整合在一起,构建多芯片模块已经成为了现实,这种整合方式同时可以节省相当可观的空间从而提升功耗密度,通过对驱动器和MOS管的优化提高电能效率和优质DC电流,这就是整合驱动IC的DrMOS。

另外,采用的深沟道硅(trench silicon)MOSFET工艺,还能显著降低传导、开关和栅极电荷损耗;并能兼容多种控制器,可实现不同的工作模式,支持主动相变换模式APS(Auto Phase Switching)。

除了QFN封装外,双边扁平无引脚封装(DFN)也是一种新的电子封装工艺,在安森美的各种元器件中得到了广泛采用,与QFN相比,DFN少了两边的引出电极。


8、塑封有引线芯片载体(PLCC)
PLCC(Plastic Quad Flat Package)外形呈正方形,尺寸比DIP封装小得多,有32个引脚,四周都有管脚,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形,是塑料制品。

其引脚中心距1.27mm,引脚数从18到84不等,J形引脚不易变形,比QFP容易操作,但焊接后的外观检查较为困难。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。

PLCC封装是比较常见,用于逻辑LSI、DLD(或程逻辑器件)等电路,主板BIOS常采用的这种封装形式,不过目前在MOS管中较少见。

友情链接 帮助中心 条款与条件

周一至周六 9:00-18:00 3002484866 0755-21005112 在线客服