铜夹片如何造就面向未来的出色的功率封装

我们的铜夹片技术提高了功率处理能力、电效率和可靠性,是下一代宽禁带器件的上佳之选。

Nexperia的铜夹片技术已经彻底改变了功率封装,并将继续引领性能和效率的发展。我们现在约有90%的产品都采用了LFPAK无损耗封装,该封装早在2002年就引入了铜夹片技术,并且这项技术在封装新型GaN FET的CCPAK1212得到了广泛应用。
 

我们开发LFPAK是为了满足计算行业在为新款处理器供电时对超高电流的需求。每次出现新的晶圆技术节点,芯片上的晶体管数量都会呈指数级增加,电源电压也相应降低,峰值电流开始逼近200 A甚至更高的水平。行业参考SO-8晶体管封装的功能因此而得到扩展,促使电源设计转向更大的封装(例如DPAK甚至D2PAK)来应对所有问题。

我们开发了LFPAK56,以从常用的SO-8封装尺寸提供更多功率,希望能用LFPAK56取代DPAK或D2PAK。我们采用LFPAK56(以其尺寸5 mm x 6 mm命名)的第一代25 V MOSFET具有与类似的DPAK封装器件相当的RDS(on)和最大漏极电流,但管脚尺寸缩小了一半以上:LFPAK56为30 mm2,而DPAK为70 mm2。铜夹片连接取代了芯片和引脚框架之间的传统键合线连接,横截面积非常大,因此可显着提高电气和热性能。

 

 

起初,LFPAK56遭到业界质疑:它的尺寸不到DPAK的一半,如何实现同等的热性能?有些人怀疑夹片连接的可靠性,但其物理原理是毋庸置疑的:将夹片直接焊接到芯片上的源极连接,消除了通常出现在键合线连接处的高电流密度区域。因此,铜夹片可防止在这些位置形成温度“热点”,从而达到保护晶体管的目的。

经过可靠性和热性能测试,已经表明LFPAK能够发挥声称的性能。LFPAK56还通过了严格的AEC-Q101车规认证,实际上显著超过了每一项要求。

铜夹片还降低了封装电感,比传统的引线键合封装低三倍,因此可以提高开关效率并降低EMI。当今的电源设计需要更高的频率,以实现更高的功率密度和更快的动态响应,提高开关效率变得越来越重要。因此,我们新推出的铜夹片封装CCPAK1212是新型GaN功率晶体管的上佳之选。其宽禁带技术可为快速开关设计带来出色的效率,使GaN和铜夹片成为彼此契合的完美组合。

 

 

2021年LFPAK器件出货量超过17亿,包括LFPAK56封装的MOSFET和双极性功率晶体管,以及后续推出的小尺寸衍生产品3 mm x 3 mm LFPAK33到8 mm x 8 mm LFPAK88。现在,铜夹片成功案例中又加入了新的CCPAK1212,我们预计这项技术将在未来几代使用GaN、SiC或MOSFET器件的先进功率半导体中发挥重要作用。