適合MOSFET要求的帶焊球晶片技術(shù)
----設(shè)計者必須平衡空間及功率上的限制,來獲得便攜式設(shè)備所要求的更大的電流和更低的導(dǎo)通電阻
----新一代的微處理器要求更大電流,電源管理應(yīng)用要求更低的導(dǎo)通電阻RDS(on)及更小的占用面積,這些都促使MOSFET制造商開發(fā)新的封裝技術(shù)。再過二年,微處理器所需的電流預(yù)計要增加一倍,而電壓將繼續(xù)下降。微處理器生產(chǎn)商將繼續(xù)從事更精細的工藝技術(shù)的開發(fā),以提高其密度及速度。
---- 要滿足這些挑戰(zhàn),就必須開發(fā)新的功率器件技術(shù),特別是便攜式裝置中的空間與功率受限制的環(huán)境,例如筆記本電腦。這些要求采用常規(guī)的線連接封裝是不可能達到的。
---- 這些問題能采用基本的帶焊球晶片技術(shù)（bumped-wafer technology）來解決,這些基本的帶焊球晶片技術(shù)在30年前由IBM公司首先用于IC,而現(xiàn)在首次作為對各種功率轉(zhuǎn)換及電源管理問題的解決方案。通過使用晶片上凸起焊球來替代傳統(tǒng)的連接線連接,MOSFET生產(chǎn)商大大減小了導(dǎo)通電阻,與此同時增加了硅管芯面積與封裝面積的比值。
---- 帶焊球晶片技術(shù)提供了不同的封裝,這包括MOSFET的BGA,無引腳的SO-8及快捷公司的無底的SO-8封裝。每一種封裝都有各自的特性及優(yōu)點以滿足各自的市場需求。
增加電流密度
----個人電腦及筆記本電腦的CPU采用同步降壓式變換器供電（見圖1）,把交流轉(zhuǎn)換成直流低電壓輸出（在1.25V到2.5V之間）,從而滿足今天運行CPU的需要。需要的電流不同的CPU有所不同,新設(shè)計的筆記本電腦從10A到22A,新一代高性能服務(wù)器及工作站則可達60A。
---- 更大的電流通過使用多相位結(jié)構(gòu)來控制,它復(fù)制圖1中的電路n次,并將PWM脈沖分別同相到高端MOSFET n/360。設(shè)計者一般將每一相位電流限制到15A。在PC主板中VIN通常為12V,而在筆記本電腦中VIN為18V。
---- 因為更多的相位意味有更多的MOSFET,而印制板的空間又總是有限的,因此多相位設(shè)計要求更小的封裝和更低的RDS(on),以及良好的導(dǎo)熱性能。低端MOSFET大多數(shù)情況下用在筆記本電腦及12V臺式變換器中。在15A電流時,RDS(on)每增加1mΩ,低端MOSFET將增加225mW的損耗。對傳統(tǒng)的SO-8封裝,每增加1mΩ,管芯溫度將增加14℃。
降低封裝電阻
----傳統(tǒng)的封裝使用鋁或金線焊接到晶片及引腳上。管芯的面積及引線框架上的連結(jié)面積都限制了平行的連接線的數(shù)量,從而導(dǎo)致線連接封裝有相當高的電阻。新的封裝技術(shù)使用晶片上凸出的焊球把晶片連接到銅引腳框架上或者直接連接到印制板上,消除了連接線,有效地降低了封裝電阻（見表1）。
表1 電阻比較 封裝 封裝電阻(mΩ) θJ-A(℃/W) θJ-C(℃/W)
