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经常使用功率MOSFET封装技术处置计算运行的高功耗疑问

核心议题： 处置打算： 关于主板设计师来说，要设计处置器电压调理模块(VRM)来满足计算机处置器永无止境的功率需求真实是个大应战。Pentium 4处置器要求VRM提供的电流提高了约3倍。英特尔将其VRM目的从8.4版本更新到9.0版本，涵盖了新的功率要求，以继续追寻摩尔(Moore)定律。在过去的10年间，VRM电流要求不时在参与，正如英特尔所发布的，IccMAX从VRM9.0中的60A开展成驱动上流4核处置器的VRM11.0所要求的150A。与此同时，电流切换速率要求也有相当大的提高；芯片插座处的dI／dT从450A／μs参与到1200A／μs。这给电路设计带来了许多热性能和电气性能方而的应战。处置器功耗的参与人造也抚慰了那些专一为客户提供增值服务的半导体厂商，推进他们开发各种翻新的处置打算。VRM经常使用的功率MOSFET必定有尽或许低的导通电阻(Rds(on))、尽或许小的电感以及尽或许少的栅极电荷(Qg)；这可从如下的功耗方程看出： 当上班频率参与到1MHz或许更高时，这些电气参数尤其关键。当然，功率MOSFET必定具有很好的热性能。随着MOSFET硅片技术的提高，封装技术逐渐成为性能优化的关键阻碍。详细讲，人们发现传统的引线键合封装(如DPAK和SO-8)经常使用的细线会使部件的寄生电阻清楚参与。在极其状况下，封装参与的寄生电阻大小会与硅片自身的相当。为此，MOSFET厂商开收回各种改良的封装，如飞兆半导体的PowerBGA(见图1)。这种封装齐全不用引线键合技术，而是应用锡球和布有凹陷的引线框，间接将硅片粘贴在印刷线路板(PWB)上。由于PowerBGA的铜帽有一小块 散热片 并应用空气对流，结点到环境的热阻较DPAK封装降落50％以上，这是由于PowerBGA为强迫对流冷却提供了十分高效的散热途径。VRM设计师青睐相对较小的5mm×6mm SO-8封装。但由于这种封装是针对低功耗芯片设计的，因此不具有DPAK的热性能。量产的MOSFET多是SO-8大小的部件，并带有可焊接到PWB上的散热片。这类组件在环球的经常使用会越来越多，这些封装的热性能理论凑近DPAK，而且在驳回某些互连技术时，其寄生电阻和电感还或许更小，同时，PWB面积也减小一半。这也是许多电子设计师青睐驳回这种封装的要素。这是一个值得留意的提高；由于，典型的4相VRM 10产品具有一个高压侧MOSFET和两个高压侧MOSFET，总计12个。随着主板配置越来越多(如归入音视频、无线网络等配置)，可供VRM设计师经常使用的PWB空间越来越少，封装尺寸就成为设计师思考的一个十分关键的要素。 只管，出于老本或第二供货源思考，许多设计最后都保持驳回传统的IPAK和DPAK封装，但为了满足高功率要求，这些新型的封装技术曾经越来越多地成为必要的选用。如今已有许多5mm×6mm模塑引脚封装的供应商，这就处置了第二供货源的疑问。[page]为了应答未来的需求，发生了双面封装技术，可让主板设计师对高性能运行的MOSFET启动散热处置，迫使MOSFET厂商成为总体处置打算的供应商。过去，台式电脑在处置器及北桥芯片和南桥芯片上经常使用散热片。只管这在先前的主板设计中不经常出现(关键是老本要素)，但对MOSFET启动散热已越来越经常出现。初级主板市场曾经开局发生将北桥芯片和南桥芯片上的导热管衔接到VRM的MOSFET散热片上的散热组件(见图2)。 在这些散热处置打算中，有些间接将散热片贴在DPAK的顶部。这种打算的成果十分差，由于塑料模件的热导率普通只要1 W／m-K，而铜在典型生产电子温度环境下的热导率凑近400W／m-K。咱们置信封装技术会照应这一开展趋向，而且MOSFET厂商在改良传统封装技术的同时，将会提供种类及配置更多(如双面冷却配置)的封装产品。随着MOSFET越来越多地集成到主板的热系统中，主板设计师和MOSFET厂商必定更亲密地协作。新的封装产品(或许是专有的或设有工业规范的)为PWB设计师开拓出新的设计天地，同时也要求MOSFET厂商帮忙客户经常使用新的产品，以确保客户充散施展封装的性能。设计师筛选的MOSFET厂商必定了解针对运行的系统层面，清楚MOSFET周围组件的各种关系效应，了解组件上一块散热片能发生哪些成果和性能优化，了解外表贴装工艺及其在运行中的牢靠性。PWB面积的减小，以及节俭老本的呼声越来越高，使得VRM设计师转而经常使用更高的开关频率。参与同步降压转换器的开关速度可准许经常使用更小的电感和电容。小电感和小电容的老本低，并且PWB占位面积更小。当然，天下没有收费的午餐。提高开关频率会因开关损耗参与而降落转换器的效率。MOSFET、控制器和驱动电路的需求均有所扭转，须要提供这些组件的厂家提出新的处置打算。英特尔已推出DrMOS技术规范，作为建设全体(即集成同步降压转换器的高压侧MOSFET、高压侧MOSFET及驱动器)封装处置打算规范的一种手腕，该规范包含成功各种DrMOS兼容模块和控制器间互用性的各种电气和物理规范。DrMOS打算驳回8 mm×8mm和6mm×6mm四方扁平无引脚(QFN)封装。将MOSFET和驱动器封装在一同，使得供应商能够应用其对器件和封装技术的阅从来婚配MOSFET和驱动器，消弭PWB的一些外部影响，如走线宽度和长度。由于MOSFET厂商能指定经常使用何种控制器，从而针对驱动器和封装来优化MOSFET，提供效率比分立元件更高的组件。而效率高象征着在相反电流下发生的热量更少，有助于设计师处置散热疑问。随着开关频率高达1MHz的运行越来越广泛，消弭板上的走线及团圆信号门路惹起的寄失效应，就显得更减轻要。将分立元件的信号门路(即从驱动器封装中进去，经过一个焊点，在板上走一段距离，再经过另一个焊点进入MOSFET封装件)缩减为两块硅片间繁多的一组线键合有很多好处。同步降压转换器设计师之所以将这种封装技术作为处置其设计难题的打算来钻研，就是由于驱动器和MOSFET之间只要一个封装电阻须要思考。只管处置器设计师曾经大大优化了处置器效率，但这种优化并未降落处置器的功耗。为了应答这一应战，人们不时对MOSFET封装技术启动翻新改良。随着以英特尔DrMOS规范为首的多芯片封装技术越来越遍及，封装技术触及的艰巨将会越来越多，厂商必定与最终客户协同配合，发明出全体处置打算。 要洽购散热片么，点这里了解一下多少钱! 标签： 北桥、 芯片、 南桥芯片、 上散热片、

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