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全新的 DSOP Advance 封装来提高功率 MOSFET 散热性能

时间：2018-04-02 12:00来源：东芝半导体&存储产品

摘要：电源系统中的主开关器件是低电压功率MOSFET，这些系统需要的功率密度正在不断增加。

话说，人是铁饭是钢，一顿不吃饿得慌，食物就是人的能量来源，是生命中不可缺少的部分。对于电子产品来说，它不吃食物，吃的是电，也就是说它的能量来源是电源，电源系统是保证电子产品正常工作的源泉。随着电子产品的多样化需求和发展，不仅要求产品体积变小，而且也要它的功能要更加强大，特别是低功耗便携式产品。电源是系统中体积比较大的部件，显然，如果要将整个产品做小，留给电源的空间也不能太大，这就要求电源系统的功率密度要高，体积小，功率大。这样带来的问题是，空间变小了，热量散发不出去，很容易导致电源系统损坏。
 
问题出在哪儿了？
电源系统中的主开关器件是低电压功率MOSFET，这些系统需要的功率密度正在不断增加。为减小系统体积和功率损失，需要大力改进MOSFET的封装散热性。通过降低器件导通电阻和寄生电容，可降低功率损失。但是，MOSFET散热性能的改进因封装结构而有所限制。例如，传统的单面散热MOSFET通常安装有散热片，在这种情况下，器件与散热片之间的散热被封装表面的塑料模型所阻断。因此，需要较大的散热片进行有效散热。如图1所示：
 
 
图1. 单面散热MOSFET的典型实现方案
 
如何解决散热问题？
为解决这一问题，东芝开发了名为“DSOP Advance”的高散热性MOSFET封装。该器件的特点是实现了双面散热的创新热传导，具体方法是在封装上下表面使用铜（Cu）板。与单面散热封装结构相比，热阻（Rth）可以降低26%，同时由于改进了热传导，雪崩能量也增加。另外，由于导通通道横截面积增加，封装电阻下降可达25%。如图2所示:
 
 
图2. 全新MOSFET封装“DSOP Advance”的结构
 
创新点在哪里？
竞争对手的双面散热封装在铜连接器顶部有一个独立的铜散热板，因此这种结构会在铜散热板和铜连接器之间产生界面热阻和电阻。相比之下，DSOP Advance封装只采用了一个集成连接器，所以不存在附加的界面热阻和电阻。而且由于减少了组件数，有望实现较低的制造成本。
 
由于在顶部增强了热传导性能，估测了DSOP Advance和带有散热器的传统单面散热结构的热阻，它比传统单面散热结构的热阻低26%。
 
同时，DSOP Advance和传统单面散热封装之间的雪崩能量比较，DSOP Advance的雪崩能量改进了13%。
 
得益于采用了最新一代的芯片（UMOSIX-H），结合DSOP Advance的厚铜连接器，对于封装电阻，传统单面散热封装、DSOP Advance和竞争对手比较，DSOP Advance的封装电阻下降25%。
 
本文介绍了东芝的创新型双面散热MOSFET封装DSOP Advance。使得MOSFET热阻降低高达26%，封装电阻降低25%，DSOP Advance的卓越热阻能够使外部散热片的尺寸降低。另外因结合使用UMOSⅨ-H和DSOP Advance也实现了最佳的全新功率MOSFET。此类器件有助于减小系统体积和增加系统功率密度。
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