您现在的位置是:首页 > 功率器件 > 技术解析

一份难得的MOS管封装分析报告

时间:2019-09-02 来源: 关键字:电流   电压   

在完成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。

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。

 

 

插入式封装

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。

 

 

表面贴装式封装

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。

 

 

TO封装产品外观

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-252/D-PAK封装尺寸规格

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。

 

 

TO-263/D2PAK封装尺寸规格

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。

 

 

PGA封装样式

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。

 

 

SOT封装类型

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。

常见SOT封装外形比较

主板上常用四端引脚的SOT-89 MOSFET。其规格尺寸如下:

SOT-89 MOSFET尺寸规格(单位:mm)

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)。

SOP-8封装尺寸

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。

常用于MOS管的SOP派生规格

换一批

延伸阅读

[资讯] 发电机复压过流怎么办?

发电机复压过流怎么办?

复合电压过电流保护,它是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件,两个继电器只要有一个动作,同时过电流继电器也动作,整套装置即能启动。......

关键字:负序电压 电流大小

[资讯] 关于电阻的相关参数

关于电阻的相关参数

线绕电阻器分精密型与功率型。线绕电阻器具有可靠性高、稳定性好、无非线性,以及电流噪声、温度和电压系数小的优点。......

关键字:电流 电阻

[资讯] 电动车市场需求强劲,SiC功率元件市场总值该如何发展?

电动车市场需求强劲,SiC功率元件市场总值该如何发展?

受惠于电动车市场需求提升,为因应高电压、高频率及低耗损的技术需求,SiC(碳化硅)功率元件被视为接替高电压IGBT的产品,可分为:SiC-SBD(SiC-萧特基二极管)、SiC-MOSFET、Hybrid-SiC module(IGBT+S......

关键字:电动车 高电压 半导体

[资讯] 光伏牛市下一个风口——N型异质结电池

光伏牛市下一个风口——N型异质结电池

光伏产业链近年来快速发展的本质是技术驱动降本提效。目前单晶趋势已经确立,P型电池提效进度放缓,N型电池效率提升潜 力大。展望未来,我们认为光伏行业最值得期待的变革在于电池环节将由P型电池转向N型电池,其中异质结电池以其效率高、降本潜力大最有......

关键字:光伏 开路电压 电池

[资讯] SEPIC、升压、反相和反激式控制器解决了高阻抗、超长工业电源线的电压降问题

SEPIC、升压、反相和反激式控制器解决了高阻抗、超长工业电源线的电压降问题

LT8710 是一款多功能 DC/DC 控制器,该器件支持升压、SEPIC、反相或反激式配置,并且广泛用于汽车和工业系统。LT8710 具备的特性使其能够在高阻抗电源的应用、或者必须限制输入电流的应用中使用。例如,工业厂房和仓库中的长电源线......

关键字:LT8710 DC/DC 控制器 电压降
发表评论 共有条评论
用户名: 验证码:

盘点精彩绝伦的设计

盘点精彩绝伦的设计

测量放大电路必须把两根线上的压差检测出来,它们分别是100V和99.9V,共模就有99.95V,……

怎样设计调速开关的电路?

怎样设计调速开关的电路?

对交流电机而言,调速方式有:电感式调速,抽头式调速,电容式调速,控硅调速,变频式……

教你分区射频电路板

教你分区射频电路板

最小电容值通常取决于其自谐振频率和低引脚电感,C4的值就是据此选择的。C3和C2的值由……

项目外包