為了提供更多的功能，晶片變得越來越大，但是相反地，封裝卻被要求以更小的尺寸來容納這些更大尺寸的裸片。這就不可避免地要求，新的候選封裝技術(shù)既能提高系統(tǒng)效率又能降低制造成本。

封裝創(chuàng)新涉及的領(lǐng)域包括更廣泛的額定電流和額定電壓，散熱及故障保護(hù)機(jī)制等。本文列出了工程師在為半導(dǎo)體元件評估封裝技術(shù)特性時需要考慮的關(guān)鍵因素。

讓我們從最通常的疑惑開始：小型的封裝尺寸。

1.更小的封裝尺寸

現(xiàn)在，我們希望IC封裝能夠節(jié)省電路板空間，幫助實(shí)現(xiàn)更堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，并透過省去一些外部元件來降低印刷電路板（PCB）的組裝成本。因此，業(yè)界正在對諸如D2PAK 7的IC封裝技術(shù)進(jìn)行最佳化，以期能以相同的封裝和接腳排列（引出線）容納面積增加高達(dá)20％的裸片。

新的封裝設(shè)計(jì)還提供了可互換接腳排列選擇，從而最大限度地利用尺寸，并提供更大的設(shè)計(jì)靈活性。然后是直插或曲插接腳式封裝，這有助于最佳化電路板空間和所需的接腳分離。

業(yè)界也正在開發(fā)一些閾值電壓在邏輯電平，針對電池供電設(shè)計(jì)的新封裝。這樣的封裝使微控制器（MCU）可以直接驅(qū)動諸如MOSFET的功率元件，此舉也相對節(jié)省了電路板空間。

2.功率密度

馬達(dá)驅(qū)動器，太陽能逆變器和電源等產(chǎn)品對功率晶片和模組的需求不斷增長，這推動了在不增加封裝尺寸的條件下對更高功率密度的需求。

設(shè)計(jì)者如何在保持封裝強(qiáng)健性和可靠性的同時，提高功率密度？首先，封裝可以采用更大的引線框架面積，從而可以容納諸如IGBT更大的功率晶片。這也實(shí)現(xiàn)了較低的封裝熱阻，而有利于改善散熱。

關(guān)斷電路可保護(hù)功率開關(guān)，欠壓鎖定可防止低壓故障。同樣，自舉式二極體可減少物料清單（BOM），簡化電路板布局。

上述元件顯示了封裝選擇對于最大限度地提高能效和適應(yīng)廣泛的供電電壓范圍為何至關(guān)重要。在此，還值得指出的是，封裝的功率密度與散熱條件的改善相輔相成。

散熱效率

由于像IGBT這樣的元件工作在較低溫度可減小元件上的應(yīng)力，因此封裝的散熱性能與其可靠性存在內(nèi)在聯(lián)系（圖2）。由于溫度較低所需的散熱器尺寸就不大，因此散熱特性也會影響散熱器大小，此外，冷卻要求的降低也為設(shè)計(jì)者在增加功率密度方面留有更大余地。

有些封裝保留了封裝的尺寸和高散熱效率的底部設(shè)計(jì)，同時將頂部源極裸露作為散熱區(qū)。此舉可實(shí)現(xiàn)更高的額定電流值，從而實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和更小的封裝尺寸。

散熱

用于在封裝內(nèi)部產(chǎn)生隔離的常規(guī)方法通常既昂貴又難以處理。而且，它們遠(yuǎn)不足以管理IGBT等高功率密度元件的散熱。

因此，推出了一種稱為TRENCHSTOP高階隔離的封裝技術(shù)（圖3）。這家德國晶片廠表示，TRENCHSTOP封裝技術(shù)可以取代全隔離封裝（FULLPAK），以及標(biāo)準(zhǔn)隔離箔。英飛凌將這種新封裝定位于針對空調(diào)的功率因數(shù)校正（PFC），不斷電供應(yīng)系統(tǒng)（UPS）和電源轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用。

這種隔離封裝不再需要隔離材料和導(dǎo)熱矽脂，從而使設(shè)計(jì)人員能將裝配時間縮短高達(dá)35％。同時，因?yàn)椴淮嬖诟綦x箔未對齊的情況，所以它還提高了可靠性，這也實(shí)現(xiàn)了比FULLPAK工作溫度低10℃的改進(jìn)。

5.開關(guān)損耗

特別是針對工業(yè)驅(qū)動器等元件中工作頻率高達(dá)20kHz的的硬開關(guān)電路，為提高封裝效率，減少開關(guān)損耗勢在必行。此外，可靠的開關(guān)和低電磁干擾（EMI）增強(qiáng)了小功率應(yīng)用中的無散熱器工作。

為降低開關(guān)損耗，一些封裝解決方案采用了額外的凱爾文發(fā)射極（Kelvin emitter source）電源接腳（圖4）。它旁路了閘極控制回路的發(fā)射極引線電感，從而提高了元件的開關(guān)速度，降低了開關(guān)能量。