工程师常用mos管封装及图片宝典

1、工程师常用 mos管封装及图片 宝典MOS管简介MOS管的英文全称叫 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应晶体管中的绝缘栅 型。因此， MOS管有时被称为场效应管。在一般电子电路中， MOS管通常被用于放 大电路或开关电路。而在板卡上的电源稳压电路中， MOSFE扮T 演的角色主要是判 断电位。MOS管的作用是什么MOS管对于整个供电系统而言起着稳压的作用。目前板卡上所采用的MOS管并不是太多，一般有 10个左右，主要原因是大部分 MOS管被整合到 IC 芯片中去了。 由于

2、 MOS管主要作用是为配件提供稳定的电压，所以它一般使用在 CPU、GPU和插 槽等附近。 MOS管一般是以上下两个组成一组的形式出现板卡上。MOS管封装形式MOSFE芯T 片在制作完成之后，需要给 MOSFE芯T 片加上一个外壳，即 MOS管封 装。 MOSFE芯T 片的外壳具有支撑、保护、冷却的作用，同时还为芯片提供电气连 接和隔离，以便 MOSFE器T 件与其它元件构成完整的电路。按照安装在 PCB方式来 区分， 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的安装孔焊接在 P

3、CB上。表面贴裝则 是 MOSFE的T 管脚及散热法兰焊接在 PCB表面的焊盘上。常见的插入式封装 MOSFET典型的表面贴装式封装 MOSFET随着技术的革新与进步，主板和显卡的 PCB板采用直插式封装的 MOSFET越来 越少了，而多改用表面贴装式封装的 MOSFE。T故而本文中重点讨论表面贴装式封 装 MOSFE，T 并从 MOS管外部封装技术、 MOS管内部封装改进技术、整合式 DrMOS、 MOSFE发T 展趋势和 MOSFE实T 例讲解等进行详细介绍。MOS管外部封装 - 标准封装形式概览MOS管外部封装 - 标准封装形式概览下面我们对标准的封装形式进行如下简要的介绍。按照“封装形

4、式+要点介绍 +相关图片”的方式进行如下说明。TO(Transistor Out-line) 封装1、TO(Transistor Out-line)的中文即“晶体管外形”，是早期的封装规格，例如 TO-92，TO-92L，TO-220，TO-252 等等都是插入式封装设计。2、近年来表面贴装市场需求量的增大也使得 TO封装进展到表面贴装式封装。 TO252和 TO263就是表面贴装封装。其中 TO-252又称之为 D-PAK，TO-263 又称之 为 D2PAK。TO封装的进展D-PAK(TO-252)封装SOT(Small Out-Line Transistor) 封装SOT(Small O

5、ut-Line Transistor) 小外形晶体管封装。这种封装就是贴片型小功率晶体管封装，比 TO封装体积小，一般用于小功率 MOSFE。TSOT封装常用的四端引脚 SOT-89 MOSFETSOP（Small Out-Line Package） 封装1、SOP（Small Out-Line Package） 的中文意思是“小外形封装”。 SOP是表面 贴装型封装之一，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也叫 SOL 和 DFP。2、SOP封装标准有 SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等等， SOP后面的数字表 示引脚数。 MOS

6、FE的T SOP封装多数采用 SOP-8规格，业界往往把“ P”省略，叫SO（Small Out-Line ） 。3、SO-8采用塑料封装，没有散热底板，散热不良，一般用于小功率MOSFE。T4、SO-8是 PHILIP 公司首先开发的，以后逐渐派生出 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。SOP-8封装这些派生的几种封装规格中， TSOP和 TSSOP常用于 MOSFE封T 装QFN-56封装1、QFN(Quad Flat Non-leaded package) 是表面贴装型封装之一，中文叫做四边

7、无引线扁平封装，是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴表面 贴装芯片封装技术。现在多称为 LCC。2、封装四边配置有电极接点，由于无引线，贴装占有面积比 QFP小，高度比 QFP低。这种封装也称为 LCC、PCLC、P,LCC等。 QFN本来用于集成电路的封装， MOSFE不T 会采用的。 INTEL 提出的整合驱动与 MOSFE的T DrMOS采用 QFN-56封装， 56 是指在芯片背面有 56个连接 Pin。QFN56封装的 DrMOSMOS管外部封装 - 最新封装形式概览MOS管外部封装 - 最新封装形式概览下面我们介绍主要的 MOSFET生产厂商所采用的最新封装形式。瑞萨

8、(RENESAS的) WPA、K LFPAK和LFPAK-I 封装1、WPAK是瑞萨开发的一种高热辐射封装，通过仿 D-PAK封装那样把芯片散热 板焊接在主板上，通过主板散热，使小形封装的 WPAK也可以达到 D-PAK的输出电 流。 WPAK-D2封装了高/低2颗 MOSFE，T减小布线电感。2、LFPAK和 LFPAK-I是瑞萨开发的另外 2 种与 SO-8兼容的小形封装。 LFPAK类似 D-PAK比 D-PAK体积小。 LFPAK-i 是将散热板向上，通过散热片散热瑞萨 WPAK封装LFPAK和 LFPAK-I 封装威世(Vishay) 的Power-PAK和Polar-PAK 封装P

9、ower-PAK是威世公司注册的 MOSFE封T 装名称。 Power-PAK包括有 Power-PAK1212-8、 Power-PAK SO-8两种规格。 Polar PAK 是双面散热的小形封装。Power-PAK1212-8Power-PAK SO-8Polar PAK安森美(Onsemi)的 SO-8和 WDFN扁8 平引脚 ( Flat Lead) 封装 安美森半导体开发了 2 种扁平引脚的 MOSFE，T其中 SO-8兼容的扁平引脚被很多板卡采用SO-8扁平引脚封装WDFN封8 装菲利普(Philps) 的 LFPAK和QLPAK封装首先开发 SO-8的Philps 也有改进 S

10、O-8的新封装技术，就是 LFPAK和 QLPAK。LFPAK封装QLPAK封装意法(ST) 半导体的 PowerSO-8封装意法半导体的 SO-8改进技术叫做 Power SO-8。Power SO-8 封装 飞兆(Fairchild) 半导体的 Power 56 封装 飞兆半导体的 SO-8改进技术叫做 Power 56Power 56 封装国际整流器 (IR) 的 Direct FET 封装1、Direct FET 封装属于反装型的，漏极 (D) 的散热板朝上，并覆盖金属外壳， 通过金属外壳散热。2、Direct FET 封装极大地改善了散热，并且占用空间更小，散热良好Direct FE

11、T 封装MOS管内部封装改进技术概览MOS管内部封装改进技术概览前面我们所介绍的是 MOSFET的外部封装技术，其实最新封装技术也包括内部 封装技术的改进，归纳起来总共有三个方面 : 一是改进封装内部的互连技术，二是增加漏极散热板，三是改变散热的热传导方向。下面我们分别介绍这三种内部封装 改进技术。封装内部的互连技术之前的封装标准，如 :TO，D-PAK，SOT,SOP等多采用焊线式的内部互连。而当CPU或 GPU供电进展到低电压、大电流时代，例如焊线式的SO-8封装就受到了封装电阻、封装电感、 PN结到 PCB和外壳热阻等因素的限制SO-8内部封装结构上述四种限制对其电学和热学性能有着极大的

12、影响。随着电流密度要求的提 高 ,MOSFET厂商采用 SO-8的尺寸规格，同时对焊线互连形式进行改进，用金属带、或金属夹板代替焊线，降低封装电阻、电感和热阻标准型 SO-8与无导线 SO-8 封装形式的对比国际整流器 (IR) 的改进技术称之为 Copper Strap ，威世 (Vishay) 称之为 PowerConnect 技术，还有称之为 Wireless Package 。国际整流器的 Copper Strap 技术 据悉再用铜带取代焊线后，热阻降低了 10-20%，源极至封装的电阻降低了61%。威世的 Power Connect 技术和飞兆半导体的 Wirless Package

13、 技术 增加漏极散热板标准的 SO-8 封装采用塑料将芯片包围，低热阻的热传导通路只是芯片到 PCB 的引脚。而底部紧贴 PCB的塑料外壳是热的不良导体，故而影响了漏极的散热。所 以改进的方法自然就是要除去引线框下方的塑封化合物，方法就是让引线框金属结 构直接或加一层金属板与 PCB接触，并焊接到 PCB焊盘上，这样就提供了更多的散 热接触面积，把热量从芯片上带走。同时也可以制成更薄的器件。威世 Power-PAK技术威世的 Power-PAK，法意半导体的 Power SO-8，安美森半导体的 SO-8 FlatLead，瑞萨的 WPA、K LFPAK，飞兆半导体的 Power 56 和 B

14、ottomless Package 都采 用这种散热技术。改变散热的热传导方向Power-PAK的封装虽然显著减小了芯片到 PCB的热阻，但当电流需求继续增大时， PCB同时会出现热饱和现象。所以散热技术的进一步改进就是改变散热方向，让芯片的热量传导到散热器而不是 PCB。Direct FET 封装瑞萨 LFPAK-i 封装瑞萨的 LFPAK-I 封装，国际整流器的 Direct FET 封装就是这种散热技术。整合驱动 IC 的 DrMOS和 MOSFET发展趋势 整合驱动 IC 的 DrMOS和 MOSFE发T展趋势传统的分立式 DC/DC降压开关电源无法满足对更高功耗密度的要求，也不能解

15、决高开关频率下的寄生参数影响问题。随着技术的革新与进步，把驱动器和 MOSFE整T 合在一起，构建多芯片模块已经成为了现实，这样一种整合的方式同时 也可以节省相当可观的空间从而提升功耗密度，通过对驱动器和MOS管的优化提高电能效率和优质 DC电流，这就是整合驱动 IC 的 DrMOS。瑞萨第 2 代 DrMOSDrMOS的主要特点是 :- 采用 QFN56无脚封装，热阻抗很低。- 采用内部引线键合以及铜夹带设计，尽量减少外部 PCB布线，从而降低电感 和电阻。- 采用先进的深沟道硅 (trench silicon)MOSFET 工艺，显著降低传导、开关和 栅极电荷损耗。- 兼容多种控制器，可实

16、现不同的工作模式，支持 APS(Auto Phase Switching) 。- 针对目标应用进行设计的高度优化。DrMOS性能对比低压 MOSFET封装趋势从上图我们可以很清楚的看出 :随着 MOS管封装技术的发展趋势，未来对MOSFE的T 要求将趋于高频率大电流、高密度封装和体积小型化。显卡上的 MOSFE实T 例解析显卡 MOSFET实例解析了解了详细的 MOSFE介T 绍，下面我们挑选了几款显卡的 PCB供电部分的图来进行实例解析LF-PAK “八爪鱼”封装的 MOSFET 上图是经常在板卡中所“推崇的”八爪鱼封装 MOSFE，T从前面的介绍我们得知，八爪鱼封装即 LF-PAK封装，

17、MOS管的两端各有 4 个触角，共计 8个触角，故整合驱动 IC 的 DrMOS封装技术上图中的 HD6850显卡核心供电采用的即是整合了驱动 IC 的 DrMOS这, 种MOSFE能T 有效降低阻抗，减少热损耗，这四颗芯片都无需额外的散热照顾Power PAK封装的 MOSFET从 MOS管的引脚来看，这款 GTX550Ti 显卡的核心供电部分所采用的 MOSFET为Power PAK封装形式D-PAK封装的 MOSFET这款 GTX550Ti显卡的核心供电部分的 MOSFET采用的是早期的 D-PAK封装形从上面判断 MOSFET封装形式的方法来看，将 MOS管的引脚数与前几页所介绍 的

18、MOSFE封T 装形式相对即可很轻松的辨认出来。MOS管作用剖析和性能参数盘点MOS管作用剖析和性能参数盘点进过前面详细的讲解，我们了解了 MOSFET封装形式和相关技术，最后我们对MOSFE与T 电感“合作”稳压的细节以及 MOS管性能参数进行下剖析和盘点在板卡中随处可见 MOSFET 电感与 MOS管是如何合作的通过前面的介绍，我们知道 MOS管对于整个供电系统起着稳压的作用，但是 MOS管不能单独使用，它必须和电感线圈、电容等共同组成的滤波稳压电路，才能 发挥充分它的优势。 PCB上的 PWM（Plus Width Modulator ，脉冲宽度调制器 ）芯片 产生一个宽度可调的脉冲波形，这样可