封裝散熱創(chuàng)新

將熱量從集成電路 (IC) 封裝中散發(fā)出來的能力將直接影響功率密度。正如我們前面提到的，隨著封裝尺寸的不斷縮小，這個問題變得越來越重要。此外，在典型的電源轉(zhuǎn)換器中，半導(dǎo)體器件通常是解決方案中最熱的部分，在 Rsp 迅速縮小的情況下尤其如此。

TI 已投資開發(fā)并引入了 HotRod? 封裝，它用倒裝芯片式封裝取代了典型的鍵合線四方扁平無引線封裝 (QFN)。圖 9 和圖 10 展示了 HotRod QFN 如何在保持類 QFN 封裝的同時消除鍵合線的情況。這樣可以大大降低倒裝芯片式封裝中常見的寄生環(huán)路電感，同時還保留了 QFN 封裝熱性能的部分優(yōu)勢。HotRod QFN 包括引線框和裸片之間的互連。

HotRod 封裝面臨的一個挑戰(zhàn)是，制造大型裸片附接焊盤 (DAP) 變得更加困難，該焊盤通常對改善封裝的散熱非常有幫助。為了克服這一挑戰(zhàn)，TI 最近增強了 HotRod QFN 的性能，使其在保持現(xiàn)有優(yōu)勢的同時，還能實現(xiàn)帶有大型 DAP 的封裝。

圖 11、圖 12 和圖 14 展示了 4A LM60440 同步轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包含這些可提高熱性能的增強技術(shù)。您可以看到，該封裝有助于在封裝的中心實現(xiàn)一個大型 DAP。與上一代產(chǎn)品相比，該 DAP 具有約 15% 的溫升優(yōu)勢。要了解有關(guān)這些封裝演變的更多信息，請參閱模擬設(shè)計期刊文章，采用小型直流/直流轉(zhuǎn)換器進行設(shè)計： HotRod? QFN 與增強型 HotRod? QFN 封裝。

此外，許多設(shè)計人員更喜歡利用小外形晶體管 (SOT) 表面貼裝封裝，因為它們往往成本低且引腳引線更易于組裝。TI 已將改進的工藝技術(shù)和電路 IP 與 SOT-563 封裝相結(jié)合，從而使薄型雙排引腳配置能夠滿足更高電流密度的需求。TPS566242 3V 至 16V 同步降壓轉(zhuǎn)換器就是一個新示例。該器件采用 1.6mm x 1.6mm SOT-563（6 引腳）封裝，在 98% 占空比下支持高達 6A 的持續(xù)電流。

同樣，在使用晶圓芯片級封裝 (WCSP) 時，大部分熱量直接從凸塊傳導(dǎo)出去，一直傳導(dǎo)到 PCB。WCSP 封裝中的凸塊面積越大，熱性能越好。TI 最近開發(fā)并發(fā)布了 PowerCSP? 封裝，該封裝旨在通過用大型焊錫條代替 WCSP 中的一些典型圓形凸塊來改善封裝的散熱和電氣性能。圖 15 說明了該技術(shù)在 TPS62088 中的示例實現(xiàn)。圖 15 展示了標(biāo)準(zhǔn) WCSP 封裝，而圖 16 展示了采用 PowerCSP 封裝的同一器件。在系統(tǒng)沒有任何其他變化的情況下，溫升降低了 5% 左右。