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瑞萨科技发布用于功率MOSFET的LFPAK-I上表面散热型封装

2004年07月19日 ?? 收藏0
瑞萨科技公司宣布开发出LFPAK-I(无损耗封装-倒装型)上表面散热型封装,作为新的功率MOSFET封装形式,它通过使用顶面安装热沉大大提高了散热特性,通过使用上表面散热结构提高了电流能力。作为初始阶段产品,现在正发布3种服务器DC-DC电源稳压器(VR)功率MOSFET:HAT2165N、HAT2166N和HAT2168N,从2004年7月开始,将在日本开始样品发货。
  这种新封装的特性总结如下。
  (1)?与瑞萨科技先前的封装相比,安装散热热阻值减小了40%,电流容量大约提高了30%。
  LFPAK-I使用一种管芯散热管座暴露在封装上表面的结构,与瑞萨科技目前的通过印刷线路板散热的LFPAK封装形式相比,LFPAK-I的热沉安装在顶部(使用强制空气冷却时),热饱和状态下的安装热阻值大约减小了40%,从25oC/W降低到15oC/W。因此,与LFPAK相比,电流大约提高了30%,可以使服务器稳压器更加小巧。
  (2)?与SOP-8兼容
  LFPAK-I的电极排列和管脚面积与业界标准的SOP-8封装相同,使得相同的系统设计和安装可以用在SOP-8中。
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;产品背景>

  为服务器的CPU和存储器提供电源的稳压器,将12 V输入电压变换到CPU和存储器需要的较低电压,典型值是1.3 V。由于更快的CPU需要更大的电流,以及小型化需要更低的电压,预计相关的电压和电流将从目前的大约1.3 V和70 A改变为将来的 0.8 V和150 A。为了处理这样的低压和大电流,要求安装在稳压器中的功率MOSFET具有大电流容量,以进行电流控制。
  典型的表面安装功率器件结构,通过印刷线路板散热。但是,在像服务器这样具有很多稳压器的应用中,大电流引起的板温度上升很成问题,由于在板上散热的方法已经达到了极限,制造商开始在产品的顶部安装热沉,通过强制空气冷却的方法实现散热。
  为满足这一市场需要并解决相关的问题,瑞萨科技开发出新型LFPAK-I封装,通过使用一种管芯散管座暴露在封装上表面的结构,使上表面散热效果最佳。
  <新封装的详情>
  新开发的LFPAK-I的结构,保留了瑞萨科技目前的LFPAK封装的优势,通过使用更少键合引线的结构,为高效率电源提供低电阻和低电感*1;同时在顶部安装了一个管芯散热管座,使热量可以从顶部安装的热沉高效耗散。LFPAK-I可以使用与业界标准的SOP-8封装相同的电极排列和管脚面积。
  将顶部热沉安装的封装(使用强制空气冷却时)与常规的LFPAK相比,热饱和状态下的安装散热热阻值减小了40%,从25oC/W降低到15oC/W。这有助于减小PWB温度的上升,先前这很成问题。
  在同样的功率下,这也有助于减小功率MOSFET沟道温度的上升(ΔTch),从而降低了与沟道温度成正比的导通电阻*2。例如,在LFPAK-I顶部安装热沉后,施加相当于2 W功耗的等量功率,功率MOSFET沟道温度的上升(ΔTch)可以减小20oC,从LFPAK的50oC降低到30oC。这相当于导通电阻大约减小了7%(将沟道温度降低20oC,使功率MOSFET的温度从120oC降低到100oC,在此基础上进行计算)。
  而且,如果假设在相同的条件下,沟道温度上升相同的值时进行热辐射设计,LFPAK-I的电流大约提高30%。电流密度提高30%,就可以减少稳压器中安装的功率MOSFET的数目,可以使稳压器更加小巧。
  <新产品详情>
  这次发布的HAT2165N、HAT2166N和HAT2168N是耐压30 V的N沟道功率MOSFET,用于高效率服务器稳压器,可以提供很低的热阻和导通电阻。
  通过在这些器件的顶部安装热沉,与瑞萨科技目前使用LFPAK封装的HAT2165H、HAT2166H和 HAT2168H相比,热饱和状态下(使用强制空冷时)的散热热阻值减小了40%,从25oC/W 降低到15oC/W,电流大约提高了30%。
  例如,当配置一个电压指标是1.3 V和电流指标是60 A的稳压器时,对每级是15 A的4级配置来说,一共需要16个常规的功率MOSFET(8组,每组包括一个高边组件和一个低边组件*3);如果使用新产品,每级的电流大约可以提高30%,提高到20 A,可以一共使用12个功率MOSFET,进行3级配置(6组,每组包括一个高边组件和一个低边组件),因此可以使稳压器更加小巧。
  使用瑞萨科技成熟的0.35 μm工艺第8代沟道结构制作组件,可以实现很低的导通电阻值(VGS = 10 V时),HAT2165N的典型值是2.8 m ,HAT2166N的典型值是3.2 m ,HAT2168N的典型值将达到6.3 m


  HAT2168N非常适合用作稳压器的高边组件(用于

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