平伟实业国内率先推出PDFN5X6双面散热技术，加上CLIP（夹片）工艺，突破功率器件封装极限

时间： 2023-09-01 来源：重庆平伟实业股份有限公司公众号

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当前，低碳化和数字化正推动电源管理技术朝着全新趋势大步迈进，提高效率、减轻设备重量、提高功率密度以及为电动汽车提高续航里程，都是大家在日常中共同关心的话题。在半导体行业中的相当长一段时间内，功率半导体、模拟半导体和数字半导体技术的演进都围绕着低碳化发展，例如数字芯片工艺节点一路演进，功率半导体的演进主要是在晶圆部分，不断向更小的芯片尺寸和更低的导通阻抗发展。

以硅基功率半导体为例，在Figure Of Merit系数（简称FOM值）上，SGT或超结技术基本上已经达到其物理极限，在此情况下要继续把导通阻抗或能效做得更好，封装成为了必须突破的瓶颈。大部分MOSFET制造商都对芯片采用了有效的散热，针对中低压MOS，最常用的封装方式即PDFN5X6（或称SuperSO8）。该封装应用广泛，主要具备以下几个优势，散热性能和电性能方面效率极高，高可靠性（具有机械稳定性，为芯片提供很好的保护）。

国际功率器件头部厂家率先提出了顶部散热的封装方案，顶部散热的主要优势在于：

1.满足更大功率需求：优化利用电路板空间，采用开尔文源极连接，减少源极寄生电感;

2.提高功率密度：顶部散热可实现最高电路板利用率;

3.提高效率：经优化的结构具有低电阻和超低寄生电感，可实现更高效率;

4.减轻重量：综合优化散热和发热，有助于打造更小巧的外壳，从而减少用料，减轻重量

作为国家功率半导体封测高新技术企业，平伟实业紧跟国际功率器件技术潮流，在国内率先推出了PDFN5X6双面散热技术，性能更胜一筹。

评估芯片耗散功率的一个重要参数是Rth，该值越低，表明芯片因损耗产生的热量散发出去的能力越强，相同损耗下结温越低。在PDFN5X6的封装方式下，热量从功率产生的结散发到环境中去，主要可能有两种途径，朝下或朝上。由于面积小，侧面途径几乎可以忽略。

如下图，封装简化的电气等效热网络，热阻（Rth）主要由硅芯片，焊料（底部/顶部），夹子/引线组成。

上表显示了三种不同封装技术数据表中报告的典型值。由于热阻的定义、热阻的测量方法和器件特性有所不同，这些数字可能因制造商而异。最重要的是热阻本身的数量级。这些数字有助于我们对不同类型的散热方法进行分类。

上述数字清楚表明，若想提高功率密度，设计师应该使用双面散热器件，因为与传统的PDFN5X6相比，从结到顶部的热阻优势相当明显，大约低4~5倍。

双面散热优势

其实利用芯片顶部层散热的方式，在早期的手机充电器中已经有尝试，当时的做法有的靠灌胶，有的靠通过塑料封装将热量传导到机壳上。可以说顶部散热方式覆盖的功率段范围相当广泛。

在5G或通信领域，目前基站基本都是无风扇设计，与手机充电器的环境类似。但基站一般靠密闭的金属外壳散热，如果不用顶部带裸铜的封装方式或双面散热，功率器件无法有效、均匀地把热量传导到外壳上。第二个主要场景是数据中心，从最近火爆的ChatGPT可以看到人类对数据无止境的需求增长是近似指数级的，在这种情况下对电源转换的效率，以及对同样机房尺寸中能够安装的设备数量提出了更高要求。

在电机控制应用中，主要通过PWN控制器控制MOS管来实现电机的电流通断，以此达到电机运动控制。由于MOS管是直接驱动电机，并且在其使用中会频繁发生堵转、急停等剧烈变化的情景，所以必须选用具有良好抗冲击能力的MOS管。推荐使用双面散热的PDFN封装的中低压MOS管，器件具有较小的尺寸和占用空间，使得它们在有限的空间环境中易于集成和布局，节省了宝贵的PCB应用空间，而且热阻更小从而散热效率更高，封装寄生电感更小，有助于降低生产成本和散热解决方案成本、提高功率密度。

还有一种应用场景是新能源汽车，目前为了满足电动汽车的设计要求，业界在不断增加功率半导体能效的同时，还致力于减少它所占用的PCB面积，这时候对功率密度的要求也很高。双面散热能够帮助工程师在设计新能源汽车时，把更多空间留给电池动力部分。

平伟实业率先量产双面散热产品，兼顾底部和顶部散热，加上CLIP（夹片）工艺，新的封装技术，把芯片性能发挥到了极致。

据悉平伟实业在这几个领域的头部客户已经在积极采用双面散热封装的功率器件。

技术追求无止境，平伟实业持续拓展在其他封装的双面散热技术。

平伟实业为功率器件散热提供了多种不同选择。下图显示了为5x6封装和其他尺寸所设计的各种SMD封装技术组合。因此客户能够根据自身需求选择最合适的封装解决方案。

更多产品持续发布中，

产品优势：

更灵活：多种封装可供客户选择，灵活满足系统空间的各种要求，同时提供定制化服务。

更安全：完全按照车规或工规要求，全产业链监控，自有封装测试生产线，自主可控。

更强壮：在同样的内阻条件下，更优的EAS/SOA。

更放心：平伟实验室已经构建成完整的半导体器件可靠性验证、分析、及应用试验方法，并取得了CNAS认可。实验室具有独立完成汽车级AEC-Q101的器件寿命类、环境类、应力类、特殊参数类等器件可靠性验证能力，并可以根据客户的要求开展定制类试验。

关于平伟实业

平伟实业总部位于重庆，是一家超过30年发展历史的功率半导体公司，目前超过1300名员工，年产能超过200亿颗。作为功率半导体器件的开拓者，平伟实业的器件被广泛应用于消费、工业，汽车等多个领域，为全球电子行业提供专业的支持。

公司产品通过效率的提升（如工艺、尺寸、功率及性能），获得了广泛客户的认可。公司拥有丰富的IP产品组合和持续扩充的产品类别，并获得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和ISO 45001标准认证，充分体现了公司对于创新、高效、可持续发展和满足行业严苛要求的坚定承诺。

近年来，平伟实业大力拓展业务，全面布局中高端芯片（MOSFET，IGBT，碳化硅，氮化镓，射频器件，专用IC等等）。平伟人秉承“平凡的工作，伟大的事业”的理念，30年来坚持脚踏实地，埋头苦干的态度，为行业发展而拼搏，为国家强盛而立志，以实业兴邦，产业报国为己任，为全球半导体产业发展贡献力量。

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