功率MOSFET的沟道类型确定后,第二步就要确定封装,封装选取原则有:
(1)温升和热设计是选取封装最基本的要求
不同的封装尺寸具有不同的热阻和耗散功率,除了考虑系统的散热条件和环境温度,如是否有风冷、散热器的形状和大小限制、环境是否封闭等因素,基本原则就是在保证功率MOSFET的温升和系统效率的前提下,选取参数和封装更通用的功率MOSFET。
有时候由于其他条件的限制,需要使用多个MOSFET并联的方式来解决散热的问题,如在PFC应用、电动汽车电机控制器、通信系统的模块电源次级同步整流等应用中,都会选取多管并联的方式。
如果不能采用多管并联,除了选取性能更优异的功率MOSFET,另外可以采用更大尺寸的封装或新型封装,例如在一些AC/DC电源中将TO220改成TO247封装;在一些通信系统的电源中,采用DFN8*8的新型封装。
(2)系统的尺寸限制
有些电子系统受制于PCB的尺寸和内部的高度,如通信系统的模块电源由于高度的限制通常采用DFN5*6、DFN3*3的封装;在有些ACDC的电源中,使用超薄设计或由于外壳的限制,装配时TO220封装的功率MOSFET管脚直接插到根部,高度的限制不能使用TO247的封装。有些超薄设计直接将器件管脚折弯平放,这种设计生产工序会变复杂。
在大容量的锂电池保护板的设计中,由于尺寸限制极为苛刻,现在大多使用芯片级的CSP封装,尽可能的提高散热性能,同时保证最小的尺寸。
(3)公司的生产工艺
TO220有二种封装:裸露金属的封装和全塑封装,裸露金属的封装热阻小,散热能力强,但在生产过程中,需要加绝缘坠,生产工艺复杂成本高,而全塑封装热阻大,散热能力弱,但生产工艺简单。
为了减小锁螺丝的人工工序,近几年一些电子系统采用夹子将功率MOSFET夹在散热片中,这样就出现了将传统的TO220上部带孔的部分去除的新的封装形式,同时也减小的器件的高度。
(4)成本控制
早期很多电子系统使用插件封装,这几年由于人工成本增加,很多公司开始改用贴片封装,虽然贴片的焊接成本比插件高,但是贴片焊接的自动化程度高,总体成本仍然可以控制在合理的范围。在台式机主板、板卡等一些对成本极其敏感的应用中,通常采用DPAK封装的功率MOSFET,因为这种封装的成本低。
因此在选择功率MOSFET的封装时,要结合自己公司的风格和产品的特点,综合考虑上面因素。