器件（十）——经典封装类型总结

目前现在汽车里用双面散热模块用的越来越多了，于是整理了一下最近看过的封装结构，结合了部分硕博论文，尽量包括了各种类型，除了2.5D封装、压接封装（IGBT常用，MOSFET上用的少）和传统引线键合式单面封装（比如经典的TO247系列）不知道往哪放外，都已经尽量包含了，参考文献顺序等同于图片顺序。
PS：本篇不含TSV硅通孔这种，这种MOS里暂时还没怎么用，因为追求的是大电流、高散热和小寄生电感，微处理器这类追求电极排布的用这种封装会用的更多一些

COC结构/3D封装

Chip on Chip，芯片叠芯片，中间夹的可以是PCB也可以是金属块，金属块的话就需要考虑倒装的工艺，PCB就不需要考虑，因为PCB上可以布线，而金属块上不行，所以加金属块时需要考虑芯片的栅极如何在DBC上进行电气连接
主要问题：电流平衡和热布局，这种设计因为芯片堆叠，散热效果已经非常接近于单面散热了。
电流平衡方法：加去耦电容
开尔文源极尽量靠近源极，确保在电源和栅极电路之间实现良好的去耦
通过调整过孔的参数来确定过孔半径和深度对导热性能影响，当孔的直径/孔之间的间距＞0.3时，等效导热系数不会影响整体导热性能

FPC封装/SKiN结构

主要材料为FPC柔性基板，利用FPC柔韧性好、可以制作复杂电路的特点，来实现大电流、低寄生电感的布局
常见的对比封装：引线键合式封装，这个工艺比引线键合复杂，但是通流能力大大提升
FPC柔性基板散热效果一般，所以按照单面散热论
柔性基板能折叠成各种形状，所以非常适合压缩封装体积

PCB封装

PCB封装有两种，埋入式封装和PCB嵌入式封装
这两者的区别从字面意义上理解就行
PCB嵌入式封装，一般是PCB内部挖个孔，芯片放进去，表层露出来，通过引线键合和PCB相连，或者与DBC连接。而PCB在其中起的作用就是优化电路布局，减少芯片和外电路间的寄生电感。

而埋入式封装，就是把芯片完全埋在PCB内部，即外部看起来是一整块PCB，但内部集成了芯片。
这种封装由于PCB内部电路能实现的复杂性，方便在电方面做到极致，抗干扰能力也非常优秀，集成度非常高，具有成本低廉、无键合线和锡焊结构的优势。
但是同样，PCB埋入式封装散热路径组成为两面铜层+阻焊层，阻焊层玻璃纤维+树脂的导热系数仅 0.2-0.5 W/(m·K)，远低于DBC陶瓷基板中AI2O3的20-30W/(m·K)，导致其散热虽然直接焊接在PCB上散热效果要好，但比DBC单面封装的散热效果还差，在热方面具有一定的挑战。

三明治结构

顾名思义，两片面包夹芝士，面包是DBC，芝士就是那个芯片
目前三明治结构的散热效果非常好，它在英文文献中通常被称之为“double side cooling package”，里面的芝士有时候是纯芯片，比如在DBC表面用双蚀刻技术蚀刻出凸点，使DBC直接与芯片相连，有时候需要加点鸡肉块，比如最常见的在芝士芯片上垫一个钼铜块，起到热膨胀系数匹配的作用，也能将芯片的源极连接到另一侧DBC板上

三明治结构的好处很多，比如降低寄生电感，把寄生电感控制在4~5nH，比如散热效果好（比单面散热热阻降低了35%）唯一的问题就是成本高，对各种材料的热膨胀系数匹配度要求高，制作的良品率不高，银烧结容易压废，且结构方面目前能玩的花样已经玩的差不多了，想搞出新结构不容易。

混合封装结构

PCB+DBC为主，和PCB嵌入式封装有一点像，区别是会直接把PCB挖个洞，最底下垫DBC，好处是可以在高度集成的电路中还拥有不错的散热性能，且寄生电感小，能降低到4nH以下，坏处是工艺复杂，而且PCB通流能力摆在这儿，没办法用在大电流的应用场景中

还有一种层叠就是DBC层叠。这种工艺更是复杂的没边，好处是可以极大程度的利用互感相消来降低寄生电感，哪怕在使用引线键合的情况下也能有4.74nH的低寄生电感，而且可以将栅极和源极用不同的DBC隔开，中间陶瓷板能实现更好的绝缘效果

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