小尺寸功率MOSFET及Schottky二極管封裝在汽車電子的應用

　　電子發燒友網：本文主要講述了小尺寸功率MOSFET及Schottky二極管封裝在汽車電子中的應用。在這里，小編給大家稍微介紹一下，該文中主要涉及的幾個概念：

　　1.MOSFET：金屬-氧化層-半導體-場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管(field-effect transistor)。

　　2.肖特基(Schottky)二極管也稱肖特基勢壘二極管(簡稱SBD)，它是一種低功耗、超高速半導體器件，廣泛應用于開關電源、變頻器、驅動器等電路，作高頻、低壓、大電流整流二極管、續流二極管、保護二極管使用，或在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用。肖特基二極管分為有引線和表面安裝(貼片式)兩種封裝形式。

?????? 據研究公司Strategy Analytics的研究，全球汽車電子市場總值到2017年預計將達2,400億美元。用于動力系統、照明及車身電子的創新集成電路(IC)正在幫助汽車制造商降低他們所產汽車的排放等級、提升燃油經濟性及增加安全性。

　　圖1 1950年至2020年歐洲汽車電子成分增長態勢

　　近年來，平均每輛汽車中所使用的電子元器件的數量已經大幅上升，并將以接近指數速率繼續增長(如圖1所示)。而隨著電動/混合動力汽車的增多，使用的電流變得更大，這就要求更高的汽車電子成分。此外，線控(x-by-wire)技術(替代眾多機械式控制聯動裝置)的出現也有明顯效果。因此，越來越需要更緊湊及高性能的半導體器件為這些復雜電子硬件供電，提供更高能效等級并延長電池使用時間，同時占用更少空間。雖然半導體工藝技術持續緊密遵從摩爾定律，支持越來越小的IC裸片幾何尺寸，但要使包裹裸片的封裝與此進展保持同步，就必須克服大得多的技術挑戰。

　　除了功率IC要能夠處理大電流及具備強開關能力，還需要其他重要進展使它們使用的封裝技術能夠應對確保足夠散熱及強固性，同時維持總體性價比等顧慮。為了減少這些器件占用的電路板面積，必須將大量的工程設計投注在一些問題上，如減小互連阻抗，限制引線電感，同時還提供充足的散熱管理，從而確保這些器件的長期可靠性。

　　汽車設計中使用的所有元器件都必須提供長使用壽命和極高可靠性，因為這些元器件的任何故障都可能產生嚴重后果。召回成千上萬輛車某特定車型的代價對于制造商而言極為高昂，而且在更壞情況下可能嚴重影響品牌形象。因某種由于封裝設計太差而不能處理指定任務的相對較便宜的功率IC而必須召回汽車的風險實在太高。

　　汽車應用IC封裝技術的進展

　　汽車電子應用中使用的封裝類型擁有比其它應用領域(如便攜消費、白家電、家庭娛樂等)長遠得多的壽命周期。在某些汽車設計中，金屬外殼元件直到近期才被淘汰。在過去十年來，SMB、SMC及DPAK封裝已經變得更受青睞，但是，汽車制造商在其最新車型中增添更多功能所面臨的極大壓力正加速向更先進封裝技術的過渡。

　　作為回應，半導體研究及開發開始極為著重于實現省電及節省能源支出，將更好的功率MOSFET及肖特基二極管方案用于汽車。一種新的表面貼裝封裝正在興起，這種封裝具有應對此需求的必要特性。

　　HID汽車照明

　　因為高強度氣體放電(HID)燈大幅提升駕駛員的可視范圍并因此提升道路安全性，如今HID正在被集成于汽車照明系統中，替代傳統的鹵素燈。歐盟如今已經通過法規，強制要求2011年起生產的每輛汽車均配備日間行車燈(即DRL，屬于LED前照燈，只要發動機在工作，此燈就開啟)，試圖以此降低交通事故頻率。像這樣的固態照明系統需要更復雜的驅動器電子電路，而且同樣需要更小的元器件，原因就是這些模塊本來就受限于空間。雖然這些元器件(超快二極管及MOSFET)并不總是用于像燃油噴射所需要的高應力環境，但仍然面臨挑戰，因為它們還會暴露在電磁干擾(EMI)及大的電壓尖峰環境下。

　　在汽車設計的其它應用場合中，我們同樣還是會反復看到相同的實際基礎問題。無論是用于防鎖死剎車系統(ABS)、儀表板或是變速箱系統，都持續需要處理極高熱量及占用盡可能少的電路板空間。