MOS管封装

将主板MOSFET 看透，看明白，让你更了解主板主板的供电一直是厂商和用户关注的焦点，视线从供电相数开始向

MOSFET 器件转移。这是因为随着MOSFET 技术的进展，大电流、小

封装、低功耗的单芯片MOSFET 以及多芯片DrMOS 开始用在主板上，新的功率器件吸引了主板用户的眼球。本文将对主板采用的器件的封装规格和封装技术作简要介绍。

MOSFET MOSFET 芯片制作完成后，需要封装才可以使用。所谓封装就是给

MOSFET 芯片加一个外壳，这个外壳具有支撑、保护、冷却的作用，同时还为芯片提供电气连接和隔离，以便MOSFET 器件与其它元件构成完整的电路。

芯片的材料、工艺是MOSFET 性能品质的决定性因素，MOSFET 厂商自然注重芯片内核结构、密度以及工艺的改进，以提高MOSFET 的性能。这些技术改进将付出很高的成本。

MOSFET 的封装形式封装技术也直接影响到芯片的性能和品质，对同样的芯片以不同形式的封装，也能提高芯片的性能。所以芯片的封装技术是非常重要的。

以安装在PCB 的方式区分，功率MOSFET 的封装形式有插入式

(Through Hole)和表面贴装式(Surface Mount)二大类。插入式就是MOSFET 的管脚穿过PCB 的安装孔焊接在PCB 上。表面贴裝则是

MOSFET 的管脚及散热法兰焊接在PCB 表面的焊盘上。

常见的直插式封装如双列直插式封装（ DIP ），晶体管外形封装（ TO ）， 插针网格阵列封装（PGA ）等。

典型的表面贴装式如晶体管外形封装（ D-PAK ） ，小外形晶体管封装

（SOT ）,小外形封装（SOP ）,方形扁平封装（QFP ）,塑封有引线芯片

载体（PLCC ）等等。

电脑主板一般不采用直插式封装的 MOSFET ,本文不讨论直插式封装的

MOSFET 。

般来说， “芯片封装 ”有 2 层含义，一个是封装外形规格，一个是封装 技术。对于封装外形规格来说，国际上有芯片封装标准，规定了统一的

封装形状和尺寸。 封装技术是芯片厂商采用的封装材料和技术工艺，各

外形规格说起。

标准封装规格 TO 封装

规格，例如 TO-92， TO-92L ， TO-220， TO-252 等等都是插入式封装设 计。近年来表面贴装市场需求量增大， TO 封装也进展到表面贴装式封 装。 TO252 和 TO263 就是表面贴装封装。其中 TO-252 又称之为 D-PAK ， TO-263 又称之为 D2PAK 。

D-PAK 封装的MOSFET 有3个电极，栅极（G ）、漏极（D ）、源极（S ）。

其中漏极（D ）的引脚被剪断不用，而是使用背面的散热板作漏极 （D ）, 直接焊接在PCB 上，一方面用于输出大电流，一方面通过 PCB 散热。

芯片厂商都有各自的技术， 并为自己的技术注册商标名称， 所以有些封 装技术的商标名称不同，

但其技术形式基本相同。 我们先从标准的封装

TO ( Transistor Out-line )

的中文意思是 “晶体管外形 ”。这是早期的封装

所以PCB的D-PAK焊盘有三处，漏极（D）焊盘较大。

SOT 封装

SOT（Small Out-Line Transistor）小外形晶体管圭寸装。这种圭寸装就是贴片型小功率晶体管封装，比TO 封装体积小，一般用于小功率MOSFET。

常见的规格如上。

主板上常用四端引脚的SOT-89 MOSFET。

SOP 圭装

SOP （Small Out-Line Package）的中文意思是小外形封装” SOP是表

面贴装型封装之一，引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状（L 字形）。材料有塑料和陶瓷两种。SOP 也叫SOL 和DFP。SOP 封装标准有SOP-8、

SOP-16、SOP-20、SOP-28等等，SOP后面的数字表示引脚数。MOSFET

的SOP封装多数采用SOP-8规格，业界往往把“ P省略，叫SO （Small

Out-Line ）。

SO-8 采用塑料封装，没有散热底板，散热不良，一般用于小功率

MOSFET。

SO-8是PHILIP公司首先开发的，以后逐渐派生出TSOP （薄小外形封装）、VSOP （甚小外形封装）、SSOP （缩小型SOP）、TSSOP （薄的缩小型SOP）等标准规格。

这些派生的几种封装规格中，TSOP和TSS0P常用于MOSFET封装。

QFN-56 封装

QFN (Quad Flat Non-leaded package)是表面贴装型封装之一，中文叫

做四边无引线扁平封装，是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴表面贴装芯片封装技术。现在多称为LCC。QFN 是日本电子机械工业会规定的名称。封装四边配置有电极接点，由于无引线，贴装占有面积比QFP小，高度比QFP 低。这种封装也称为LCC、PCLC、

P－LCC 等。QFN 本来用于集成电路的封装，MOSFET 不会采用的。Intel

提出的整合驱动与MOSFET的DrMOS采用QFN-56封装，56是指在芯

片背面有56个连接Pin。

最新封装形式由于CPU的低电压、大电流的发展趋势，对MOSFET提

出输出电流大，导通电阻低，发热量低散热快，体积小的要求。MOSFET

厂商除了改进芯片生产技术0工艺外，也不断改进封装技术，在与标准外形规格兼容的基础上，提出新的封装外形，并为自己研发的新封装注册商标名称。

面分别介绍主要MOSFET 厂商最新的封装形式。

瑞萨（RENESAS）的WPAK、LFPAK 禾0 LFPAK-I 封装

WPAK 是瑞萨开发的一种高热辐射封装，通过仿D-PAK 封装那样把芯片散热板焊接在主板上，通过主板散热，使小形封装的WPAK 也可以达到D-PAK的输出电流。WPAK-D2封装了高/低2颗MOSFET，减小布线电感。

LFPAK 和LFPAK-I 是瑞萨开发的另外2 种与SO-8 兼容的小形封装。

LFPAK 类似D-PAK 比D-PAK 体积小。LFPAK-i 是将散热板向上，通过散热片散热。

威世Power-PAK 和Polar-PAK 封装

Power-PAK 是威世公司注册的MOSFET 封装名称。Power-PAK 包括有

Power-PAK1212-8、Power-PAK SO-8 两种规格。Polar PAK 是双面散热的小

形封装。

安森美的SO-8和WDFN8扁平引脚封装

安美森半导体开发了2种扁平引脚的MOSFET,其中SO-8兼容的扁平

引脚被很多主板采用。

菲利普（Philps）的LFPAK和QLPAK封装

首先开发SO-8的菲利普也有改进SO-8的新封装技术，就是LFPAK和

QLPAK。

意法（ST）半导体的PowerSO-8封装法意半导体的SO-8 改进技术叫做Power SO-8。

飞兆（Fairchild ）半导体的Power 56封装

飞兆半导体的SO-8 改进技术叫做Power 56。

国际整流器（IR）的Direct FET封装

Direct FET封装属于反装型的，漏极（D）的散热板朝上，并覆盖金属

外壳，通过金属外壳散热。

内部封装技术前面介绍的最新封装形式都是MOSFET 的外部封装。这些最新封装还包括内部封装技术的改进, 尽管这些新封装技术的商标名称多种多样, 其内部封装技术改进主要有三方面：一是改进封装内部的互连技术，二是增加漏极散热板，三是改变散热的热传导方向。

封装内部的互连技术:

早期的标准封装，包括TO, D-PAK、SOT、SOP,多采用焊线式的内部

互连，在CPU 核心电压较高，电流较小时期，这种封装可以满足需求。

当CPU 供电进展到低电压、大电流时代,焊线式封装就难以满足了。

以标准焊线式SO-8 为例,作为小功率MOSFET 封装,发热量很小,对芯片的散热设计没有特别要求。主板的局部小功率供电（风扇调速）多采用这种SO-8的MOSFET。但用于现代的CPU供电就不能胜任了。这是由于焊线式SO-8 的性能受到封装电阻、封装电感、PN 结到PCB 和外壳的热阻等四个因素的限制。

封装电阻

MOSFET在导通时存在电阻（RDS（on）），这个电阻包括芯片内PN结电

阻和焊线电阻，其中焊线电阻占50%。RDS（on）是影响MOSFET性能的重要因素。

封装电感内部焊线的引线框封装的栅极、源极和漏极连接处会引入寄生电感。源

极电感在电路中将会以共源电感形式出现，对MOSFET 的开关速度有着重大影响。

芯片PN结到PCB的热阻芯片的漏极粘合在引线框上,引线框被塑封壳包围，塑料是热的不良导

体。漏极的热传导路径是芯片T引线框T引脚T PCB,这么长的路径必

然是高热阻。至于源极的热传导还要经过焊线到PCB，热阻更高。

芯片PN 结到外壳（封装顶部）的热阻

由于标准的SO-8 采用塑料包封,芯片到封装顶部的传热路径很差。

上述四种限制对其电学和热学性能有着极大的影响。随着电流密度要求的提

高,MOSFET 厂商采用SO-8 的尺寸规格，同时对焊线互连形式进行改进，用金属带、或金属夹板代替焊线，降低封装电阻、电感和热阻。

国际整流器（IR）称之为Copper Strap技术，威世（Vishay）称之为Power Connect 技术，还有称之为Wireless Package。

据国际半导体报道，用铜带取代焊线后，热阻降低了10-20%，源极至

封装的电阻降低了61%。特别一提的是用铜带替换14根2-mil 金线，芯

片源极电阻从1.1 降到0.11 m m。

漏极散热板标准SO-8 封装采用塑料把芯片全部包围，低热阻的热传导通路只是芯片到PCB 的引脚。底部紧贴PCB 的是塑料外壳。塑料是热

的不良导体，影响漏极的散热。封装的散热改进自然是除去引线框下方的塑封混合物，让引线框金属结构直接（或者加一层金属板）与

PCB 接触,并焊接到PCB 焊盘上。它提供了大得多的接触面积,把热量从芯片

上导走。这种结构还有一个附带的好处,即可以制成更薄的器件,因为塑

封材料的消除降低了其厚度。