小尺寸功率MOSFET及Schottky二極管封裝在汽車電子的應(yīng)用

　　電子發(fā)燒友網(wǎng)：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(yīng)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(gè)概念：

　　1.MOSFET：金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管，簡(jiǎn)稱金氧半場(chǎng)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(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管(field-effect transistor)。

　　2.肖特基(Schottky)二極管也稱肖特基勢(shì)壘二極管(簡(jiǎn)稱SBD)，它是一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、變頻器、驅(qū)動(dòng)器等電路，作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管使用，或在微波通信等電路中作整流二極管、小信號(hào)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(jù)研究公司Strategy Analytics的研究，全球汽車電子市場(chǎng)總值到2017年預(yù)計(jì)將達(dá)2,400億美元。用于動(dòng)力系統(tǒng)、照明及車身電子的創(chuàng)新集成電路(IC)正在幫助汽車制造商降低他們所產(chǎn)汽車的排放等級(jí)、提升燃油經(jīng)濟(jì)性及增加安全性。

　　圖1 1950年至2020年歐洲汽車電子成分增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)

　　近年來，平均每輛汽車中所使用的電子元器件的數(shù)量已經(jīng)大幅上升，并將以接近指數(shù)速率繼續(xù)增長(zhǎng)(如圖1所示)。而隨著電動(dòng)/混合動(dòng)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(shù)(替代眾多機(jī)械式控制聯(lián)動(dòng)裝置)的出現(xiàn)也有明顯效果。因此，越來越需要更緊湊及高性能的半導(dǎo)體器件為這些復(fù)雜電子硬件供電，提供更高能效等級(jí)并延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，同時(shí)占用更少空間。雖然半導(dǎo)體工藝技術(shù)持續(xù)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(jìn)展保持同步，就必須克服大得多的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　除了功率IC要能夠處理大電流及具備強(qiáng)開關(guān)能力，還需要其他重要進(jìn)展使它們使用的封裝技術(shù)能夠應(yīng)對(duì)確保足夠散熱及強(qiáng)固性，同時(shí)維持總體性價(jià)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(shè)計(jì)投注在一些問題上，如減小互連阻抗，限制引線電感，同時(shí)還提供充足的散熱管理，從而確保這些器件的長(zhǎng)期可靠性。

　　汽車設(shè)計(jì)中使用的所有元器件都必須提供長(zhǎng)使用壽命和極高可靠性，因?yàn)檫@些元器件的任何故障都可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。召回成千上萬輛車某特定車型的代價(jià)對(duì)于制造商而言極為高昂，而且在更壞情況下可能嚴(yán)重影響品牌形象。因某種由于封裝設(shè)計(jì)太差而不能處理指定任務(wù)的相對(duì)較便宜的功率IC而必須召回汽車的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)在太高。

　　汽車應(yīng)用IC封裝技術(shù)的進(jìn)展

　　汽車電子應(yīng)用中使用的封裝類型擁有比其它應(yīng)用領(lǐng)域(如便攜消費(fèi)、白家電、家庭娛樂等)長(zhǎng)遠(yuǎn)得多的壽命周期。在某些汽車設(shè)計(jì)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(jīng)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(jìn)封裝技術(shù)的過渡。

　　作為回應(yīng)，半導(dǎo)體研究及開發(fā)開始極為著重于實(shí)現(xiàn)省電及節(jié)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(yīng)對(duì)此需求的必要特性。

　　HID汽車照明

　　因?yàn)楦邚?qiáng)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(tǒng)中，替代傳統(tǒng)的鹵素?zé)簟W盟如今已經(jīng)通過法規(guī)，強(qiáng)制要求2011年起生產(chǎn)的每輛汽車均配備日間行車燈(即DRL，屬于LED前照燈，只要發(fā)動(dòng)機(jī)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(tài)照明系統(tǒng)需要更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)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(yīng)力環(huán)境，但仍然面臨挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈冞€會(huì)暴露在電磁干擾(EMI)及大的電壓尖峰環(huán)境下。

　　在汽車設(shè)計(jì)的其它應(yīng)用場(chǎng)合中，我們同樣還是會(huì)反復(fù)看到相同的實(shí)際基礎(chǔ)問題。無論是用于防鎖死剎車系統(tǒng)(ABS)、儀表板或是變速箱系統(tǒng)，都持續(xù)需要處理極高熱量及占用盡可能少的電路板空間。