金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)電晶體(MOSFET)因其高速開關(guān)、低導(dǎo)通電阻和高效能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn),在電力電子、通信設(shè)備、汽車電子以及工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而,MOSFET在高功率應(yīng)用場(chǎng)景下會(huì)產(chǎn)生大量熱量,若散熱不及時(shí),會(huì)影響其性能和使用壽命。
因此,封裝材料的選擇至關(guān)重要。在MOSFET封裝中,鉬銅(Mo-Cu)合金憑藉其優(yōu)異的熱導(dǎo)率、低熱膨脹係數(shù)(CTE)和良好的機(jī)械性能,成為關(guān)鍵的封裝材料之一。
在高功率和高頻應(yīng)用中,MOSFET封裝需要滿足以下要求:
1.高導(dǎo)熱性
由於MOSFET工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,封裝材料需要具備良好的熱導(dǎo)率,以便快速將熱量傳導(dǎo)至散熱器,防止器件過(guò)熱。
2.低熱膨脹係數(shù)匹配
MOSFET晶片通常由矽(Si)或碳化矽(SiC)製成,熱膨脹係數(shù)(CTE)較低(Si約為2.6 × 10??/K)。封裝材料的CTE應(yīng)與晶片匹配,以減少熱迴圈過(guò)程中產(chǎn)生的介面應(yīng)力,提高可靠性。
3.高機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性
MOSFET封裝材料需具備良好的機(jī)械強(qiáng)度,以應(yīng)對(duì)封裝過(guò)程中以及工作環(huán)境中的機(jī)械應(yīng)力,防止開裂或損壞。
4.優(yōu)異的電性能
MOSFET在高頻、高功率條件下運(yùn)行,封裝材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性,降低寄生電阻和功耗,提高電能轉(zhuǎn)換效率。
鉬銅合金在MOSFET封裝中的主要應(yīng)用部件包括:
1.散熱片(Heat Spreader)
MOSFET在高功率運(yùn)行時(shí),散熱片的作用至關(guān)重要。Mo-Cu合金作為散熱片材料,可以高效地傳導(dǎo)MOSFET產(chǎn)生的熱量,降低晶片溫度,提高工作效率。
2.基板(Substrate)
在MOSFET封裝中,Mo-Cu合金基板可作為晶片與散熱片之間的熱緩衝層。
由於其良好的熱膨脹匹配性,Mo-Cu基板能有效減少介面熱應(yīng)力,延長(zhǎng)MOSFET的使用壽命。
3.引線框架(Lead Frame)
Mo-Cu合金可用于MOSFET封裝的引線框架,為晶片提供可靠的機(jī)械支撐,同時(shí)確保電流傳輸?shù)牡蛽p耗。