为追求更小巧的半导体外形封装,往往需要在尺寸和性能之间作出折衷。但有些技术却能在外形尺寸缩小的同时兼顾性能,因而采用这种封装设计的新一代产品易于快速为市场接受。SOT553和SOT563封装就是这样的例子。兼备更小的印刷电路板占位面积和更低的高度这两大优点,SOT553和SOT563封装在各种对空间和重量要求极高的便携式设备和其他应用中广泛使用。
一般说来,元件尺寸越小,功率耗散越低,因而这种新型封装的热特性就比大尺寸的封装(如SC88)提高了40%多。这是为了满足某些特殊设计要求而设计的,如短程热传导通路和优化内部引线框。
封装尺寸日趋小巧的竞争优势
电子产品日趋小巧,因而电子产品中使用的半导体元件亦必须缩小。小巧的半导体能使轻巧的便捷式产品在给定尺寸内发挥更强大的功能。对于半导体元件而言,最佳的衡量标准就是印刷电路板(PCB)面积和总体封装高度。这两方面的改进产生了更小的PCB,从而使封装更加紧密。
SOT553和SOT563封装大大缩小了PCB面积和高度。两者均有相同的物理尺寸,不同之处仅在引脚的数量:SOT553有5个引脚,而SOT563有六个引脚。
表1 SOT553、563和其他封装的比较(略)
我们注意到一些制造商是根据封装在PCB上占据的总体面积、引脚到引脚的距离来规定长度、宽度和PCB缩小值的。还有一些半导体供应商只提到封装的型体尺寸,而不包括引脚。比如,在SC88封装中,安森美半导体规定其封装宽度为2.10
mm,而其他制造商的规定宽度仅为1.25 mm(不包括引脚)。显然,在计算占据PCB面积的实际尺寸时,将封装引脚也包括在其中才是最适当的。
封装尺寸和热特性的比较
半导体封装通常按热特性和占据的PCB面积之比来进行评估。对于热特性,有一种错误概念是封装尺寸与热特性成反比,也就是说封装尺寸越小,热特性越差。尺寸在等式中并不重要,而材料和引脚长度对封装的总体性能至关重要。表2比较了两种常用封装和SOT563的热特性,它们采用相同的硅器。
表2(略)
注:
1. 所有封装基于建议使用的最小焊盘占位面积。
2. 所有封装的引脚材料为合金42。
3. 所有数据基于NPN偏置电阻晶体管(BRT),R1和R2为10K欧姆。
SOT563热特性提高的关键是它的扁平引脚封装设计。SOT23和SC88均采用了翼型引脚,比SOT563的引脚长。这样从芯片到PCB的导热通路就较长。换言之,引脚越短,热阻越小。
许多公司正在大规模生产占据小面积PCB的小型外形封装。七十年代末期在SOT23封装中首次应用贴装分立晶体管。随着更小封装(如SC70和SC75)的出现,封装技术不断发展,出现了一个封装中结合双晶体管和二极管技术的开发,使PCB的面积效率较之其他分立元件进一步提高。
但是应用中不断要求先进的封装技术以应用于其他产品线和技术。诸如两个双极性晶体管、两个数字晶体管、四个齐纳二极管和MiniGateTM逻辑IC等功能于近期投放市场,MOSFET、开关二极管、肖特基二极管也将纷纷亮相。由于这些封装提供了5或6个引脚,其功能可广泛应用于各种模拟封装和逻辑IC产品。
另外,为了满足环境要求,SOT553和SOT563封装是完全无铅的(不含Pb),通过260℃回流工艺,获MSL 1封装(潮度敏感度级别)认证,并能兼容所有通用的焊接工艺。因为这些元件有引脚,它们与无引脚的型号不同的是,其封装设计能兼容常用的传统流水线组装设备和业界严格的目视检查要求。
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