从智能手机到汽车，消费者要求将更多的功能封装到越来越小的产品中。为了帮助实现这一目标，TI优化了其半导体器件的封装技术，包括用于子系统控制和电源时序的负载开关。封装创新支持更高的功率密度，因此每个印刷电路板上可以安装更多的半导体器件和功能。
晶圆级芯片封装(WCSP)
目前最小的负载开关采用晶圆级芯片封装(WCSP)。图1显示了一个四针WCSP器件的例子。
图1:四针WCSP设备
WCSP技术使用硅片并将焊球连接到底部，可以使封装尺寸尽可能小，使该技术在载流量和封装面积方面非常具有竞争力。因为WCSP已经尽可能地减小了整体尺寸，用于输入和输出引脚的焊球数量将限制负载开关可以支持的最大电流。
采用引线键合技术的塑料封装
工业PC等需要更高电流或更严格制造工艺的应用需要塑料封装。图2显示了利用引线键合技术实现塑封的过程。
图2:标准引线键合四方扁平无引脚(QFN)封装
QFN或小外形无引脚(SON)封装使用引线键合技术将芯片连接到引脚，从而为自发热提供良好的散热特性，并允许更多电流从输入端流向输出端。但是引线键合的塑封需要为键合线本身提供大量的空间，这就需要比芯片本身尺寸更大的封装。焊线还会增加电源路径的电阻，从而增加负载开关的总导通电阻。在这种情况下，折衷方案是在更大的尺寸和更高的功率支持之间进行平衡。
塑料热棒包装
尽管WCSP和引线键合封装都有其优点和局限性，TI的HotRod QFN负载开关结合了这两种封装技术的优点。图3显示了HotRod包装的分解图。
图3: TiHotrod QFN结构和芯片连接
这些无引脚塑料封装使用铜柱将芯片连接到封装，因为这种方法比键合线需要更少的空间，从而尽可能减小封装尺寸。铜柱还支持高电流水平，并且几乎不增加电流路径的电阻，允许单个引脚将电流传输到6A。
表1通过比较TPS22964C WCSP、TPS22975丝焊SON和TPS22992负载开关说明了这些优势。
表1:各种负载开关解决方案的比较
虽然TPS22975引线键合SON器件也可以支持6A电流，但实现这一电流水平需要两个引脚来提供输入和输出电压，这限制了其他功能的数量，例如正常电源和可调上升时间。焊线也会增加器件的导通电阻，从而限制最大电流。
WCSP负载开关是三种解决方案中最小的，但其有限的引脚使其功能最少，支持的电流也最低。
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TPS22992负载开关结合了WSCP和SON的优点，既有WCSP解决方案体积小的优点，又有大电流支持和引线键合SON解决方案的附加功能。TI的TPS22992和TPS22998负载开关使用HotRod封装来优化小解决方案尺寸，并支持大电流、低导通电阻和许多器件功能。
原标题：技术干货|创新封装如何促进负载开关中功率密度的提升？
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审计唐子红
