從智能手機(jī)到汽車，消費(fèi)者希望將更多功能集成到更小的產(chǎn)品中。為順應(yīng)這一趨勢(shì)，TI已針對(duì)封裝技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，包括用于子系統(tǒng)控制和電源時(shí)序的負(fù)載開關(guān)。封裝技術(shù)的創(chuàng)新可以提高功率密度，即在每個(gè)印刷電路板上設(shè)置更多的器件和功能。

晶圓芯片級(jí)封裝（WCSP）

現(xiàn)如今尺寸最小的負(fù)載開關(guān)都使用晶圓芯片級(jí)封裝（WCSP）。圖1為具四引腳的WCSP封裝器件。

WCSP封裝技術(shù)通過將焊球連接于硅片底部來盡可能地減小占用空間，這使得該技術(shù)在載流和封裝面積方面更具競(jìng)爭(zhēng)力。由于WCSP技術(shù)最小化了物理尺寸，連接輸入和輸出引腳的焊球數(shù)量有限，也就限制了負(fù)載開關(guān)可以支持的最大電流。

采用絲焊技術(shù)的塑料封裝

高電流或制造工藝要求嚴(yán)苛的應(yīng)用（如工業(yè)PC）中需要使用塑料封裝。圖2為采用絲焊技術(shù)的塑料封裝。

圖2. 標(biāo)準(zhǔn)絲焊方形扁平無引腳封裝

QFN或SON（小外形無引腳）封裝技術(shù)通過絲焊技術(shù)將硅片與引腳進(jìn)行連接，這使得更高的電流能夠從輸入端流向輸出端，同時(shí)為器件提供良好的散熱性。絲焊塑料封裝需要為接合線本身提供很大的空間，甚至比硅片本身占有的封裝空間還要大。接合線還會(huì)增加電源路徑的電阻，從而增加負(fù)載開關(guān)的總導(dǎo)通電阻。因此需要在更大尺寸和更高的功率支持之間進(jìn)行權(quán)衡。

塑料HotRod封裝

雖然WCSP封裝和接合線封裝都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但TI的HotRod QFN負(fù)載開關(guān)卻兼具兩種封裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。圖3為HotRod封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3. TI HotRod QFN封裝結(jié)構(gòu)及其與硅片的連接

這些無引線塑料封裝使用銅柱將硅片與封裝進(jìn)行連接，由于比接合線占用的面積更少，因此可以最大限度地減小封裝尺寸。這些銅柱可以支持大電流，引入電源路徑的電阻較小，且允許高達(dá) 6 A 的電流通過單個(gè)引腳。

表1為TPS22964C WCSP，TPS22975 SON和TPS22992 HotRod三種封裝優(yōu)勢(shì)的對(duì)比。

表1. 各負(fù)載開關(guān)解決方案的對(duì)比

雖然TPS22975 SON封裝器件支持6A的電流，但需要引入支持該電流水平的輸入和輸出引腳，這也就限制了功率良好和可調(diào)上升時(shí)間等方面的性能。接合線還會(huì)增加導(dǎo)通電阻，限制最大電流。

采用WCSP封裝的負(fù)載開關(guān)是三種解決方案中尺寸最小的，但有限的引腳數(shù)量限制了其更多功能的實(shí)現(xiàn)和可支持的最大電流。

總結(jié)

TPS22992負(fù)載開關(guān)結(jié)合了WSCP和SON的優(yōu)勢(shì)，兼具小尺寸和高電流等特點(diǎn)。TI的TPS22992 和TPS22998負(fù)載開關(guān)通過HotRod封裝來解決小型化的問題，同時(shí)支持高電流、低導(dǎo)通電阻等特性。