在第三代半導體領域,氮化鎵功率器件因在效率、頻率、體積等綜合方面優(yōu)勢顯著,在快充等消費電子市場實現(xiàn)率先放量,并在國內(nèi)外主流手機廠商布局的推動下,滲透率持續(xù)提升。
近日,國星光電子公司風華芯電成功開發(fā)出基于扇出面板級封裝的D-mode氮化鎵半橋模塊。
▲扇出型D-mode氮化鎵半橋模塊尺寸僅為6×7×0.45mm
該模塊在封裝形式上取得新突破,相對于傳統(tǒng)鍵合線框架封裝,模塊體積減少超67%,電路板布板面積降低30%,使得整體封裝結(jié)構(gòu)更緊湊、產(chǎn)品性能更出色,可進一步推動氮化鎵產(chǎn)品向小型化、輕薄化、高效化方向發(fā)展,為快充等消費電子市場應用提供更優(yōu)的技術(shù)解決方案。
技術(shù)創(chuàng)新
塑造市場競爭新優(yōu)勢
風華芯電此次推出的D-mode氮化鎵半橋模塊可更好地滿足消費電子市場應用產(chǎn)品集成度和小型化日益升級的需求。
模塊創(chuàng)新采用自主研發(fā)的扇出面板級封裝形式,其通過銅球鍵合工藝實現(xiàn)氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaN HEMT)和硅(Si MOS)芯片的凸點結(jié)構(gòu),借助再布線層(RDL)的鍍銅工藝實現(xiàn)互連,達到4個功率管有效互連效果,并形成半橋拓撲結(jié)構(gòu),實現(xiàn)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高密度集成,減少產(chǎn)品體積,提升性能優(yōu)勢,增強產(chǎn)品市場競爭力。
▲D-mode氮化鎵半橋模塊扇出面板級封裝布線結(jié)構(gòu)示意圖
錨定“三優(yōu)”
賦能產(chǎn)品提質(zhì)增效
基于扇出面板級封裝形式,D-mode氮化鎵半橋模塊實現(xiàn)了“三優(yōu)”目標:
▌性能更優(yōu)
由于扇出面板級封裝能夠在更狹小的空間內(nèi)完成更復雜電氣互連,更短的互連線路,使得整體模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)更緊湊,實現(xiàn)體積減少超67%,布板尺寸縮減30%。而且模塊的寄生電感、電阻更小,可充分發(fā)揮氮化鎵材料的高頻、高效率的特性,提升整體性能。
▲模塊與常規(guī)分立封裝產(chǎn)品相比布板尺寸縮減30%
為了驗證模塊的優(yōu)越性能,風華芯電將基于扇出面板級封裝的氮化鎵半橋模塊應用于100W開關(guān)電源中,該開關(guān)電源整體尺寸為60×50×27mm,體積有效減少,且電源峰值效率可達到95%。
▲將模塊應用于100W開關(guān)電源,驗證產(chǎn)品體積及性能
在熱管理方面,開關(guān)電源在環(huán)境溫度為25℃、密封空間內(nèi)老化電源1小時后的條件下,模塊位置最高溫度為78.9℃,整個開關(guān)電源最高溫度86.4℃。模塊發(fā)熱量低且散熱快。
▌可靠性更優(yōu)
模塊與常規(guī)分立封裝產(chǎn)品對比,開通速度提升17.59%,開通損耗下降10.7%。開關(guān)損耗的顯著降低,有利于產(chǎn)品進一步減少熱應力、提高電源效率與功率密度、優(yōu)化開關(guān)性能等,全面提升可靠性。
▲模塊動態(tài)特性測試及結(jié)果
▌綜合成本更優(yōu)
在原材料方面,模塊無需采用銅基板,有利于降低規(guī)模生產(chǎn)的封裝成本。同時,得益于模塊性能效率的提升和散熱需求的降低,可減少機構(gòu)件尺寸和散熱材料的使用,幫助控制系統(tǒng)熱設計成本。
此外,模塊可與Si MOSFET柵極驅(qū)動器兼容,驅(qū)動簡便,其在保留氮化鎵材料最優(yōu)性能的同時具備最高硅MOSFET柵極可靠性,可為客戶提供高性能、高可靠性和高性價比的解決方案。
▲模塊驅(qū)動簡便,可適配多場景應用
優(yōu)化布局
加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力
風華芯電是國星光電布局化合物半導體封測領域的重要抓手,專業(yè)從事半導體分立器件、集成電路的研發(fā)、生產(chǎn)、封裝、測試和銷售。
今年以來,國星光電積極推進第三代半導體業(yè)務布局優(yōu)化,通過與子公司風華芯電半導體封測業(yè)務進行資源整合,形成業(yè)務協(xié)同、資源共享、優(yōu)勢互補發(fā)展新局面,加快培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。
▲風華芯電點膠上芯車間
目前,風華芯電已擁有20余條國際先進水平的半導體封裝測試自動化生產(chǎn)線,可生產(chǎn)包括TO、SOT、SOD、SOP、TSSOP 、QFN 、DFN等在內(nèi)的20多個封裝系列,產(chǎn)品總數(shù)超1000件,可滿足第三代半導體及先進封測市場多元化的應用需求,為我國半導體產(chǎn)業(yè)加速國產(chǎn)化注入源源活力。
活動預告
2024年11月8日-11日,中國電力電子與能量轉(zhuǎn)換大會暨中國電源學會第二十七屆學術(shù)年會及展覽會(CPEEC & CPSSC 2024)將于西安曲江國際會議中心舉行,風華芯電將受邀出席會議并發(fā)表演講。
論文墻報展示:
■時間:11月9日 16:40-18:30
■論文墻報專題:《基于扇出面板級封裝的耗盡型氮化鎵半橋模塊》
■論文編號:C0432 論文組內(nèi)編號:DC9.157
工業(yè)報告演講:
■時間:11月11日 09:30-10:00
■演講主題:《高功率密度氮化鎵電源——無主燈創(chuàng)新解決方案》
■演講人:風華芯電電源主任工程師 黃昌
歡迎業(yè)界同仁
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