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氮化鎵 (GaN) 許多包裝挑戰(zhàn)

（2024年11月23日更新）

EETOP編譯整理自techinsights

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處理氮化鎵（GaN）時(shí)，與硅(Si)優(yōu)化設(shè)備性能的額外因素有兩個。

由于GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)界面上的二維電子氣體(2DEG)通道，GaN具有快速開關(guān)的潛力。

氮化鎵的導(dǎo)熱性相對較差。(300K時(shí)約1.3W/cm.K，而硅(Si)為1.49W/cm.K和碳化硅（SiC）為3.7W/cm.K)

雖然體積熱導(dǎo)率不明顯低于硅，但請記住，電流密度較高——僅限于異質(zhì)結(jié)周圍的小區(qū)域。

漸進(jìn)式改進(jìn)

雖然不理想，但傳統(tǒng)的硅封裝可以用來包裝寬禁帶（WBG）器件，如GaN。TO-硅功率包裝通常用于硅功率MOSFET和IGBT，芯片底部（即泄漏極或集電極接觸點(diǎn)）直接與銅引線框架粘合。在應(yīng)用中使用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的方法是直接用通孔開口安裝在散熱器上。

這個想法很好地轉(zhuǎn)移到碳化硅MOSFET它們的結(jié)構(gòu)與硅對應(yīng)物相似。然而，今天GaN該裝置是一種橫向設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)有限Fujitsu代理制在芯片頂部。這意味著大部分冷卻優(yōu)勢已經(jīng)喪失。GaN結(jié)構(gòu)的另一個挑戰(zhàn)是與布局有關(guān)。所有三個設(shè)備端子（柵極、源極和泄漏極）都需要焊盤和相關(guān)鍵合線，以某種方式安裝在芯片周圍。

使用GaN主要賣點(diǎn)之一是縮小產(chǎn)品尺寸。因此，對于分立TO-247包裝硅功率FET相同的電壓和電流等級GaN相應(yīng)的設(shè)備可以包裝在表面QFN風(fēng)格包裝。

不幸的是，從熱管理的角度來看，這使得問題更具挑戰(zhàn)性。請記住，更高的電流密度將需要更嚴(yán)格的包裝解決方案——QFN更小的芯片需要更多的熱管理，而不是更少。今天，一些制造商已經(jīng)開始調(diào)整包裝以適應(yīng)他們的應(yīng)用。

以Navitas NV以6128為例，這是單片集成GaN IC，適合QFN多個輸出端口封裝。在最近的電源封裝報(bào)告圖1中可以看到端口annotated封裝底部。氮化鎵芯片位于冷卻墊上"CP"上的一側(cè)。這顯然足夠這個設(shè)備了；但值得注意的是，對于Navitas最近發(fā)布的帶"GaN Sense"的第三代GaN，他們專注于檢測和控制工作溫度的控制電路。