用于电源SiP的半桥MOSFET集成方案研究

唐光庆 曾鑫 冯志斌 康丙寅

摘要：系统级封装（SysteminPackage，SiP）设计理念是实现电源小型化的有效方法之一。然而，SiP空间有限，功率开关MOSFET的集成封装方案对电源性能影响大。本文讨论同步开关电源拓扑中的半桥MOSFET的不同布局方法，包括基板表面平铺、腔体设计、3D堆叠等;以及不同的电源互连方式，包括键合、铜片夹扣等。从封装尺寸、载流能力、热阻、工艺复杂度、组装维修等方面，对比了不同方案的优缺点，为电源SiP的设计提供参考。

关键词：系统级封装;腔体;3D堆叠;键合;铜片夹扣

0引言

随着电子技术的快速发展和终端应用场景更加苛刻，小型化电源的需求越来越迫切。实现小型化的有效方法之一是采用系统级封装（System in Package，SiP）设计。其理念是采用裸芯片，通过多芯片组装，最终形成具有完整电源功能的封装产品。相较基于分立封装器件的电源产品，电源SiP的基板面积降至10%～20%，在性能、成本等方面也具有优势[1]。

为提高大功率电源SiP效率，一般将传统开关电源拓扑中的续流二极管同步MOSFET取代形成如图1所示的同步开关电源拓扑，2个MOSFETQ1和Q2形成半桥结构。MOSFET是影响电源效率、热环境等性能的关键器件[2]。因此，半桥MOSFET的集成方案需要全面论证，以满足SiP封装尺寸、载流能力、热阻、工艺、组装维修等方面的需求。

本文讨论了同步开关电源拓扑中的半桥MOSFET的基板表面平铺、腔体设计、3D堆叠等布局方法，以及键合丝、铜片夹扣等互连方式，通过对比不同方案的优缺点，为电源SiP方案设计提供参考。

1MOSFET裸芯片结构