作者：Lily Hsiu-shih Chu, 國際整流器公司
在功率電子(power-electronics)的領域中，封裝的設計已經成為了具有顯著進步的重點。在十年以前，經過封裝的電源金屬氧化半導體場效電晶體(MOSFET)，其導通電阻還是以歐姆為計算階數；封裝部分則是以毫歐姆為計算階數。然而，隨著功率半導體之製程以及元件的設計工程師對於電源晶片的持續改進，製造商已經能夠使MOSFET之導通電阻降到大約只有一毫歐姆左右。
功率半導體封裝技術的關鍵地位
在現階段的功率半導體技術上，能夠影響電源以及電流容量等級的封裝電阻，對於商業用的電源元件來說是極為重要的。舉例來說，數年以前，一個元件能夠承受的最大工作電流會受到晶片性能的限制。而對於許多現今的合成樹脂封裝而言，最大電流則是會受到封裝的性能所限制。此外，封裝的技術對於導熱以及高速電子的性能也是極為重要的。
半導體的封裝具有三項基本功能：使晶片能夠與外部電流連結、使元件內部所產生與發散出來的熱量散出、以及保護晶片不受灰塵與濕氣的侵害。傳統的封裝包含有三項基本元素：導線架(lead frame)、接合線(bond wires)、以及塑封材料(molding compound)。這其中的每一項元素都在封裝性能中扮演了重要的角色。
在這近十年來，SO-8封裝以及其衍生的技術在微型電源晶片封裝領域中已經具有支配的地位。熱特性改良SO-8封裝藉由較短的導熱路徑來改善導熱的性能。熱特性改良SO-8封裝不使用較薄的接合線，而是將晶片黏著於與導線相連接的銅質墊片上。舉例來說，經過熱特性改良的四邊扁平無接腳(QFN)封裝能夠對PCB提供比SO-8封裝還要低的導熱與電子阻抗。
改良熱傳導性的封裝演進趨勢
封裝材料的熱傳導性k是以W/mK9每公尺每度絕對溫標下的瓦特數)來表示。一般常見的功率半導體所採用的環氧樹脂塑封材料，其 k值的範圍介於 0.9到 1W/mK之間。塑封材料能夠保護半導體免於受到污染物的干擾，因為其可以將熱量自晶片中導出。在高功率的應用領域中，封裝的熱量傳導性通常會對元件的電流等級造成限制。
封裝工程師投注了大量的心力，專注在改善元件的導熱性能。目前已經有許多廠商考慮要將環氧樹脂封裝材料換成金屬材料，因為其具有更高的熱量傳導性，但是這種方法需要將半導體生產廠商的後段製程─封裝以及後封裝測試做全面的修改。然而這樣的方式所能帶來的好處是相當大的。舉例來說， International Rectifier的DirectFET封裝，其特點即在於具有金屬外殼，能夠提供385W/mK的熱傳導性。
圖說‧像是International Rectifier的DirectFET(之類的先進電源封裝不論是在DC或是高頻率上都具有優越的電子性能，同時也具有優越的導熱性能。這些封裝也具有較佳的體積效率以及雙面冷卻。
深入了解詳細全文：可改善電子與導熱性能的先進功率封裝
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