【導讀】在不斷發展的便攜式設備領域，對更小、更高效和更強大的解決方案的持續需求是。實現這一目標的一個關鍵方面是優化電池管理電路，而這正是 Alpha and Omega Semiconductor (AOS) 突破性的 MRigidCSP（模制剛性芯片級封裝）技術發揮作用的地方。
在不斷發展的便攜式設備領域，對更小、更高效和更強大的解決方案的持續需求是。實現這一目標的一個關鍵方面是優化電池管理電路，而這正是 Alpha and Omega Semiconductor (AOS) 突破性的 MRigidCSP（模制剛性芯片級封裝）技術發揮作用的地方。
AOS的 MRigidCSP 技術專為電池管理應用而定制。這項創新技術旨在降低導通電阻，同時增強機械強度。AOS 初提供 MRigidCSP 及其 AOCR33105E，這是一款 12V 共漏極雙 N 溝道 MOSFET。AOCR33105E 具有 2.08 × 1.45 mm 的緊湊尺寸、超低導通電阻（V GS = 4.5 V時低至 3 mΩ ）以及 HBM 2 級 (2 kV) 額定值的強大 ESD 保護。其獨特的共漏極配置（其中兩個 MOSFET 共享一個公共漏極）對于電池管理應用特別有價值，為便攜式電子設備中常見的細長 PCB 提供了節省空間的解決方案。
AOS MOSFET 產品線總監 Peter Wilson 在接受《電力電子新聞》采訪時表示，AOS 的 MRigidCSP 技術是用于鋰離子電池管理的雙向 MOSFET 的創新方法，特別是在智能手機、平板電腦和超級移動設備等移動設備中。薄筆記本。與傳統的晶圓級芯片級封裝 (WLCSP) 不同，在傳統的晶圓級芯片級封裝 (WLCSP) 中，裸片充當封裝并依賴厚基板來實現機械強度，而 MRigidCSP 將機械和電氣考慮因素分開。
“MRigidCSP 允許基板變薄 [<1.35 mm]，從而降低寄生電阻并為高充電電流提供更低的電阻，”Wilson 說。“為了在 PCB 組裝和產品使用壽命期間保持機械強度，MRigidCSP 添加了保護元件，確保 MOSFET 的耐用性。這種封裝技術滿足了快速充電移動應用中對更小、高性能、雙向 MOSFET 不斷增長的需求，將機械要求與電氣性能分離，以獲得結果。”
在手機和筆記本電腦等消費電子系統中，保護電路模塊 (PCM) 的關鍵組件用于管理鋰離子電池組的充電和放電，確保其安全高效運行。PCM 由各種元件組成，包括電池保護 IC、功率 MOSFET 和其他電子元件。
PCM 中采用了兩個功率 MOSFET：一個用于充電，另一個用于放電。這些 MOSFET 通常是 N 溝道 MOSFET，因其低導通電阻而被選擇。它們以兩種配置串聯連接：
配置 1：兩個 MOSFET 的漏極相連。
配置 2：兩個 MOSFET 的源極相連。
PCM 提供兩種將功率 MOSFET 與電池串聯的選項：
低側放置：在此模式下，功率 MOSFET 位于電池的負極端，通常稱為“接地端”。這種配置有其優點和缺點，具體取決于具體的系統要求。
高側放置：在此模式下，功率 MOSFET 放置在電池的正極。這稱為“高端”配置，并且根據應用的需求也有其自己的優點和缺點。
不同功率MOSFET背靠背連接模式及其布局的選擇是根據系統的具體要求進行的。系統設計、安全考慮和效率目標等因素會影響這些決策。總體而言，PCM 是確保消費電子產品中鋰離子電池組正常運行和保護的關鍵組件。
圖 1：電池保護板電路圖（Alpha and Omega Semiconductor）
便攜式設備中的電池管理
便攜式設備的快速充電要求電池管理電路具有更低的功率損耗，因此需要超低電阻。傳統的 WLCSP 會產生很大的電阻，尤其是在使用背對背 MOSFET 時。減少基板厚度以降低電阻會損害機械強度，可能會在 PCB 組裝回流過程中引起問題。
AOS 的 MRigidCSP 技術旨在應對這些挑戰，提供電氣性能改進和穩健性。它與高深寬比 CSP 芯片尺寸兼容，解決與電池管理應用相關的生產問題。AOCR33105E采用的溝槽功率MOSFET技術設計。這種先進的封裝結構可確保增強的電池 MOSFET 在電路板制造過程中保持彈性，從而提供更高的性能和可靠性。
MRigidCSP 的主要特性之一是能夠降低電池管理電路的導通電阻。更低的導通電阻意味著更少的功率損耗，這在快速充電時代尤其重要。
“隨著快速充電應用中電流的增加，雙向 MOSFET 需要具有較低的電阻，以降低功率損耗，”Wilson 說。“功率損耗增加了需要減少的額外熱量。因此，需要一種低歐姆、雙向、共漏極 MOSFET，同時保持較小的外形尺寸。”
通過采用薄晶圓工藝，MRigidCSP 降低了共漏極 MOSFET 的寄生電阻。電阻的降低不僅可以加快充電速度，還可以確保 MOSFET 產生更少的熱量，從而防止損壞電池和其他組件。較低的電阻終會延長電池的充電壽命，這對消費者來說是一個重大的好處。
技術特點
減小芯片級封裝中的基板厚度通常會引起對機械強度的擔憂。然而，MRigidCSP 技術通過在薄晶圓上添加模制層來克服這一挑戰。這種創新方法有效地平衡了厚度的減小和必要的機械強度，確保封裝保持堅固可靠。
在標準 WLCSP 中，襯底電阻可能是影響性能的重要因素。MRigidCSP 技術通過優化封裝設計緩解了這一問題。Wilson 表示，標準 WLCSP 依賴于芯片的總厚度來提高機械強度，而 MRigidCSP 采用薄晶圓和模塑層組合來實現機械強度和降低基板電阻。
AOS 對質量和可靠性的承諾在其 MRigidCSP 技術中得到體現。制造過程采用了的自動化技術，以確保高產量和穩健性。
“AOS 工藝采用的自動化制造技術，確保制造具有高產量和高可靠性，”Wilson 說。
AOCR33105E 的 ESD 保護是確保便攜式設備安全和性能的重要功能。它可以防止在制造過程中和設備的整個使用壽命期間發生靜電放電事件，從而保護設備和用戶。
圖 2：12V 共漏極雙 N 溝道 MOSFET（Alpha and Omega Semiconductor）
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