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EO POWER - MAGGIO 2023 XXVII GAN PACKAGING richiesti da parte delle aziende pioniere nell’utilizzo di questa tecnologia. Tali aziende cercavano soprattutto velocità e dimensioni ridotte. I package tradizionali dei semiconduttori di potenza avevano un’induttanza interna significativa e occupavano uno spazio aggiuntivo piuttosto importante nel progetto finale, ben superiore a quello strettamente necessario dovuto alle dimensioni del chip GaN vero e proprio. Nel corso degli anni, le applicazioni e le quantità di dispositivi in GaN utilizzati sono aumentati di centinaia e poi di migliaia di volte. La clientela dei dispositivi eGaN in formato WLCS, che ha iniziato a includere anche i circuiti integrati nel 2014, è salita a oltre 1.000 utenti attivi in più di 60 Paesi. I tassi di adozione, tuttavia, variano a seconda delle capacità produttive delle aziende che acquistano i prodotti. In alcune circostanze, soprattutto nelle applicazioni in piccola serie, il passo ridotto tra i terminali e la natura fragile dei dispositivi in formato WLCS hanno causato iterazioni di progettazione indesiderate e un aumento dei costi di produzione. Affinché il mercato dei dispositivi in GaN per la conversione di potenza potesse espandersi oltre la platea dei primi entusiasti utilizzatori, è stato necessario sviluppare un package più facile da manipolare. Questo nuovo formato, tuttavia, doveva mantenere alcuni attributi chiave, come dimensioni ridotte, bassa RDS(on), alta velocità, eccellente conduttività termica e basso costo. In altre parole, il miglior contenitore sarebbe stato quello tecnicamente più piccolo possibile. Il package PQFN Il package PQFN (Power Quad Flat No-Lead) era il punto di partenza più logico. Il design del contenitore PQFN di EPC racchiude il dispositivo GaN con una quantità minima di resina epossidica lungo i lati del dispositivo per proteggerlo dalle scheggiature durante la manipolazione, ma lascia un substrato esposto che può essere utilizzato come pad termico sulla superficie superiore, come mostrato nella figura 2. Questa superficie superiore dell’involucro è denominata “case” ed è collegata al potenziale di source per i dispositivi discreti. Per i circuiti integrati di potenza è collegata al source del FET nel ramo inferiore (low-side) dello stadio di conversione. Il lato opposto del dispositivo entra in contatto con la scheda a circuito stampato (PCB) come per i dispositivi WLCS ed è denominato “board”. Lafigura3confronta lasezione trasversaledei dispositivi in formato WLCS e PQFN e mette in evidenza alcune differenze e somiglianze chiave, nonché i percorsi termici dalla giunzione alla scheda e all’involucro. Fig. 2 – eGaN FET in un package PQFN Fig. 3 – Confronto in sezione tra i FET eGaN in formato WLCS e PQFN con evidenziate le resistenze termiche dalla giunzione alla scheda e all’involucro