據(jù)研究公司Strategy Analytics的研究，全球汽車電子市場總值到2017年預(yù)計(jì)將達(dá)2,400億美元。用于動(dòng)力系統(tǒng)、照明及車身電子的創(chuàng)新集成電路(IC)正在幫助汽車制造商降低他們所產(chǎn)汽車的排放等級、提升燃油經(jīng)濟(jì)性及增加安全性。

圖1，1950年至2020年歐洲汽車電子成分增長態(tài)勢 (資料來源：Frost & Sullivan)。

近年來，平均每輛汽車中所使用的電子元器件的數(shù)量已經(jīng)大幅上升，并將以接近指數(shù)速率繼續(xù)增長(如圖1所示)。而隨著電動(dòng)/混合動(dòng)力汽車的增多，使用的電流變得更大，這就要求更高的汽車電子成分。此外，線控(x-by-wire)技術(shù)(替代眾多機(jī)械式控制聯(lián)動(dòng)裝置)的出現(xiàn)也有明顯效果。因此，越來越需要更緊湊及高性能的半導(dǎo)體器件為這些復(fù)雜電子硬件供電，提供更高能效等級并延長電池使用時(shí)間，同時(shí)占用更少空間。雖然半導(dǎo)體工藝技術(shù)持續(xù)緊密遵從摩爾定律，支持越來越小的IC裸片幾何尺寸，但要使包裹裸片的封裝與此進(jìn)展保持同步，就必須克服大得多的技術(shù)挑戰(zhàn)。

除了功率IC要能夠處理大電流及具備強(qiáng)開關(guān)能力，還需要其他重要進(jìn)展使它們使用的封裝技術(shù)能夠應(yīng)對確保足夠散熱及強(qiáng)固性，同時(shí)維持總體性價(jià)比等顧慮。為了減少這些器件占用的電路板面積，必須將大量的工程設(shè)計(jì)投注在一些問題上，如減小互連阻抗，限制引線電感，同時(shí)還提供充足的散熱管理，從而確保這些器件的長期可靠性。

汽車設(shè)計(jì)中使用的所有元器件都必須提供長使用壽命和極高可靠性，因?yàn)檫@些元器件的任何故障都可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。召回成千上萬輛車某特定車型的代價(jià)對于制造商而言極為高昂，而且在更壞情況下可能嚴(yán)重影響品牌形象。因某種由于封裝設(shè)計(jì)太差而不能處理指定任務(wù)的相對較便宜的功率IC而必須召回汽車的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)在太高。

汽車應(yīng)用IC封裝技術(shù)的進(jìn)展 　

汽車電子應(yīng)用中使用的封裝類型擁有比其它應(yīng)用領(lǐng)域(如便攜消費(fèi)、白家電、家庭娛樂等)長遠(yuǎn)得多的壽命周期。在某些汽車設(shè)計(jì)中，金屬外殼元件直到近期才被淘汰。在過去十年來，SMB、SMC及DPAK封裝已經(jīng)變得更受青睞，但是，汽車制造商在其最新車型中增添更多功能所面臨的極大壓力正加速向更先進(jìn)封裝技術(shù)的過渡。作為回應(yīng)，半導(dǎo)體研究及開發(fā)開始極為著重于實(shí)現(xiàn)省電及節(jié)省能源支出，將更好的功率MOSFET及肖特基二極管方案用于汽車。一種新的表面貼裝封裝正在興起，這種封裝具有應(yīng)對此需求的必要特性。

燃油噴射系統(tǒng)　

過去幾十年來，為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油的方式已經(jīng)發(fā)生變化，如今的支撐性電子電路可以控制燃油注入的時(shí)序以及加注的燃油量，可靠性相比以前大增。對于汽車制造商指定用于此應(yīng)用的肖特基二極管和MOSFET器件而言，如今的工作溫度范圍需要達(dá)到最少175?C的上限，而且200?C也正變得更加常見。它們必須極為緊湊及纖薄，由于在此應(yīng)用中的空間極為有限，故提升了功率密度，反過來也放大了又快又好散熱的問題。

HID汽車照明　

因?yàn)楦邚?qiáng)度氣體放電(HID)燈大幅提升駕駛員的可視范圍并因此提升道路安全性，如今HID正在被集成于汽車照明系統(tǒng)中，替代傳統(tǒng)的鹵素?zé)?。歐盟如今已經(jīng)通過法規(guī)，強(qiáng)制要求2011年起生產(chǎn)的每輛汽車均配備日間行車燈(即DRL，屬于LED前照燈，只要發(fā)動(dòng)機(jī)在工作，此燈就開啟)，試圖以此降低交通事故頻率。像這樣的固態(tài)照明系統(tǒng)需要更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器電子電路，而且同樣需要更小的元器件，原因就是這些模塊本來就受限于空間。雖然這些元器件(超快二極管及MOSFET)并不總是用于像燃油噴射所需要的高應(yīng)力環(huán)境，但仍然面臨挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈冞€會(huì)暴露在電磁干擾(EMI)及大的電壓尖峰環(huán)境下。

在汽車設(shè)計(jì)的其它應(yīng)用場合中，我們同樣還是會(huì)反復(fù)看到相同的實(shí)際基礎(chǔ)問題。無論是用于防鎖死剎車系統(tǒng)(ABS)、儀表板或是變速箱系統(tǒng)，都持續(xù)需要處理極高熱量及占用盡可能少的電路板空間。

扁平引腳(FL)封裝勢在必行 　

SO8FL小外形扁平引腳封裝面世的目的是使較大的半導(dǎo)體裸片可以適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)SOI IC占位面積。這種封裝使用引線框設(shè)計(jì)，封裝中引線延伸至超出封模本體尺寸之外。這種特征表示可以完整看到填錫，因此使外觀檢查過程更為有效。此外，這種類型的封裝也提供更高的散熱等級及更低的電氣寄生效應(yīng)。它的厚度顯著低于DPAK、SMA、SMB、SMC、Powermite或SOD-123等封裝，如圖2所示。此外，這類封裝適合更寬范圍的裸片類型。

圖2，SO-8 FL封裝與其它封裝類型比較。

圖3，SO-8 FL與其它封裝技術(shù)的散熱性能特性比較。

SO-8 FL封裝的熱阻抗明顯優(yōu)于SOD-123 FL、Powermite、SMA、SMB或SMC封裝類型(如圖3所示)，這是因?yàn)樗芴峁└痰纳崧窂?，而且裸片接觸銅焊墊。

SO-8FL與其它封裝技術(shù)的功率耗散等級比較如圖4所示。

圖4，SO-8FL與其它封裝技術(shù)的功率耗散等級比較。

那么，未來會(huì)怎樣？展望未來，半導(dǎo)體供應(yīng)商很可能會(huì)面臨更大的壓力來提供更緊湊及更高熱效率的IC。潛在趨勢指向的是銷售裸片(bare die)，特別是汽車動(dòng)力系統(tǒng)或變速箱系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域尤為如此，因?yàn)檫@將更便于汽車品牌的集成合作伙伴將裸片置于他們的模塊中。對于服務(wù)汽車行業(yè)的芯片公司而言，這就會(huì)帶來不少問題，如要確保產(chǎn)品可靠性及會(huì)使整個(gè)供貨流程復(fù)雜化。這些風(fēng)險(xiǎn)將一直存在，而且將需要采取具有想象力的開創(chuàng)性途徑來繼續(xù)在市場中生存。