前言

拆開一顆功率MOSFET，可以看到芯片通過幾根細小的鋁線連接到外面的引腳框架上。這種沿用了幾十年的打線工藝，正在被一種叫做Clip的封裝技術(shù)逐步替代。從新能源汽車的電驅(qū)系統(tǒng)，到數(shù)據(jù)中心的GPU供電模塊，再到光伏逆變器和工業(yè)伺服驅(qū)動，越來越多的功率器件開始采用Clip封裝。這項技術(shù)帶來的不是小幅改進，而是系統(tǒng)性的性能提升：寄生電感降低近一半，電流承載能力提升數(shù)倍，散熱效率大幅改善。

新工藝：銅片連接

要理解Clip工藝，需要先從傳統(tǒng)的打線封裝說起。

在傳統(tǒng)封裝中，芯片與引腳框架之間依靠很細的鋁線來連接。封裝設(shè)備用加熱加壓的方式，將鋁線的兩端分別焊接到芯片表面和框架上。這種工藝成熟、成本低、兼容性好，但它的

局限也很明顯。鋁線的截面積很小，能安全通過的電流就受到限制。更重要的是，鋁線本身存在微小的電感。當(dāng)開關(guān)管快速導(dǎo)通或關(guān)斷時，這些電感會在電路中產(chǎn)生額外的電壓尖峰，影響效率甚至可能損壞器件。此外，鋁線傳導(dǎo)熱量的路徑比較長，熱量從芯片傳遞到外界需要經(jīng)過多個界面，散熱效率不高。

Clip工藝的思路完全不同。它用一片薄的銅片取代了鋁線，讓銅片直接覆蓋在芯片表面，再將銅片與框架連接。這樣接觸面積更大，電流走過的路徑更短，熱量也能更直接地傳導(dǎo)出去。銅片的成本比鋁線高，加工難度也更大，但它在電氣性能和散熱性能上的優(yōu)勢，足以讓設(shè)計者在很多應(yīng)用場景下做出這個選擇。

Clip封裝四大提升

Clip封裝給功率器件帶來的改變主要集中在四個方面。

第一是寄生電感的顯著降低。當(dāng)電流方向突然改變時，封裝中的寄生電感會產(chǎn)生一個反向的電壓，疊加在器件兩端形成電壓尖峰。在高壓、大電流、高速開關(guān)的應(yīng)用中，這種尖峰可能是系統(tǒng)不穩(wěn)定的根源。Clip工藝用大面積銅片替代細小的鋁線，電流路徑從多根細線變成一整片銅材，寄生電感大幅減少。根據(jù)封裝測試數(shù)據(jù)，Clip封裝的寄生電感可以比傳統(tǒng)打線封裝降低約44.6%。這意味著在同樣的開關(guān)速度下，電壓尖峰更小，器件承受的壓力更低，系統(tǒng)設(shè)計也更加從容。

第二是電流承載能力的大幅提升。鋁線的截面積限制了它能安全通過的最大電流。如果要通過更大的電流，只有增加鋁線的數(shù)量或加粗鋁線的直徑，但兩種方式都會導(dǎo)致封裝體積變大、成本升高。Clip銅片的截面積遠大于鋁線，單片銅的載流能力通常是傳統(tǒng)鋁線的五到三十倍。這意味著在同樣的封裝體積下，Clip器件可以輸出更大的電流;或者在同樣的電流規(guī)格下，可以采用更緊湊的封裝。

第三是散熱效率的明顯改善。芯片工作時會產(chǎn)生熱量，這些熱量需要盡快傳導(dǎo)出去，否則溫度升高會導(dǎo)致性能下降甚至失效。銅的導(dǎo)熱能力是鋁的一點六倍。更重要的是，Clip銅片與芯片之間是面接觸，而鋁線與芯片之間是點接觸。熱量從芯片傳到銅片，相當(dāng)于從點散熱變成了面散熱。實測數(shù)據(jù)顯示，Clip封裝的熱阻可以比傳統(tǒng)封裝降低35%到60%。對于追求高功率密度的應(yīng)用來說，這直接轉(zhuǎn)化為更高的輸出能力或更長的器件壽命。

第四是可靠性的增強。Clip封裝中銅片與芯片的連接面積更大、更穩(wěn)固。相比鋁線鍵合，Clip在溫度反復(fù)變化、機械振動等惡劣工況下的抗疲勞壽命更長。銅材料本身的化學(xué)穩(wěn)定性也優(yōu)于鋁，長期使用中的性能衰減更慢。

這四個優(yōu)勢疊加在一起，使Clip封裝成為高性能功率器件的優(yōu)選方案。

典型應(yīng)用場景

Clip封裝并非適用于所有場景，但在GPU和AI加速卡的供電方面、電動汽車的電驅(qū)系統(tǒng)、光伏儲能和儲能逆變器積累應(yīng)用中，它的技術(shù)特性恰好匹配了核心需求。Clip工藝帶來的低寄生電感和優(yōu)異熱性能，可以降低開關(guān)損耗、延長器件的工作溫度范圍，從而提升整體能效和可靠性。在工業(yè)電源和伺服驅(qū)動領(lǐng)域，大功率工業(yè)電源通常需要更高的功率密度和更好的熱管理。Clip封裝能夠幫助器件在更緊湊的封裝內(nèi)承受更大的電流應(yīng)力。需要說明的是，具體系統(tǒng)如何選型、如何設(shè)計電路、如何計算效率，這些屬于系統(tǒng)級問題，需要根據(jù)實際工作條件綜合評估。

結(jié)語

封裝工藝的升級不是一蹴而就的事。它涉及設(shè)備投資、工藝驗證、可靠性測試、質(zhì)量體系建設(shè)，是一個系統(tǒng)工程。這類產(chǎn)品在性能和成本之間有較好的平衡點，適合作為Clip工藝的試驗田。后續(xù)隨著工藝成熟和產(chǎn)線就緒，合科泰Clip封裝將逐步擴展到更多產(chǎn)品系列。

公司介紹

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產(chǎn)品供應(yīng)品類：全面覆蓋分立器件及貼片電阻等被動元件，主要有MOSFET、TVS、肖特基、穩(wěn)壓管、快恢復(fù)、橋堆、二極管、三極管、電阻、電容。

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