전원 설계 기술 정보 사이트

기술 자료 다운로드

엔지니어 칼럼

미들 파워 디바이스 신제품 개발 엔지니어 칼럼

제5회
오토모티브용 프라이머리 전원 IC의
외장 MOSFET 용도로 개발한 DFN2020WF 패키지

안녕하세요. 오토모티브용 MOSFET의 신제품 개발을 담당하고 있는 로옴의 야기누마입니다. 이번에 ADAS (첨단 운전자 지원 시스템)용 전원 IC의 외장 MOSFET에 최적인 소형 패키지 DFN2020WF (2020 사이즈)를 새롭게 개발하였습니다. 그리고, 이러한 신 패키지에 로옴의 제4세대 미세 프로세스를 사용한 Nch MOSFET 칩을 탑재한 신제품을 개발하였습니다.

오늘날, 자동차 업계에서는 ADAS로 대표되는 자율 주행 관련 기술 분야가 눈부시게 발전하고 있습니다. ADAS 중에서도 밀리파 레이더나 Lidar와 같은 센싱 유닛은 차세대 자동차의 「눈」에 해당하는 역할을 하는 부분으로서 주목을 받고 있으며, 향후 한층 더 기술이 진보할 것으로 예상되고 있습니다. 일반적으로 센싱 기능의 고도화는 회로 규모의 증대를 초래하게 됩니다. 이에 따라, 프라이머리 전원 IC에 요구되는 전류 공급 능력의 증가가 현저하게 나타나는 경향이 있습니다.

일반적으로, 파워 트랜지스터를 내장한 전원 IC의 전류 공급 능력은 최대 수A 정도이므로, 더 큰 전류가 필요한 경우에는 파워 트랜지스터를 외장하는 전원 IC를 사용하여 전원을 구성할 필요가 있습니다.

이러한 배경에서, 이와 같은 용도에 최적인 MOSFET를 제안하기 위해, 소형과 동시에 10A 이상의 대전류 능력을 지닌 MOSFET를 개발하였습니다. 그리고, 패키지 설계에 있어서는, 오토모티브용 중에서도 ADAS용 프라이머리 전원 IC의 외장 MOSFET 용도를 키워드로 하기와 같은 특징을 실현하였습니다.

첫번째 특징은, 단자 측면에 도금 처리를 실시함으로써 실현한 WF (Wettable Flank) 구조입니다.

WF 구조란, 기판 실장 시 단자 측면부에 솔더 필렛이 형성되는 구조입니다 (그림 1 참조). 측면에 솔더 필렛이 형성됨으로써, 솔더링 상태를 눈으로 확인하는 것이 용이해집니다.

오토모티브용 기기는 AOI (자동 광학 검사) 실시를 통해 필수적으로 솔더링 실장의 상태를 판정해야 하지만, WF 구조의 제품을 사용하게 되면 솔더링 상태의 AOI를 확실하게 실시할 수 있습니다.

또한, 로옴의 독자적인 공법을 채용함으로써, 도금 처리된 단자 측면 높이를 100µm 이상 확보할 수 있습니다. 도금 처리된 단자 측면이 높아지면 솔더 실장 시의 필렛도 높아져, 솔더링 상태의 시인성도 향상됩니다. 따라서, AOI 검사를 더욱 확실하게 실시할 수 있습니다.

두번째 특징은, 일반적인 단자 배치 형상 (DFN2020WF-L8)과 더불어, 로옴의 독자적인 단자 배치 형상 (DFN2020WF-L7)도 구비하고 있다는 점입니다 (그림 2 참조).

일반적인 단자 배치는 드레인과 소스가 패키지 측면에 인접되어 있지만, 로옴의 독자적인 단자 배치는 드레인과 마주보는 위치에 소스 단자를 배치하였습니다.

드레인 단자와 소스 단자가 인접하지 않는 구조로, 솔더 필렛이나 이물질 등으로 인한 드레인 – 소스간 쇼트 리스크를 배제할 수 있습니다.

프라이머리 전원 IC의 외장 용도와 같이, MOSFET의 드레인 – 소스간 쇼트 모드가 후단 회로 블록 전체에 영향을 미치는 경우에 물리적 리스크를 저감할 수 있는 형상입니다.

이러한 특징을 지닌 신개발 패키지를 사용하여, 먼저 Nch 40V (ID=12A, Ron_typ=21mΩ, Qg_typ=9.1nC, Cisss_typ=520pF)의 신제품을 전개하였습니다. 향후 Pch 제5세대 미세 프로세스를 사용한 -30V / -40V 제품의 전개도 예정하고 있습니다.

향후 오토모티브용 신제품으로서, Nch 제4세대 미세 프로세스 40V 시리즈를 순차적으로 전개할 예정입니다. 패키지로는 DFN2020WF와 더불어 TO252, HPLF5060 (5060 사이즈), HSMT8AG (3333 사이즈)를 예정하고 있습니다. HPLF5060은 와이어 접속이 아닌 클립 접속을 사용함으로써 120A까지의 대전류 성능을 5.0×6.0mm의 소형 사이즈로 제공할 수 있습니다. HSMT8AG는 로옴의 독자적인 단자 형상으로, 온도 사이클 시험 시의 실장 신뢰성이 향상됩니다. 그리고, 이러한 패키지를 사용하여 Pch 제5세대 미세 프로세스 -30V / -40V 시리즈도 전개할 예정입니다.

앞으로도 오토모티브 용도로 「사용이 편리한」 제품을 지속적으로 개발해 나갈 예정이므로 많은 관심 부탁드립니다.

※오토모티브용 MOSFET 라인업은 하기 로옴 홈페이지를 참조하여 주십시오.

https://www.rohm.co.kr/products/mosfets/automotive

5회에 걸친 미들 파워 디바이스 신제품 개발 엔지니어 칼럼은 본 편을 마지막으로 마무리하겠습니다.
감사합니다.

※이 기사는 2021년 7월 시점의 내용입니다.

기술 자료 다운로드