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处理氮化镓（GaN）时，与硅(Si)优化设备性能的额外因素有两个。

由于GaN/AlGaN异质结界面上的二维电子气体(2DEG)通道，GaN具有快速开关的潜力。

氮化镓的导热性相对较差。(300K时约1.3W/cm.K，而硅(Si)为1.49W/cm.K和碳化硅（SiC）为3.7W/cm.K)

虽然体积热导率不明显低于硅，但请记住，电流密度较高仅限于异质结周围的小区域。

渐进式改进

虽然不理想，但传统的硅封装可以用来包装宽禁带（WBG）器件，如GaN。TO-硅功率包装通常用于硅功率MOSFET和IGBT，芯片底部（即泄漏极或集电极接触点）直接与铜引线框架粘合。在应用中使用时，标准的方法是直接用通孔开口安装在散热器上。

这个想法很好地转移到碳化硅MOSFET它们的结构与硅对应物相似。然而，今天GaN该装置是一种横向设计，其结构有限Fujitsu代理制在芯片顶部。这意味着大部分冷却优势已经丧失。GaN结构的另一个挑战是与布局有关。所有三个设备端子（栅极、源极和泄漏极）都需要焊盘和相关键合线，以某种方式安装在芯片周围。

使用GaN主要卖点之一是缩小产品尺寸。因此，对于分立TO-247包装硅功率FET相同的电压和电流等级GaN相应的设备可以包装在表面QFN风格包装。

不幸的是，从热管理的角度来看，这使得问题更具挑战性。请记住，更高的电流密度将需要更严格的包装解决方案QFN更小的芯片需要更多的热管理，而不是更少。今天，一些制造商已经开始调整包装以适应他们的应用。

以Navitas NV以6128为例，这是单片集成GaN IC，适合QFN多个输出端口封装。在最近的电源封装报告图1中可以看到端口annotated封装底部。氮化镓芯片位于冷却垫上"CP"上的一侧。这显然足够这个设备了；但值得注意的是，对于Navitas最近发布的带"GaN Sense"的第三代GaN，他们专注于检测和控制工作温度的控制电路。

图3.EPC焊料凸块/焊条可见于2019年芯片底部

另一种降低电感的方法来自Nexperia铜夹设计。他们最小化寄生电感的想法是通过删除键合线再次发生。图4显示了电源包装报告中PSMN3R9 Si MOSFET横截面(请注意，该封装也已应用于GaN器件）。

图4.NexperiaPSMN3R9封装横截面。

图5显示了芯片的平面图，它被喷射蚀刻以暴露铜夹。这直接焊接到芯片的源极触点。

图5.Nexperia PSMN3R9.铜夹的源头连接可见于封装喷射蚀刻。

总结

虽然用于宽带器件(如GaN)定制包装仍处于起步阶段，但这是未来十年将看到激烈发展的话题。有一些创新的解决方案来转移设备端子，如焊盘下的电路(CUP)结构和穿GaN沟槽开始进入市场。

目前正在学术研究更好的热界面材料和芯片连接方法。从传统的焊接到用银烧结，正在获得动力。

氮化镓在大功率模块设计中还没有找到立足点，但在尖端SiC在模块中，我们开始看到特殊的陶瓷基板，如Si3N4和AlN用于优良的散热。

Power Integrations蓝宝石衬底上的氮化镓晶圆而不是硅衬底上的氮化镓，学术研究研究了更奇怪的方法，如金刚石上的氮化镓晶圆GaN。

就像所有的功率半导体一样，没有万能的方法，我认为我们会看到更多的多样性和定制的解决方案！