TI的FemtoFET功率 MOSFET 減少PCB體積

《星際迷航》如何預(yù)測(cè)未來的技術(shù)進(jìn)步繼續(xù)讓我感到驚訝。《星際迷航：原始系列》中的手持通訊器在 1960 年代作為道具出現(xiàn)在電視節(jié)目中時(shí)似乎是一個(gè)奇跡。然而，它又大又笨重，而且在幾集中，通訊器丟失或停止工作，這使得傳送回船上是不可能的。

到 1979 年《星際迷航：電影》上映時(shí)，詹姆斯·T·柯克上尉和他的工作人員將通訊器戴在手腕上，這樣至少他們不會(huì)丟失通訊器。直到《星際迷航：下一代船長(zhǎng)讓-盧克·皮卡德將通訊器戴在胸前，可穿戴通訊器既是重要的裝備，也是時(shí)尚配飾。

那么星際艦隊(duì)司令部對(duì)通信器功能的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是什么？我猜想減小尺寸、延長(zhǎng)電池壽命和輕松為設(shè)備充電的能力。我從未見過中尉。Geordi La Forge 在船上尋找他丟失的電源線。

德州儀器 (TI) 擁有一系列稱為 FemtoFET 的功率 MOSFET，可滿足 Starfleet Command 的通信器設(shè)計(jì)要求。這些微型器件的機(jī)身尺寸為 0.6 毫米 x 1.0 毫米，仍可承載 2-3A 電流，并具有業(yè)內(nèi)最小的電阻 x 尺寸。

●這款99mΩ、30V N溝道FemtoFET?MOSFET的設(shè)計(jì)經(jīng)過了優(yōu)化，能夠最大限度地減小許多手持式和移動(dòng)類應(yīng)用的 尺寸。這項(xiàng)技術(shù)能夠在替代標(biāo)準(zhǔn)小信號(hào)MOSFET的同時(shí)將封裝尺寸減小至少60%。
■特性
●低導(dǎo)通電阻
●超低 Q-g和 Q-gd
●低閾值電壓
●超小型封裝尺寸（0402外殼尺寸)
★1.0mm× 0.6mm
●超薄
★高度為0.2mm
●集成(ESD保護(hù)二極管
★額定值 > 4kV HBM
★額定值 > 2kV CDM
●無鉛且無鹵素
●符合 RoHS標(biāo)準(zhǔn)

該設(shè)備的高度可以低至 0.2 毫米（參見圖 1 和圖 2）。

圖 1：CSD17484F4 和 CSD25484F4 的機(jī)械尺寸。

由于封裝如此之小，表面貼裝技術(shù) (SMT) 組裝設(shè)備處理器件引腳間距的能力至關(guān)重要。FemtoFET 器件保持 0.35mm 的間距，這是最先進(jìn)的 SMT 設(shè)備的工藝能力限制。

圖 2：N 通道 FemtoFET 的功能圖。

對(duì)于可穿戴產(chǎn)品，電池的尺寸和容量可以非常小。為了延長(zhǎng)電池壽命，低泄漏電流是關(guān)鍵。FemtoFET 擁有通常在個(gè)位數(shù)納安范圍內(nèi)的漏極和柵極泄漏電流。

隨著針對(duì)新興 USB Type-C 供電標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)，快速充電應(yīng)用增加了對(duì)通過某些電路路徑的更高電流的需求。無線充電還可以通過功率 MOSFET 泵送更高的電流，并且由于其先進(jìn)的金屬化和封裝，FemtoFET 可以處理高達(dá) 3A 的電流。

體積如此之小的設(shè)備，一個(gè)關(guān)鍵的考慮點(diǎn)是如何使用表面裝配技術(shù)（SMT）將FemtoFET與面板連接。設(shè)備面板的焊盤距離是影響客戶SMT設(shè)備能否處理組合產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。大多數(shù)的高容量個(gè)人電子產(chǎn)品制造商擁有可以處理最小0.35mm焊盤距離的SMT設(shè)備，但部分工業(yè)用客戶的SMT設(shè)備最小焊盤距離僅能到0.5mm。

FemtoFET的連接盤網(wǎng)格陣列（LGA）封裝與硅芯片級(jí)封裝（CSP）相似，唯一的不同是LGA沒有附加錫球。F3 FemtoFET上的鍍金leads保留著與TI前代產(chǎn)品F4 FemtoFET一樣的0.35mm焊盤距離。這就給使用體積更小產(chǎn)品的F4客戶更強(qiáng)的信心，即他們的SMT設(shè)備可處理F3 FemtoFET。

為了使FemtoFET能應(yīng)用到工業(yè)用設(shè)備，TI同時(shí)推出了焊盤距離為0.50mm的F5 FemtoFET系列產(chǎn)品，并將電壓范圍擴(kuò)充至60V。

TI推薦使用無鉛（SnAgCu）SAC焊錫膏如SAC305用于mtoFET面板安裝。你可以選用第三類焊膏，但體積更小的第四類焊錫膏則是更優(yōu)選擇。焊膏應(yīng)免清洗，且可溶于水。不過，在面板安裝之后用焊劑進(jìn)行清洗仍不失為是個(gè)絕妙主意。

使用面板模子在面板上標(biāo)出將施加焊錫膏的點(diǎn)位。模子的厚度以及開口的長(zhǎng)寬是重要的參數(shù)。

除了手機(jī)，低漏電型FemtoFET 還可以在手表通訊器、可穿戴健身監(jiān)視器、可穿戴相機(jī)、血糖儀、珠寶，甚至可植入人體的設(shè)備中找到。由于柵極漏電和漏極漏電的單位數(shù)僅為納米安培級(jí)，FemtoFET可協(xié)助保證我們的個(gè)人電子設(shè)備的充電電池可支撐使用一整天。

這些 FemtoFET 將繼續(xù)大膽地走向以前沒有 FET 的地方。我們可以打賭，帶有 FemtoFET 的通信器不會(huì)讓我們被困在 Romulus 上。