MRigidCSP 技术：移动设备电池管理应用的突破
在不断发展的便携式设备领域，对更小、更高效和更强大的解决方案的持续需求是。实现这一目标的一个关键方面是优化电池管理电路，而这正是 Alpha and Omega Semiconductor (AOS) 突破性的 MRigidCSP（模制刚性芯片级封装）技术发挥作用的地方。
AOS的 MRigidCSP 技术专为电池管理应用而定制。这项创新技术旨在降低导通电阻，同时增强机械强度。AOS 初提供 MRigidCSP 及其 AOCR33105E，这是一款 12V 共漏极双 N 沟道 MOSFET。AOCR33105E 具有 2.08 × 1.45 mm 的紧凑尺寸、超低导通电阻（V GS = 4.5 V时低至 3 mΩ ）以及 HBM 2 级 (2 kV) 额定值的强大 ESD 保护。其独特的共漏极配置（其中两个 MOSFET 共享一个公共漏极）对于电池管理应用特别有价值，为便携式电子设备中常见的细长 PCB 提供了节省空间的解决方案。
AOS MOSFET 产品线总监 Peter Wilson 在接受《电力电子新闻》采访时表示，AOS 的 MRigidCSP 技术是用于锂离子电池管理的双向 MOSFET 的创新方法，特别是在智能手机、平板电脑和超级移动设备等移动设备中。薄笔记本。与传统的晶圆级芯片级封装 (WLCSP) 不同，在传统的晶圆级芯片级封装 (WLCSP) 中，裸片充当封装并依赖厚基板来实现机械强度，而 MRigidCSP 将机械和电气考虑因素分开。
“MRigidCSP 允许基板变薄 [<1.35 mm]，从而降低寄生电阻并为高充电电流提供更低的电阻，”Wilson 说。“为了在 PCB 组装和产品使用寿命期间保持机械强度，MRigidCSP 添加了保护元件，确保 MOSFET 的耐用性。这种封装技术满足了快速充电移动应用中对更小、高性能、双向 MOSFET 不断增长的需求，将机械要求与电气性能分离，以获得结果。”
在手机和笔记本电脑等消费电子系统中，保护电路模块 (PCM) 的关键组件用于管理锂离子电池组的充电和放电，确保其安全高效运行。PCM 由各种元件组成，包括电池保护 IC、功率 MOSFET 和其他电子元件。
PCM 中采用了两个功率 MOSFET：一个用于充电，另一个用于放电。这些 MOSFET 通常是 N 沟道 MOSFET，因其低导通电阻而被选择。它们以两种配置串联连接：
配置 1：两个 MOSFET 的漏极相连。
配置 2：两个 MOSFET 的源极相连。
PCM 提供两种将功率 MOSFET 与电池串联的选项：
低侧放置：在此模式下，功率 MOSFET 位于电池的负极端，通常称为“接地端”。这种配置有其优点和缺点，具体取决于具体的系统要求。
高侧放置：在此模式下，功率 MOSFET 放置在电池的正极。这称为“高端”配置，并且根据应用的需求也有其自己的优点和缺点。
不同功率MOSFET背靠背连接模式及其布局的选择是根据系统的具体要求进行的。系统设计、安全考虑和效率目标等因素会影响这些决策。总体而言，PCM 是确保消费电子产品中锂离子电池组正常运行和保护的关键组件。
图 1：电池保护板电路图（Alpha and Omega Semiconductor）
便携式设备中的电池管理
便携式设备的快速充电要求电池管理电路具有更低的功率损耗，因此需要超低电阻。传统的 WLCSP 会产生很大的电阻，尤其是在使用背对背 MOSFET 时。减少基板厚度以降低电阻会损害机械强度，可能会在 PCB 组装回流过程中引起问题。
AOS 的 MRigidCSP 技术旨在应对这些挑战，提供电气性能改进和稳健性。它与高深宽比 CSP 芯片尺寸兼容，解决与电池管理应用相关的生产问题。AOCR33105E采用的沟槽功率MOSFET技术设计。这种先进的封装结构可确保增强的电池 MOSFET 在电路板制造过程中保持弹性，从而提供更高的性能和可靠性。
MRigidCSP 的主要特性之一是能够降低电池管理电路的导通电阻。更低的导通电阻意味着更少的功率损耗，这在快速充电时代尤其重要。
“随着快速充电应用中电流的增加，双向 MOSFET 需要具有较低的电阻，以降低功率损耗，”Wilson 说。“功率损耗增加了需要减少的额外热量。因此，需要一种低欧姆、双向、共漏极 MOSFET，同时保持较小的外形尺寸。”
通过采用薄晶圆工艺，MRigidCSP 降低了共漏极 MOSFET 的寄生电阻。电阻的降低不仅可以加快充电速度，还可以确保 MOSFET 产生更少的热量，从而防止损坏电池和其他组件。较低的电阻终会延长电池的充电寿命，这对消费者来说是一个重大的好处。
技术特点
减小芯片级封装中的基板厚度通常会引起对机械强度的担忧。然而，MRigidCSP 技术通过在薄晶圆上添加模制层来克服这一挑战。这种创新方法有效地平衡了厚度的减小和必要的机械强度，确保封装保持坚固可靠。
在标准 WLCSP 中，衬底电阻可能是影响性能的重要因素。MRigidCSP 技术通过优化封装设计缓解了这一问题。Wilson 表示，标准 WLCSP 依赖于芯片的总厚度来提高机械强度，而 MRigidCSP 采用薄晶圆和模塑层组合来实现机械强度和降低基板电阻。
AOS 对质量和可靠性的承诺在其 MRigidCSP 技术中得到体现。制造过程采用了的自动化技术，以确保高产量和稳健性。
“AOS 工艺采用的自动化制造技术，确保制造具有高产量和高可靠性，”Wilson 说。
AOCR33105E 的 ESD 保护是确保便携式设备安全和性能的重要功能。它可以防止在制造过程中和设备的整个使用寿命期间发生静电放电事件，从而保护设备和用户。
图 2：12V 共漏极双 N 沟道 MOSFET（Alpha and Omega Semiconductor）
