설계에 적합한 MOSFET은 어떻게 고를까?
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설계에 적합한 MOSFET은 어떻게 고를까?
  • 선연수 기자
  • 승인 2020.09.15 17:09
  • 댓글 0
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리드리스 패키징과 일렉트로마이그레이션 방지 기술

[테크월드=선연수 기자] MOSFET은 기술과 전압에 따라 수많은 선택지를 제공한다. 인피니언 테크놀로지스(이하 인피니언)의 ‘적합한 MOSFET 선택하기’ 영상과 함께 MOSFET을 선택할 때 고려해야 할 점을 살펴봤다.

 

인피니언의 ‘적합한 MOSFET 선택하기’ 영상

 

시스템은 신뢰성을 위한 안전 마진을 고려해, 필요한 피크전류보다 높은 전류를 갖는 MOSFET을 선택해야 한다. 그러나 MOSFET 제조 업체마다 데이터 시트의 정격 전류 파라미터 정의 방법이 다른 등 업계에 명확한 표준이 없는 상황이다.

특히, 디바이스에는 패키지에 따라 성능에 제한이 있어서 어떤 패키징 기술을 택하느냐가 중요하다. 대부분의 애플리케이션은 MOSFET을 저저항 영역으로 구동하길 요구해 이를 신경 써야 한다.

패키지로는 리드 패키지(Leaded package)와 리드리스 패키지(Leadless package)를 살펴볼 수 있다. 먼저, 리드 패키지는 기존의 와이어(Wire) 본딩(Bonding) 기술을 사용하는 것이다. 리드리스 패키지는 구리 클립(Cu-Clip)의 본딩 기술을 사용하는데, 이 구리 클립이 와이어 본딩보다 접촉 면접이 더 넓어 더 높은 전류 성능을 달성한다. 이는 솔리드 구리 브리지가 칩 상단에 부착돼, 여러 개의 본딩 와이어를 대체하는 방식이다.

 

리드 패키지와 리드리스 패키지 비교 (출처: 인피니언)

또 하나 고려할 점은 일렉트로마이그레이션(Electromigration) 효과다. 이 현상은 움직이는 전자의 운동량이 가까운 원자로 전달될 때 발생하는데, 이로 인해 납땜에 불량 조인트와 보이드가 발생하고 열 방출 능력이 낮아져 디바이스 신뢰성에도 영향을 주게 된다. 이는 단방향으로 고전류가 흐르는 배터리 스위치와 같은 애플리케이션에서 신뢰성 문제에 더 큰 영향을 끼친다. 이와 같은 일렉트로마이그레이션 현상으로 인한 손상을 방지하기 위해서는 전류 밀도를 제한해야 한다.

 

일렉트로마이그레이션 현상 (출처: 인피니언)

인피니언은 SS08 리드리스 패키지를 적합한 솔루션으로 선보이고 있다. 이는 최대 290A를 전달하는 성능을 가지고 있는데, 이 수치는 드레인 소스 간 저항과 FET 정션, 케이스 간 열 임피던스를 사용해 추정한 값이다. SS08 패키지는 구리클립을 사용해 D2PAK 패키지 대비 전류 전달 성능이 2배 이상 높다.

또한, 일렉트로마이그레이션 현상을 막기 위해 전류 밀도를 제한하고자 퓨즈 리드 시스템을 채용하고 있다. 이 결과 다른 제조업체 대비 약 2배의 납땜 면적을 허용한다. 인피니언은 여러 기술적 사항을 고려해 MOSFET의 정격 전류를 정의하고 제품을 제공하고 있다. 보다 자세한 내용은 인피니언 카카오TV 채널에서 기술 영상으로 확인할 수 있다.



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