TI的FemtoFET功率 MOSFET 减少PCB体积

《星际迷航》如何预测未来的技术进步继续让我感到惊讶。《星际迷航：原始系列》中的手持通讯器在 1960 年代作为道具出现在电视节目中时似乎是一个奇迹。然而，它又大又笨重，而且在几集中，通讯器丢失或停止工作，这使得传送回船上是不可能的。

到 1979 年《星际迷航：电影》上映时，詹姆斯·T·柯克上尉和他的工作人员将通讯器戴在手腕上，这样至少他们不会丢失通讯器。直到《星际迷航：下一代船长让-卢克·皮卡德将通讯器戴在胸前，可穿戴通讯器既是重要的装备，也是时尚配饰。

那么星际舰队司令部对通信器功能的设计重点是什么？我猜想减小尺寸、延长电池寿命和轻松为设备充电的能力。我从未见过中尉。Geordi La Forge 在船上寻找他丢失的电源线。

德州仪器 (TI) 拥有一系列称为 FemtoFET 的功率 MOSFET，可满足 Starfleet Command 的通信器设计要求。这些微型器件的机身尺寸为 0.6 毫米 x 1.0 毫米，仍可承载 2-3A 电流，并具有业内最小的电阻 x 尺寸。

●这款99mΩ、30V N沟道FemtoFET™MOSFET的设计经过了优化，能够最大限度地减小许多手持式和移动类应用的 尺寸。这项技术能够在替代标准小信号MOSFET的同时将封装尺寸减小至少60%。
■特性
●低导通电阻
●超低 Q-g和 Q-gd
●低阈值电压
●超小型封装尺寸（0402外壳尺寸)
★1.0mm× 0.6mm
●超薄
★高度为0.2mm
●集成(ESD保护二极管
★额定值 > 4kV HBM
★额定值 > 2kV CDM
●无铅且无卤素
●符合 RoHS标准

该设备的高度可以低至 0.2 毫米（参见图 1 和图 2）。

图 1：CSD17484F4 和 CSD25484F4 的机械尺寸。

由于封装如此之小，表面贴装技术 (SMT) 组装设备处理器件引脚间距的能力至关重要。FemtoFET 器件保持 0.35mm 的间距，这是最先进的 SMT 设备的工艺能力限制。

图 2：N 通道 FemtoFET 的功能图。

对于可穿戴产品，电池的尺寸和容量可以非常小。为了延长电池寿命，低泄漏电流是关键。FemtoFET 拥有通常在个位数纳安范围内的漏极和栅极泄漏电流。

随着针对新兴 USB Type-C 供电标准的产品开发，快速充电应用增加了对通过某些电路路径的更高电流的需求。无线充电还可以通过功率 MOSFET 泵送更高的电流，并且由于其先进的金属化和封装，FemtoFET 可以处理高达 3A 的电流。

体积如此之小的设备，一个关键的考虑点是如何使用表面装配技术（SMT）将FemtoFET与面板连接。设备面板的焊盘距离是影响客户SMT设备能否处理组合产品的关键因素。大多数的高容量个人电子产品制造商拥有可以处理最小0.35mm焊盘距离的SMT设备，但部分工业用客户的SMT设备最小焊盘距离仅能到0.5mm。

FemtoFET的连接盘网格阵列（LGA）封装与硅芯片级封装（CSP）相似，唯一的不同是LGA没有附加锡球。F3 FemtoFET上的镀金leads保留着与TI前代产品F4 FemtoFET一样的0.35mm焊盘距离。这就给使用体积更小产品的F4客户更强的信心，即他们的SMT设备可处理F3 FemtoFET。

为了使FemtoFET能应用到工业用设备，TI同时推出了焊盘距离为0.50mm的F5 FemtoFET系列产品，并将电压范围扩充至60V。

TI推荐使用无铅（SnAgCu）SAC焊锡膏如SAC305用于mtoFET面板安装。你可以选用第三类焊膏，但体积更小的第四类焊锡膏则是更优选择。焊膏应免清洗，且可溶于水。不过，在面板安装之后用焊剂进行清洗仍不失为是个绝妙主意。

使用面板模子在面板上标出将施加焊锡膏的点位。模子的厚度以及开口的长宽是重要的参数。

除了手机，低漏电型FemtoFET 还可以在手表通讯器、可穿戴健身监视器、可穿戴相机、血糖仪、珠宝，甚至可植入人体的设备中找到。由于栅极漏电和漏极漏电的单位数仅为纳米安培级，FemtoFET可协助保证我们的个人电子设备的充电电池可支撑使用一整天。

这些 FemtoFET 将继续大胆地走向以前没有 FET 的地方。我们可以打赌，带有 FemtoFET 的通信器不会让我们被困在 Romulus 上。