微缩的革命：功率二极管封装发展历程（三）
发布时间：2025-11-20
前言
自20世纪中叶问世以来，表面贴装SMA类封装已在功率二极管领域占据主导地位超过半个世纪，至今仍是应用最广泛的封装形式之一。然而，随着终端设备对功率密度、散热能力与可靠性要求的日益严苛，传统SMA封装的结构局限性逐渐凸显，其性能提升已接近物理极限。进入21世纪后，为应对这一挑战，各大封装厂商纷纷推出多种改进型封装结构，试图在尺寸、散热、成本与可靠性之间取得新的平衡。尽管这些创新尚未催生具有划时代意义的封装方案，却为后续技术突破奠定了重要基础，标志着功率二极管封装技术正处于重大变革的前夜。
面对市场对器件性能、尺寸与成本之间更为苛刻的平衡需求，行业内相继涌现出多种封装改良方案。然而，受制于材料、工艺与应用场景等多重因素，这些方案大多未能实现对传统封装的全面替代，仅能视为技术演进过程中的过渡产品。这一时期可被视为功率二极管封装发展的“百家争鸣”阶段。
小型化与薄型化方向的尝试
为顺应终端电子产品轻薄化、高密度组装的发展趋势，封装企业积极推动器件外形尺寸的压缩。典型代表为20世纪末至21世纪初推出的SMAF、SMBF等“小平脚”封装系列。该类封装通过调整引线框架的引出方式并减薄其厚度，将封装整体厚度成功压缩至1 mm级别，初步满足了薄型化需求。
然而，由于该类封装在平面尺寸上仍沿用SMA/SMB的标准布局，结构冗余问题未能根本解决。更关键的是，焊接面积的缩减与框架厚度的降低导致其热阻升高、通流能力下降，在某些应用场景中性能甚至不及传统SMA封装。因此，尽管具备外形优势，SMAF/SMBF封装始终未能实现大规模普及，更无法取代SMA类经典结构的主流地位。
散热性能提升路径的探索
散热能力是决定功率二极管电气性能、可靠性及工作寿命的核心指标之一。在SMA类封装的热性能优化接近极限的背景下，业界开始寻求具备更优热管理能力的新型封装结构，并在此过程中催生了多种技术路线。
A. 鸥翼型（Gull-wing）封装
鸥翼型封装最早可追溯至20世纪80年代，广泛应用于SOP、SOIC等集成电路封装中，后期逐渐被引入功率器件领域，如SOD系列二极管与MBS类整流桥产品。该结构通过将引脚向外延展，有效增大了发热源与散热路径的间距，缓解了SMA类内包式结构中常见的热量堆积问题。
然而，鸥翼型封装也存在明显短板：
SOD系列尺寸过小，难以承载中大功率应用。
引脚成形工艺对设备精度要求极高，引脚共面性与焊接一致性控制难度大，易导致贴装良率下降。
结构设计难以直接兼容SMA的焊盘布局，替代成本高。
尽管散热路径有所优化，但因导热路径增长，实际热阻降低效果有限，散热能力提升并不显著。
领晨科技SMAW封装
针对上述问题，领晨科技于2022年推出SMAW封装，通过对引脚布局与封装尺寸的优化，在占板面积小于SMA的前提下实现了对SMA及部分SMB型号的兼容替代，并在高压（2000 V – 4000 V）应用中表现出更优的耐压特性。然而，领晨科技也认为，鸥翼型封装仍属于阶段性改良方案，行业急待兼具成本、性能与可靠性的新一代封装技术。
B. 底部散热封装
领晨科技PDFN系列封装
近十年来，底部散热封装成为行业研发的重点方向。其核心设计理念是通过扩大器件底部金属裸露面积，将热量直接传导至PCB焊盘，从而实现更高的功率密度与散热效率。以威世（Vishay）2023年推出的多款底部散热产品为代表，该路线将功率二极管的功率密度推升至新的高度。典型封装包括HE系列、TO系列以及领晨科技的PDFN系列等。
该类封装具备多项优势：外形更薄、尺寸更小，显著提高了单位面积的功率承载能力；底部大面积导热设计大幅降低热阻；平脚结构在成型过程中所受机械应力更小，提升了器件可靠性；在成本控制过程中，并未以产品性能作为代价。
然而，底部散热封装亦存在其固有局限：
大小焊盘结构在回流焊过程中因热容差异易导致焊接拉力不均，进而引发立碑、虚焊等缺陷，尤以DO-218类封装为代表。
引脚间距受限，难以支持2000 V以上的高压应用。
尽管散热路径更短，热量将集中传递至PCB焊盘，可能导致局部温升过高，影响焊点寿命与板级可靠性。
为保障裸露焊盘防潮能力与抗冲击性能，需采用高标号模塑料、加厚铜框架甚至异型结构，致使封装成本显著上升，如TO系列与DO-218封装因体积与铜层厚度（0.5–2 mm）导致制造成本居高不下。
综上，无论是鸥翼型封装还是底部散热结构，均未能从根本上突破功率二极管封装的技术瓶颈，仅能视为封装演进历程中的过渡方案。
机械应力控制的改进
为降低引线成型过程中产生的机械应力对芯片与键合界面的影响，平脚型封装（如SMAF、SMBF）与鸥翼型封装（如SOD系列）被广泛采用。相比传统内包型结构，其应力集中显著减轻，提升了封装结构的可靠性。然而，正如前文所述，这些封装在其他关键性能方面存在劣势，因而仍属于过渡性产品，在此不再赘述。
结语
回望功率二极管封装的发展历程，当前阶段无疑是最富多样性与探索精神的时期。面对SMA类经典封装所面临的瓶颈，行业正依托材料进步、结构创新与工艺优化，持续推进封装技术的迭代。尽管尚未出现如SMA问世时具有里程碑意义的突破性产品，但在持续积累与创新驱动下，具备更高功率密度、更优热管理与更高可靠性的新一代封装技术必将问世。
文章所示内容仅基于领晨科技对封装发展历程的研判，如有不当之处，欢迎指正与交流。
下期预告
微缩的革命：功率二极管封装发展历程（四）
突破：领晨科技顶部散热二极管封装技术
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