面對電力電子應(yīng)用與日俱增的需求，高電壓系統(tǒng)研發(fā)工程師正更多地轉(zhuǎn)向采用碳化硅 (SiC) 方案，借助其固有的溫度特性和開關(guān)性能優(yōu)勢。工程師們常常面臨多方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，包括需要具備多供應(yīng)商兼容的封裝，能夠滿足嚴(yán)格的功率密度限制、且可以應(yīng)對散熱設(shè)計(jì)受限的問題。

Wolfspeed 面向汽車和工業(yè)市場發(fā)布商業(yè)化量產(chǎn)的頂部散熱封裝器件，來擴(kuò)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)選項(xiàng)。U2 封裝可作為對其他供應(yīng)商生產(chǎn)的 MOSFET 的直接替代，為客戶成熟的設(shè)計(jì)提供了采購靈活性，并改善了封裝爬電距離，以支持 650 V 至 1200 V 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

頂部散熱 (TSC) 封裝的系統(tǒng)級優(yōu)勢

大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的表面貼裝分立功率半導(dǎo)體器件通過與電路板 (PCB) 直接接觸，從器件底部散熱，PCB 下方附有散熱器或冷卻板。這種方法在許多不同的電力電子應(yīng)用中都很常見，特別是在 PCB 安裝和散熱器設(shè)計(jì)不受到系統(tǒng)尺寸和重量嚴(yán)格限制的應(yīng)用場合。

另一方面，頂部散熱 (TSC) 器件通過封裝的上表面散熱。在頂部散熱 (TSC) 封裝內(nèi)部，芯片直接焊接在頂部漏極銅框架上，芯片通過封裝上表面導(dǎo)熱到上方的散熱器。相對于傳統(tǒng)底部散熱封裝，頂部散熱 (TSC) 封裝可以實(shí)現(xiàn)更大的耗散功率和更優(yōu)的散熱性能，助力客戶從容應(yīng)對系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)要求。

頂部散熱 (TSC) 設(shè)計(jì)還允許雙面使用 PCB，因?yàn)?PCB 下表面不再需要用于散熱器貼裝。下圖顯示了標(biāo)準(zhǔn)底部散熱 SMD 封裝與 Wolfspeed 頂部散熱 (TSC) 封裝的熱阻 (Rθ) 網(wǎng)絡(luò)對比。將散熱器從 PCB 熱路徑中移除不僅改善了整體系統(tǒng)熱阻抗，還允許自動(dòng)化組裝，這可以提高生產(chǎn)效率，從而實(shí)現(xiàn)更高效和更具成本效益的解決方案。

采用頂部散熱 (TSC) 封裝，系統(tǒng)熱阻可降低約 50%

在苛刻環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行

隨著 800 V 車輛架構(gòu)在純電動(dòng)汽車 (BEV) 領(lǐng)域的普及，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師必須確保高電壓系統(tǒng)安規(guī)要求從原先基于 400 V 的設(shè)計(jì)演進(jìn)。Wolfspeed 幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的一種方法是擴(kuò)大封裝的爬電距離，以防止破壞性的電擊穿事件。Wolfspeed 的 U2 頂部散熱 (TSC) 封裝在橫跨爬電槽上的標(biāo)準(zhǔn)爬電距離為 4.1 mm，或避開爬電槽的爬電距離為 4.83 mm，比市場上同類封裝的解決方案提高了 10% 的爬電距離。Wolfspeed 還設(shè)計(jì)優(yōu)化了 U2 封裝的漏極引腳，以提高系統(tǒng)制造可靠性，降低系統(tǒng)組裝過程中刺穿絕緣熱界面材料的風(fēng)險(xiǎn)。

除了更可靠的封裝設(shè)計(jì)，汽車設(shè)計(jì)工程師現(xiàn)在還可以針對基于 Wolfspeed 第四代 (Gen 4) 芯片技術(shù)的頂部散熱 (TSC) 器件進(jìn)行樣品申請。Wolfspeed 第四代 (Gen 4)  MOSFET 在全溫度范圍內(nèi)具備業(yè)界領(lǐng)先的開關(guān)性能，并具有寬 Vgs 兼容性，允許 +18 V 和 -0 V 門極驅(qū)動(dòng)。第四代 (Gen 4) 技術(shù)還具有體二極管軟恢復(fù)特性，可在關(guān)斷時(shí)刻產(chǎn)生更低的 Vds 峰值——這使得 Wolfspeed 第四代 (Gen 4) MOSFET 能應(yīng)對更嚴(yán)酷工況并且具有更低的 FIT 失效率。像 Wolfspeed 第四代 (Gen 4) 1200V 25 mΩ MOSFET 這款新器件已完成車規(guī)級 AEC-Q101 認(rèn)證，使得這一性能領(lǐng)先的器件可隨時(shí)被用于客戶設(shè)計(jì)和測試。

滿足您設(shè)計(jì)需求的豐富產(chǎn)品組合

Wolfspeed 的表面貼裝頂部散熱 (TSC) 產(chǎn)品提供從 650 V 到 1200 V 的系列產(chǎn)品組合。符合車規(guī)級 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)的 1200 V 器件即將發(fā)布，涵蓋 16 mΩ 至 160 mΩ 范圍。工規(guī)器件可作為預(yù)生產(chǎn)或生產(chǎn)就緒樣品提供。

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關(guān)于 1200 V、25 mΩ、 頂部散熱 (TSC) U2 封裝、車規(guī)級認(rèn)證、分立碳化硅 (SiC) MOSFET E4MS025120U2 的更多產(chǎn)品信息，敬請?jiān)L問：

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兩種簡單上手的入門方法

“復(fù)制+粘貼” Wolfspeed參考設(shè)計(jì)：采用頂部散熱 (TSC) U2 封裝的 13 kW 高效率電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器。Wolfspeed 的 13 kW 汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)參考設(shè)計(jì)展示了 U2 封裝器件在電動(dòng)汽車暖通空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)中的優(yōu)勢。通過基于碳化硅 (SiC) 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，優(yōu)化 HVAC 系統(tǒng)的效率和工作溫度范圍，助力 OEM 廠商推廣 15 分鐘內(nèi)快速充電方案，同時(shí)還在汽車的整個(gè)使用壽命期內(nèi)延長每次充電的續(xù)航里程。

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下載應(yīng)用指南，助力簡化您的組裝：我們的應(yīng)用專家解釋了頂部散熱 (TSC) 表面貼組裝和安裝注意事項(xiàng)以及熱測量分析。該文檔還包括了對頂部散熱 (TSC) 封裝進(jìn)行的廣泛熱界面材料 (TIM) 研究及系統(tǒng)級測試結(jié)果。