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祝賀！安森美(onsemi)Top Cool MOSFET榮獲蓋世2023金輯獎(jiǎng)·中國(guó)汽車新供應(yīng)鏈百?gòu)?qiáng)“熱管理領(lǐng)域”先進(jìn)技術(shù)獎(jiǎng)！

“金輯獎(jiǎng)”由蓋世發(fā)起，旨在“發(fā)現(xiàn)好公司·推廣好技術(shù)·成就汽車人”，2023第五屆金輯獎(jiǎng)圍繞著“中國(guó)汽車新供應(yīng)鏈百?gòu)?qiáng)”這個(gè)主題進(jìn)行展開(kāi)，重點(diǎn)聚焦在智能駕駛、智能座艙、軟件、芯片、人工智能、動(dòng)力總成電氣化、智能底盤(pán)、車身及內(nèi)外飾、低碳新材、熱管理領(lǐng)域，進(jìn)行優(yōu)秀企業(yè)發(fā)掘和先進(jìn)技術(shù)解決方案的評(píng)選，向行業(yè)內(nèi)外展示和報(bào)道這些優(yōu)秀的創(chuàng)新科技企業(yè)和行業(yè)領(lǐng)軍人物，共同推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

巧封裝大功效

在功率應(yīng)用中，MOSFET往往是表面貼裝器件 (SMD)，如SO8FL、u8FL和LFPAK封裝類型。SMD成為首選技術(shù)的原因在于它具備良好的功率能力，能夠方便地自動(dòng)放置和焊接，并且支持實(shí)現(xiàn)緊湊的方案。然而，SMD器件的散熱并不理想，因?yàn)槠錈醾鞑ヂ窂酵ǔＲㄟ^(guò)印刷電路板PCB。在常規(guī)元件中，引線框架（包括裸露漏極焊盤(pán)）直接焊接到PCB上的覆銅區(qū)，從而提供從芯片到PCB的電連接和熱路徑。這是與PCB的唯一直接電熱連接，因?yàn)槠骷钠溆嗖糠直环忾]在模塑中，僅通過(guò)對(duì)流散熱到周圍空氣中。

采用這種方法時(shí)，器件的熱傳遞效率嚴(yán)重依賴于PCB的特性，如覆銅的面積大小、層數(shù)、厚度和布局。無(wú)論電路板是否連接到散熱器，都是如此。由于熱路徑受限，并且PCB的低熱導(dǎo)率妨礙散熱，因此器件的最大功率能力受到限制。

常規(guī)散熱方法，熱量需要通過(guò) PCB 傳輸?shù)缴崞?/span>

為了解決這個(gè)問(wèn)題，安森美開(kāi)發(fā)了一種新的MOSFET封裝，讓引線框架（漏極）在封裝的頂部暴露出來(lái)。這種方法對(duì)應(yīng)用布局/空間和熱傳遞都有好處——采用傳統(tǒng)方法對(duì)功率MOSFET進(jìn)行散熱，雖然能實(shí)現(xiàn)相當(dāng)緊湊小巧的方案，但出于散熱考慮，PCB的下側(cè)不能放置其他元器件。這種方法一般需要較大的PCB來(lái)容納所有必要的元件。頂部散熱器件的熱路徑向上，因此散熱器被放置在MOSFET上方，允許在下側(cè)布置功率器件、柵極驅(qū)動(dòng)器和其他元件，從而可以使用較小的PCB。這種更緊湊的布局還使得柵極驅(qū)動(dòng)走線可以更短，這對(duì)于高頻工作是個(gè)優(yōu)勢(shì)。此外，由于不再要求熱量通過(guò)PCB，因此PCB本身將保持較低溫度水平，MOSFET周圍的元件將在較低溫度下工作，這有利于提高其可靠性。

頂部散熱器件將散熱器置于上方以改善布局和熱性能

新設(shè)計(jì)的可靠性更高從而增加整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。這些器件提供高功率應(yīng)用所需的電氣效率，R_DS(ON)值低至1mΩ，而且柵極電荷(Qg)低(65nC)，從而降低高速開(kāi)關(guān)應(yīng)用中的損耗。

熱管理有訣竅

冷卻是高功率設(shè)計(jì)的最大挑戰(zhàn)之一，成功解決這個(gè)問(wèn)題對(duì)于減小尺寸和重量至關(guān)重要，這在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中也是關(guān)鍵的考慮因素。隨著汽車內(nèi)電子器件越來(lái)越多，尤其是當(dāng)車內(nèi)許多部件需要處于高功率運(yùn)作時(shí)，汽車行業(yè)不斷尋求改善散熱的方法。對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，能效越高，產(chǎn)生的廢熱越少。從熱管理的角度來(lái)看，這意味著可以減少散熱器或完全無(wú)需散熱器，從而削減方案的尺寸、重量和成本。

與傳統(tǒng)的表面貼裝MOSFET不同，Top Cool封裝將散熱焊盤(pán)移至頂部，允許將散熱器直接連接到器件的引線框架。由于金屬具有高熱導(dǎo)率，因此散熱器材料通常是金屬。例如大多數(shù)散熱器是鋁制的，其熱導(dǎo)率在100-210W/mk之間。與通過(guò) PCB 散熱的常規(guī)方式相比，這種通過(guò)高熱導(dǎo)率材料散熱的方式大大降低了熱阻。熱導(dǎo)率和材料尺寸是決定熱阻的關(guān)鍵因素，熱阻越低，熱響應(yīng)越好。

Top Cool封裝改善了MOSFET的散熱，從而提高汽車等關(guān)鍵應(yīng)用的功率密度。因此，安森美Top Cool MOSFET不僅表現(xiàn)出卓越的電氣效率，而且消除了PCB中的熱路徑，從而顯著簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減小尺寸并降低成本。該系列TCPAK57封裝產(chǎn)品組合包括40V、60V和80V，這所有器件都能在175°C的結(jié)溫(Tj)下工作，并符合AEC-Q101車規(guī)認(rèn)證和生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序(PPAP)。再加上其鷗翼式封裝，支持焊點(diǎn)檢查和實(shí)現(xiàn)卓越的系統(tǒng)級(jí)可靠性，非常適合于要求嚴(yán)苛的汽車應(yīng)用。

不容錯(cuò)過(guò)的汽車熱管理tips01詳解MOSFET頂部散熱封裝02高功率降壓轉(zhuǎn)換的散熱評(píng)估測(cè)試原理

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