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Littelfuse ISO247封裝提升SiC MOSFET熱管理與功率密度

來源:Littelfuse官網(wǎng)| 發(fā)布日期:2025-07-06 18:00:01 瀏覽量:

在碳化硅(SiC)MOSFET的工程應(yīng)用中,傳統(tǒng)TO-247封裝依賴外部導(dǎo)熱電絕緣材料實現(xiàn)器件與散熱器之間的電氣隔離。這種設(shè)計不僅增加了結(jié)到散熱器的熱阻,還提高了裝配復(fù)雜度,限制了SiC芯片性能的充分發(fā)揮。Littelfuse推出的ISO247封裝采用高性能氮化硅(Si?N?)陶瓷技術(shù),有效解決了這一難題,顯著提升了熱管理效率和系統(tǒng)可靠性。

一、ISO247封裝的技術(shù)優(yōu)勢

ISO247屬于Littelfuse ISOPLUS?系列內(nèi)部隔離型功率封裝,其核心在于基于活性金屬釬焊(AMB)工藝的Si?N?陶瓷基板。該封裝結(jié)構(gòu)具備以下關(guān)鍵優(yōu)勢:

低熱阻高導(dǎo)熱:AMB基板具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)能力,使結(jié)到散熱器的熱阻降低達64%,從而顯著改善溫升控制。

內(nèi)置電氣隔離:無需額外使用絕緣墊片或?qū)崮z實現(xiàn)電氣隔離,僅需熱界面材料(TIM)即可完成安裝,簡化了裝配流程。

CTE匹配良好:Si?N?陶瓷的熱膨脹系數(shù)(CTE)與SiC芯片更接近,提升了溫度循環(huán)和功率循環(huán)(PCsec)的耐受能力。

EMI抑制:由于芯片與散熱器之間雜散電容減小,電磁干擾(EMI)水平明顯降低。

高隔離電壓:支持2.5 kV AC/1分鐘或3 kV AC/1秒的隔離等級,滿足工業(yè)級安全標準。

Littelfuse ISO247封裝提升SiC MOSFET熱管理與功率密度

二、熱性能對比分析

為驗證ISO247在實際應(yīng)用中的表現(xiàn),采用1200 V、25 mΩ SiC MOSFET芯片進行熱測量實驗。測試方法遵循IEC 60747-8標準,結(jié)果如下:

在相同電流(IH=40A)條件下,ISO247封裝的穩(wěn)態(tài)熱阻RthJH比TO-247降低64%;

結(jié)溫Tvj最高可降低60°C;

溫差波動ΔTJH減少約53%,顯著延長器件壽命并提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

此外,在Tvj=130°C的應(yīng)用條件下,ISO247封裝的電流處理能力提升30%,功率承載能力提高170%。以一個800V AFE系統(tǒng)為例,將TO-247升級為ISO247后,輸出功率可由20kW提升至30kW,增幅達48%。

三、系統(tǒng)級成本優(yōu)化潛力

ISO247封裝不僅提升性能,還在系統(tǒng)層面帶來顯著的成本節(jié)約機會:

直接節(jié)省:更高的功率密度減少了PCB面積需求;允許選用更高RDS(on)但成本更低的SiC芯片;

間接節(jié)省:省去外部隔離材料及裝配工序,降低人工成本與潛在故障率。

四、應(yīng)用場景與未來展望

ISO247特別適用于對功率密度、熱管理和可靠性要求嚴苛的應(yīng)用場景,如電動汽車充電模塊、光伏逆變器、工業(yè)電源等。隨著WBG半導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用,先進封裝技術(shù)將成為釋放其性能潛力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工程師在設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮集成式內(nèi)部隔離方案,以實現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率和長期穩(wěn)定性。

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