電動汽車(EV)、可再生能源系統(tǒng)和人工智能(AI)數(shù)據(jù)中心等領域電氣化進程的持續(xù)提速，正不斷給電源系統(tǒng)帶來更大壓力，對電源系統(tǒng)的效率、小型化及低溫運行能力提出了更高要求。這構成了一個長期存在的難題：功率密度的提升與系統(tǒng)尺寸的縮減往往會造成嚴重的散熱瓶頸。

這是當下電源系統(tǒng)設計人員面臨的核心挑戰(zhàn)，高效的散熱管理已成為一大設計難關。全球市場正加速碳化硅(SiC)技術的應用落地，但散熱設計卻時常成為掣肘SiC性能發(fā)揮的因素。傳統(tǒng)封裝方案往往力不從心，難以滿足大功率碳化硅應用的散熱需求，迫使設計人員不得不在開關性能與散熱效率之間做出權衡。

面對日益嚴苛的應用需求，新型封裝方案提供了更優(yōu)的熱管理能力與運行效率。

電氣化挑戰(zhàn)

配電板目前普遍超負荷運行，多數(shù)情況下已觸及散熱能力的極限，工程師再也無法將功率開關產(chǎn)生的多余熱量傳導至這些配電板上。

D2PAK(TO-263-7L)與TO-247-4L這兩種MOSFET封裝因具備相對出色的散熱性能而被廣泛熟知，但在緊湊的空間中，二者的短板便暴露無遺：

? TO-247-4L：散熱表現(xiàn)可滿足基本需求，通過簡易的螺絲夾即可與散熱片實現(xiàn)連接，形成通暢的散熱路徑。但在狹小空間內(nèi)，其引腳、導電線路及周邊電容會形成較大的換流回路(即所有寄生電感的總和)，進而可能引發(fā)明顯的電壓過沖、開關速度下降以及開關損耗增加等問題。

? D2PAK：作為表面貼裝器件(SMD)，憑借較短的銅質走線，大幅縮小了換流回路面積，可有效緩解雜散電感問題。相比TO-247-4L，D2PAK也能實現(xiàn)更快的開關速度。然而，D2PAK封裝只能經(jīng)由印刷電路板(PCB)散出熱量，這就造成了散熱片和器件之間的熱阻會變得更大。

設計人員亟需一種解決方案，在無需犧牲性能、不必擴大系統(tǒng)體積的前提下，突破上述性能取舍的兩難困境。T2PAK封裝應運而生。

T2PAK的特別之處

T2PAK封裝將安森美(onsemi)先進的碳化硅技術與目前應用最為廣泛的頂部散熱(TSC)封裝形式相結合。它獨具匠心的設計可兼顧出色的散熱性能與優(yōu)異的開關性能，不僅兼具TO-247-4L和D2PAK兩種封裝的優(yōu)勢，還能做到無明顯短板。

頂部散熱優(yōu)勢

TSC技術可在SMD中實現(xiàn)MOSFET與應用散熱片的直接熱耦合，使得熱量能夠脫離配電板，直接傳導至系統(tǒng)的散熱架構或金屬外殼中，從而規(guī)避了D2PAK封裝需經(jīng)由PCB散熱所面臨的散熱瓶頸。優(yōu)勢具體如下：

? 出色的散熱性能：熱量直接傳導至散熱片，可有效降低器件的工作環(huán)境溫度。

? 降低熱應力：將熱量從主板導出，可降低其他元器件承受的熱應力，有助于維持PCB處于較低溫度，進而延長器件使用壽命并提升系統(tǒng)可靠性。

? 低雜散電感：像NTT2023N065M3S和NVT2023N065M3S這類具備優(yōu)異開關特性的器件，其總柵極電荷(≈74nC)與輸出電容(≈195pF)均處于極低水平，可實現(xiàn)更高的可靠性和更低的損耗。

? 設計靈活性：EliteSiC出色的品質因數(shù)(FOM)，與頂部散熱型T2PAK封裝相結合，能夠助力設計人員實現(xiàn)更高效率、更小尺寸的應用方案。

圖 1：車規(guī)級安森美T2PAK封裝EliteSiC M3S系列MOSFET的規(guī)格參數(shù)

圖 2：安森美T2PAK封裝EliteSiC M3S系列MOSFET的規(guī)格參數(shù)

T2PAK產(chǎn)品組合提供豐富的選型方案，其中涵蓋了計劃推出的12mΩ、16mΩ、23mΩ、32mΩ、45mΩ和60mΩ規(guī)格器件，均適配650V和950V電壓等級的EliteSiC M3S系列MOSFET。

一般技術特性

? 合規(guī)性：符合IEC 60664-1爬電距離標準，即兩個導電部件沿絕緣材料表面的最短間距需滿足不小于5.6mm的要求。

? 實測散熱性能：對于12mΩ規(guī)格的器件，其結殼熱阻可低至0.35℃/W，散熱表現(xiàn)優(yōu)于D2PAK封裝。

? 安裝靈活性：可兼容液隙填充劑、導熱墊片及陶瓷絕緣片，便于實現(xiàn)散熱堆疊結構的優(yōu)化。

市場影響與應用

2025年全年，T2PAK產(chǎn)品已在歐洲、美洲及大中華區(qū)開啟全球送樣工作。此款封裝可充分適配各類高要求的工業(yè)及汽車領域應用。

圖 3：T2PAK封裝SiC MOSFET器件，適配光伏及電動汽車車載充電等應用

電動汽車

在車載充電器(OBC)、傳動系統(tǒng)部件及電動汽車充電樁等電車應用場景中，T2PAK往往是需求最為旺盛的封裝方案。由于OBC通?？山尤胲囕v的液冷系統(tǒng)，TSC技術能夠借助導熱界面，將功率開關產(chǎn)生的熱量導入液冷系統(tǒng)中。

降低雜散電感可實現(xiàn)更高的功率效率，因為消除換流回路問題能有效減少開關損耗。再結合對IEC爬電距離標準的嚴格遵守，可進一步鞏固制造商對客戶的安全保障承諾。

工業(yè)與能源基礎設施

憑借優(yōu)異的散熱效率，TSC封裝正迅速在太陽能系統(tǒng)中站穩(wěn)腳跟。實踐表明，T2PAK封裝可適配光伏電能變換、儲能系統(tǒng)(ESS)等先進新型基礎設施應用場景的需求。

超大規(guī)模AI數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心依賴機架式AC-DC和DC-DC電源及配電單元運行，整個超大規(guī)模架構的設計均圍繞這類電源單元的便捷取用與更換展開。隨著液冷技術在數(shù)據(jù)中心中逐漸蔚然成風，T2PAK原生的頂部散熱設計可與冷板方案實現(xiàn)良好兼容。在這種方案下，冷卻液可在緊鄰高熱芯片導熱界面的流道內(nèi)自由循環(huán)，將高性能處理器產(chǎn)生的熱量及時導出。據(jù)近期一項研究顯示，冷板方案結合浸沒式冷卻技術，可助力數(shù)據(jù)中心減少多達五分之一的溫室氣體排放。

通過攻克散熱難題，T2PAK能幫助設計人員實現(xiàn)更高性能、更強可靠性并簡化熱管理。相較于傳統(tǒng)分立器件封裝，采用T2PAK可使客戶達成更高的功率密度。

T2PAK也適用于以下場景：

? 面向汽車及工業(yè)領域的高壓DC-DC轉換器。

? 面向自動化與機器人領域的工業(yè)開關電源(SMPS)。

? 工業(yè)驅動器及高效DC-DC轉換器。

全球應用與未來展望

隨著電源系統(tǒng)不斷演進，未來的設計方案將愈發(fā)依賴頂部散熱技術，以滿足嚴苛的效率與尺寸指標。安森美已蓄勢待發(fā)，通過將旗下先進的碳化硅技術與T2PAK封裝相結合，精準把握行業(yè)發(fā)展契機。

結論

在電氣化重塑各行業(yè)格局的大背景下，安森美推出的EliteSiC T2PAK封裝正重新定義高效功率轉換的邊界。采用T2PAK TSC封裝的EliteSiC MOSFET，不僅是封裝技術領域的一次重大突破，更成為推動電氣化進程的關鍵戰(zhàn)略支撐。T2PAK能夠在無需進行常規(guī)性能取舍的前提下，實現(xiàn)出色的散熱表現(xiàn)、高可靠性與靈活的設計特性，從而攻克了全球各行業(yè)面臨的空間與散熱限制難題。目前，安森美T2PAK已面向廣闊市場開放供應，確保這一核心技術能夠被廣泛應用。