面對電力電子應用與日俱增的需求，高電壓系統研發工程師正更多地轉向采用碳化硅 (SiC) 方案，借助其固有的溫度特性和開關性能優勢。工程師們常常面臨多方面的系統設計要求，包括需要具備多供應商兼容的封裝，能夠滿足嚴格的功率密度限制、且可以應對散熱設計受限的問題。

Wolfspeed 面向汽車和工業市場發布商業化量產的頂部散熱封裝器件，來擴展系統設計選項。U2 封裝可作為對其他供應商生產的 MOSFET 的直接替代，為客戶成熟的設計提供了采購靈活性，并改善了封裝爬電距離，以支持 650 V 至 1200 V 系統的設計。

頂部散熱 (TSC) 封裝的系統級優勢

大多數標準的表面貼裝分立功率半導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用中都很常見，特別是在 PCB 安裝和散熱器設計不受到系統尺寸和重量嚴格限制的應用場合。

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熱到上方的散熱器。相對于傳統底部散熱封裝，頂部散熱 (TSC) 封裝可以實現更大的耗散功率和更優的散熱性能，助力客戶從容應對系統熱設計要求。

頂部散熱 (TSC) 設計還允許雙面使用 PCB，因為 PCB 下表面不再需要用于散熱器貼裝。下圖顯示了標準底部散熱 SMD 封裝與 Wolfspeed 頂部散熱 (TSC) 封裝的熱阻 (Rθ) 網絡對比。將散熱器從 PCB 熱路徑中移除不僅改善了整體系統熱阻抗，還允許自動化組裝，這可以提高生產效率，從而實現更高效和更具成本效益的解決方案。

采用頂部散熱 (TSC) 封裝，系統熱阻可降低約 50%

在苛刻環境中穩定運行

隨著 800 V 車輛架構在純電動汽車 (BEV) 領域的普及，系統設計工程師必須確保高電壓系統安規要求從原先基于 400 V 的設計演進。Wolfspeed 幫助系統設計工程師應對這一挑戰的一種方法是擴大封裝的爬電距離，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準爬電距離為 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 還設計優化了 U2 封裝的漏極引腳，以提高系統制造可靠性，降低系統組裝過程中刺穿絕緣熱界面材料的風險。

除了更可靠的封裝設計，汽車設計工程師現在還可以針對基于 Wolfspeed 第四代 (Gen 4) 芯片技術的頂部散熱 (TSC) 器件進行樣品申請。Wolfspeed 第四代 (Gen 4) MOSFET 在全溫度范圍內具備業界領先的開關性能，并具有寬 Vgs兼容性，允許 +18 V 和 -0 V 門極驅動。第四代 (Gen 4) 技術還具有體二極管軟恢復特性，可在關斷時刻產生更低的 Vds 峰值——這使得 Wolfspeed 第四代 (Gen 4) MOSFET 能應對更嚴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級 AEC-Q101 認證，使得這一性能領先的器件可隨時被用于客戶設計和測試。

滿足您設計需求的豐富產品組合

Wolfspeed 的表面貼裝頂部散熱 (TSC) 產品提供從 650 V 到 1200 V 的系列產品組合。符合車規級 AEC-Q101 標準的 1200 V 器件即將發布，涵蓋 16 mΩ 至 160 mΩ 范圍。工規器件可作為預生產或生產就緒樣品提供。

兩種簡單上手的入門方法

“復制+粘貼” Wolfspeed參考設計：采用頂部散熱 (TSC) U2 封裝的 13 kW 高效率電機驅動逆變器。Wolfspeed 的 13 kW 汽車電機驅動參考設計展示了 U2 封裝器件在電動汽車暖通空調 (HVAC) 系統中的優勢。通過基于碳化硅 (SiC) 的系統設計，優化 HVAC 系統的效率和工作溫度范圍，助力 OEM 廠商推廣 15 分鐘內快速充電方案，同時還在汽車的整個使用壽命期內延長每次充電的續航里程。

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

關于 Wolfspeed, Inc.

Wolfspeed（美國紐約證券交易所上市代碼：WOLF）在全球范圍內推動碳化硅技術采用方面處于市場領先地位，這些碳化硅技術為全球最具顛覆性的創新成果提供了動力支持。作為碳化硅領域的引領者和全球最先進半導體技術的創新者，我們致力于為人人享有的美好世界賦能。Wolfspeed 通過面向各種應用的碳化硅材料、功率模塊、分立功率器件和功率裸芯片產品，助您實現夢想，成就非凡(The Power to Make It Real)。