電動(dòng)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(lǐng)域電氣化進(jìn)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(yùn)行能力提出了更高要求。這構(gòu)成了一個(gè)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(huì)造成嚴(yán)重的散熱瓶頸。

這是當(dāng)下電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨的核心挑戰(zhàn)，高效的散熱管理已成為一大設(shè)計(jì)難關(guān)。全球市場正加速碳化硅 (SiC) 技術(shù)的應(yīng)用落地，但散熱設(shè)計(jì)卻時(shí)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(yīng)用的散熱需求，迫使設(shè)計(jì)人員不得不在開關(guān)性能與散熱效率之間做出權(quán)衡。

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

電氣化挑戰(zhàn)

配電板目前普遍超負(fù)荷運(yùn)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(guān)產(chǎn)生的多余熱量傳導(dǎo)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(shí)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(dǎo)電線路及周邊電容會(huì)形成較大的換流回路（即所有寄生電感的總和），進(jìn)而可能引發(fā)明顯的電壓過沖、開關(guān)速度下降以及開關(guān)損耗增加等問題。

D2PAK：作為表面貼裝器件 (SMD)，憑借較短的銅質(zhì)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(shí)現(xiàn)更快的開關(guān)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(huì)變得更大。

設(shè)計(jì)人員亟需一種解決方案，在無需犧牲性能、不必?cái)U(kuò)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(yīng)運(yùn)而生。

T2PAK的特別之處

T2PAK封裝將安森美 (onsemi)先進(jìn)的碳化硅技術(shù)，與目前應(yīng)用最為廣泛的頂部散熱 (TSC) 封裝形式相結(jié)合。它獨(dú)具匠心的設(shè)計(jì)可兼顧出色的散熱性能與優(yōu)異的開關(guān)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(shù)可在SMD 中實(shí)現(xiàn)MOSFET 與應(yīng)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(dǎo)至系統(tǒng)的散熱架構(gòu)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(dǎo)至散熱片，可有效降低器件的工作環(huán)境溫度。

降低熱應(yīng)力：將熱量從主板導(dǎo)出，可降低其他元器件承受的熱應(yīng)力，有助于維持 PCB 處于較低溫度，進(jìn)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(guān)特性的器件，其總柵極電荷 (≈74 nC) 與輸出電容 (≈195 pF) 均處于極低水平，可實(shí)現(xiàn)更高的可靠性和更低的損耗。

設(shè)計(jì)靈活性：EliteSiC 出色的品質(zhì)因數(shù) (FOM)，與頂部散熱型 T2PAK 封裝相結(jié)合，能夠助力設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)更高效率、更小尺寸的應(yīng)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(jì)劃推出的12 mΩ、16 mΩ、23 mΩ、32 mΩ、45 mΩ和60 mΩ規(guī)格器件，均適配650 V 和950 V 電壓等級的EliteSiC M3S 系列MOSFET。

一般技術(shù)特性

合規(guī)性：符合 IEC 60664-1 爬電距離標(biāo)準(zhǔn)，即兩個(gè)導(dǎo)電部件沿絕緣材料表面的最短間距需滿足不小于 5.6 mm 的要求

實(shí)測散熱性能：對于 12 mΩ 規(guī)格的器件，其結(jié)殼熱阻可低至 0.35 °C/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(dǎo)熱墊片及陶瓷絕緣片，便于實(shí)現(xiàn)散熱堆疊結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

市場影響與應(yīng)用

2025 年全年，T2PAK 產(chǎn)品已開啟全球送樣工作。此款封裝可充分適配各類高要求的工業(yè)及汽車領(lǐng)域應(yīng)用。

電動(dòng)汽車

在車載充電器 (OBC)、傳動(dòng)系統(tǒng)部件及電動(dòng)汽車充電樁等電車應(yīng)用場景中，T2PAK 往往是需求最為旺盛的封裝方案。由于 OBC 通常可接入車輛的液冷系統(tǒng)，TSC 技術(shù)能夠借助導(dǎo)熱界面，將功率開關(guān)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)入液冷系統(tǒng)中。

降低雜散電感可實(shí)現(xiàn)更高的功率效率，因?yàn)橄龘Q流回路問題能有效減少開關(guān)損耗。再結(jié)合對 IEC 爬電距離標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格遵守，可進(jìn)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(chǔ)設(shè)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(shí)踐表明，T2PAK 封裝可適配光伏電能變換、儲能系統(tǒng) (ESS) 等先進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)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(jī)架式 AC-DC 和 DC-DC 電源及配電單元運(yùn)行，整個(gè)超大規(guī)模架構(gòu)的設(shè)計(jì)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(shù)在數(shù)據(jù)中心中逐漸蔚然成風(fēng)，T2PAK 原生的頂部散熱設(shè)計(jì)可與冷板方案實(shí)現(xiàn)良好兼容。在這種方案下，冷卻液可在緊鄰高熱芯片導(dǎo)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(shí)導(dǎo)出。據(jù)近期一項(xiàng)研究顯示，冷板方案結(jié)合浸沒式冷卻技術(shù)，可助力數(shù)據(jù)中心減少多達(dá)五分之一的溫室氣體排放。

通過攻克散熱難題，T2PAK 能幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)更高性能、更強(qiáng)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(dá)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(lǐng)域的高壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器

面向自動(dòng)化與機(jī)器人領(lǐng)域的工業(yè)開關(guān)電源 (SMPS)

工業(yè)驅(qū)動(dòng)器及高效 DC-DC 轉(zhuǎn)換器

全球應(yīng)用與未來展望

隨著電源系統(tǒng)不斷演進(jìn)，未來的設(shè)計(jì)方案將愈發(fā)依賴頂部散熱技術(shù)，以滿足嚴(yán)苛的效率與尺寸指標(biāo)。安森美已蓄勢待發(fā)，通過將旗下先進(jìn)的碳化硅技術(shù)與 T2PAK 封裝相結(jié)合，精準(zhǔn)把握行業(yè)發(fā)展契機(jī)。

結(jié)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(zhuǎn)換的邊界。采用 T2PAK TSC 封裝的 EliteSiC MOSFET，不僅是封裝技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，更成為推動(dòng)電氣化進(jìn)程的關(guān)鍵戰(zhàn)略支撐。T2PAK 能夠在無需進(jìn)行常規(guī)性能取舍的前提下，實(shí)現(xiàn)出色的散熱表現(xiàn)、高可靠性與靈活的設(shè)計(jì)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(yīng)，確保這一核心技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用。