Package con raffreddamento superiore per MOSFET SiC

ROHM ha presentato un package con raffreddamento superiore (top-side cooling) per MOSFET al carburo di silicio (SiC), progettato per consentire l’assemblaggio automatizzato a montaggio superficiale mantenendo prestazioni termiche equivalenti a quelle dei tradizionali componenti a foro passante. Questa tecnologia di packaging risponde ai requisiti di elevata densità termica e isolamento richiesti nei caricabatterie di bordo per veicoli elettrici, nei compressori elettrici, negli inverter fotovoltaici e negli alimentatori ad alte prestazioni per server industriali.

Dissipazione termica e automazione della produzione
I circuiti di conversione ad alta densità di potenza utilizzano tradizionalmente package a foro passante, come il TO-247-4L, grazie ai loro ampi leadframe interni in rame e alla possibilità di essere montati direttamente su dissipatori di calore esterni. Tuttavia, l’integrazione di componenti a foro passante richiede processi di saldatura a onda manuali o fasi aggiuntive di saldatura selettiva, limitando così la produttività delle linee di produzione.

L’architettura con raffreddamento superiore sposta l’interfaccia termica principale sulla superficie superiore del componente. Ciò consente al circuito stampato (PCB) di rimanere dedicato all’instradamento dei segnali e delle connessioni elettriche, mentre un dissipatore isolato può essere fissato direttamente sopra il package. Separando il percorso termico dal PCB, il design elimina la necessità di vias termici e di spessi piani interni in rame, riducendo l’ingombro complessivo del sistema e garantendo la piena compatibilità con le linee automatizzate standard per il montaggio superficiale.

Distanza di dispersione e geometria di isolamento per alte tensioni
L’utilizzo in ambienti ad alta tensione, come le reti di trazione automobilistiche a 800 V, introduce rigorosi requisiti di sicurezza relativi alla distanza di dispersione superficiale (creepage), ossia la distanza più breve lungo la superficie di un materiale isolante tra due parti conduttive.

Il package incorpora una struttura proprietaria con scanalature superficiali che garantisce una distanza di dispersione continua di 6,66 mm. Questa caratteristica consente una tensione di picco operativa massima di 1.200 V AC in condizioni di Pollution Degree 2 (ambienti in cui sono presenti solo contaminanti non conduttivi, ad eccezione di occasionali fenomeni temporanei di conducibilità causati dalla condensa). Questa integrazione permette di realizzare sistemi compatti senza la necessità di rivestimenti protettivi conformali o processi manuali di incapsulamento per soddisfare i requisiti normativi di isolamento ad alta tensione.

Efficienza della conversione di potenza e prestazioni dei semiconduttori
La soluzione utilizza strutture MOSFET trench in carburo di silicio di quarta generazione all’interno del package per ridurre al minimo le perdite statiche e dinamiche. Combinando una bassa resistenza drain-source in conduzione (R_DS(on)) con una ridotta capacità parassita del gate, i chip interni accelerano le transizioni di accensione e spegnimento.

La riduzione dell’energia totale di commutazione (E_on ed E_off) consente ai circuiti di conversione di potenza di operare a frequenze di commutazione più elevate. L’aumento della frequenza riduce direttamente il volume e il peso dei componenti passivi associati, come induttori di potenza e condensatori DC-link, massimizzando la densità di potenza all’interno della supply chain digitale. La gamma di componenti è stata presentata in occasione della fiera PCIM 2026, tenutasi a Norimberga, in Germania, dal 9 all’11 giugno 2026.

Contesto aggiuntivo
Questa sezione riporta specifiche tecniche e confronti competitivi non inclusi nel comunicato stampa originale.

Il design SMT con raffreddamento superiore si rivolge a un segmento di mercato attualmente servito da package consolidati, in particolare il package Toll (Transistor Outline Leadless) e la configurazione QDPAK (Quarter DPAK), utilizzati da concorrenti come Infineon Technologies e STMicroelectronics. I package Toll standard massimizzano l’area di contatto con il PCB, ma si basano su un raffreddamento inferiore (bottom-side cooling), che trasferisce il calore direttamente al substrato del circuito stampato, limitando la dissipazione termica complessiva alla capacità del layout in rame.

In confronto, la distanza di dispersione di 6,66 mm del package TSC3PAK è pari o superiore alla distanza standard di 6,1 mm tipica delle architetture QDPAK convenzionali. Ciò fornisce un margine di sicurezza aggiuntivo contro fenomeni di tracking elettrico o formazione di archi tra i terminali del package durante transitori ad alta tensione. Le dimensioni del package (14,00 × 18,58 × 3,50 mm) consentono di ottenere una resistenza termica giunzione-custodia (R_th(j-c)) comparabile a quella delle equivalenti soluzioni a foro passante, permettendo ai progettisti di sistemi di potenza di adottare linee automatizzate pick-and-place senza modificare l’architettura termica fondamentale del sistema di raffreddamento.

Edito da Aishwarya Mambet, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.

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