MOSFET con clip in rame migliorano l’alimentazione automobilistica

Toshiba lancia una serie di MOSFET di potenza a canale N da 40 volt che utilizzano un avanzato package privo di post interni per migliorare l’efficienza nella catena di fornitura dei semiconduttori automobilistici. Questi componenti sono progettati specificamente per gestire carichi elettrici elevati in inverter per veicoli, relè a semiconduttore, interruttori di carico meccanici e sistemi di azionamento di motori elettrici.

Architettura interna del package e ottimizzazione del flusso di corrente
L’implementazione del package SOP Advance (EWF) abbandona il tradizionale wire bonding interno a favore di una configurazione strutturale più efficiente. Utilizzando una struttura priva di post interni, il design collega il chip di silicio interno ai terminali esterni tramite un solido clip in rame anziché mediante i tradizionali supporti di connessione interni. Questa modifica fisica elimina i comuni colli di bottiglia interni, riducendo direttamente la resistenza elettrica lungo il percorso principale della corrente.

Inoltre, l’architettura incorpora una struttura source-coupled che instrada i terminali di source verso la parte inferiore del package, aumentando così l’area di contatto fisico con le piazzole di montaggio del circuito stampato (PCB). Questa configurazione strutturale incrementa l’area utile disponibile per il montaggio interno del chip e migliora la capacità di trasporto della corrente. Di conseguenza, il modello XPMR5904PB supporta una corrente massima diretta di drain pari a 180 ampere, ottenendo un incremento della capacità di 1,2 volte rispetto ai componenti della generazione precedente che utilizzano package SOP Advance (WF) standard con caratteristiche elettriche simili.

Riduzione dell’impedenza termica e parametri di efficienza
Le modifiche fisiche apportate al package influenzano parametri fondamentali di prestazione elettrica e termica necessari per l’efficienza energetica nei sistemi automobilistici. I confronti ingegneristici tra il nuovo XPMR5904PB e il precedente componente XPHR7904PS mostrano una riduzione di circa il 25% della resistenza drain-source in conduzione.

Allo stesso tempo, il clip in rame modificato e il design source-coupled determinano una riduzione di circa il 38% dell’impedenza termica tra canale e package. La diminuzione di questi valori di resistenza riduce le perdite di potenza parassite e limita l’accumulo localizzato di calore, consentendo ai sistemi di commutazione elettrica di operare con maggiore efficienza sotto carichi prolungati. Oltre all’XPMR5904PB, la gamma comprende anche le varianti XPMR7404PB e XPMR8504PB, il cui rilascio è previsto successivamente per offrire agli ingegneri diverse specifiche operative.

Ispezione ottica automatizzata e conformità ai requisiti di affidabilità
Per soddisfare le rigorose tolleranze produttive del settore automobilistico, il package SOP Advance (EWF) è realizzato come componente a montaggio superficiale dotato di una struttura con fianchi bagnabili. Questa particolare geometria esterna garantisce un’elevata visibilità del giunto di saldatura metallico dopo il processo di rifusione. Il fianco esposto consente agli impianti produttivi di verificare le condizioni di assemblaggio utilizzando apparecchiature standard di ispezione ottica automatizzata (AOI). L’automazione del processo di verifica visiva sulle linee di produzione garantisce che i dispositivi montati in superficie soddisfino i rigorosi requisiti di qualità e affidabilità definiti dallo standard di test AEC-Q101 per i componenti elettronici automobilistici.

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

Nel settore dell’elettronica di potenza per l’automotive, i MOSFET da 40 volt in package con impronta di 5 × 6 millimetri competono principalmente in termini di resistenza interna del package, capacità di dissipazione termica e compatibilità con i processi produttivi automatizzati. I tradizionali package di potenza con wire bonding introducono induttanze parassite e limitano la capacità di gestione della corrente a causa del ridotto diametro dei fili interni in alluminio o oro. Il passaggio alla tecnologia con clip in rame massiccio allinea questa architettura Toshiba ai riferimenti di mercato rappresentati da soluzioni come Nexperia LFPAK56 e la serie Infineon OptiMOS TDSON-8. Anche queste tecnologie sostituiscono i collegamenti interni a filo con clip in rame per ottenere valori di resistenza drain-source spesso prossimi o inferiori a 1 milliohm nelle configurazioni a 40 volt.

Un elemento distintivo fondamentale per le moderne qualifiche automotive è rappresentato dai fianchi bagnabili; i package a montaggio superficiale delle generazioni precedenti nascondevano le saldature inferiori, richiedendo metodi di ispezione a raggi X più lenti. L’implementazione di lead frame con taglio a gradino o con fianchi bagnabili crea un menisco di saldatura visibile, soddisfacendo i requisiti di produttività continua dei moderni sistemi di ispezione ottica automatizzata utilizzati nelle linee di produzione automobilistiche.

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

www.toshiba.com