【導讀】電氣化發(fā)展進程中，配電板超負荷運行、散熱逼近極限的問題日益凸顯，傳統(tǒng) MOSFET 封裝（TO-247-4L、D2PAK）深陷散熱性能與開關(guān)性能的取舍困境。在此背景下，安森美 T2PAK 封裝應運而生，其融合先進碳化硅技術(shù)與頂部散熱設計，實現(xiàn)了兩大核心性能的兼顧，更破解了傳統(tǒng)封裝的固有短板。本文將詳細解析 T2PAK 的技術(shù)特性、散熱優(yōu)勢及豐富產(chǎn)品組合，并探討其在汽車、工業(yè)能源、AI 數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵領域的應用價值。
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(guān)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(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(shù)，與目前應用最為廣泛的頂部散熱 (TSC) 封裝形式相結(jié)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(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(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(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(zhì)因數(shù) (FOM)，與頂部散熱型 T2PAK 封裝相結(jié)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 5.6 mm 的要求
實測散熱性能：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、導熱墊片及陶瓷絕緣片，便于實現(xiàn)散熱堆疊結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
市場影響與應用
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)及汽車領域應用。
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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 通常可接入車輛的液冷系統(tǒng)，TSC 技術(shù)能夠借助導熱界面，將功率開關(guān)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(guān)損耗。再結(jié)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(gòu)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(shù)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(jié)合浸沒式冷卻技術(shù)，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(zhuǎn)換器
面向自動化與機器人領域的工業(yè)開關(guān)電源 (SMPS)
工業(yè)驅(qū)動器及高效 DC-DC 轉(zhuǎn)換器
全球應用與未來展望
T2PAK封裝以創(chuàng)新設計攻克了電氣化領域的核心技術(shù)痛點，既突破了傳統(tǒng)封裝的性能瓶頸，又憑借優(yōu)異的散熱效率、低雜散電感及靈活的安裝特性，適配多領域高要求應用場景。從電動汽車車載充電到光伏儲能，再到超大規(guī)模AI數(shù)據(jù)中心，T2PAK正為各行業(yè)提供更高功率密度、更可靠的解決方案。隨著其全球送樣推進與產(chǎn)品組合的完善，T2PAK有望進一步推動電氣化技術(shù)升級，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動能。
