Топовое охлаждение для SiC MOSFET: корпус, который упрощает сборку

ROHM разработала корпус для поверхностного монтажа, рассчитанный на эффективный отвод тепла и устойчивую работу в высоковольтных системах автомобильной и промышленной силовой электроники. Решение ориентировано на узлы, где одновременно важны компактность, технологичность сборки и стабильная работа при высоких нагрузках.

Компания представила корпус с верхним охлаждением для силовых транзисторов на основе карбида кремния (SiC MOSFET), который позволяет перейти к автоматизированной SMD-сборке без потери тепловой эффективности по сравнению с традиционными сквозными компонентами.

Идея решения — вынести отвод тепла наверх, чтобы совместить промышленную автоматизацию сборки с тепловыми характеристиками, близкими к выводным силовым корпусам.

Такой подход особенно полезен для бортовых зарядных устройств электромобилей, электрокомпрессоров, фотоэлектрических инверторов и мощных серверных источников питания. В классических схемах высокой плотности мощности часто применяются выводные корпуса вроде TO-247-4L, поскольку они обеспечивают крупные медные элементы и удобное крепление к внешнему радиатору.

Однако такие решения требуют ручной пайки волной или дополнительной селективной пайки, что снижает производительность линии и усложняет масштабирование выпуска. Новая архитектура переносит основной тепловой контакт на верхнюю поверхность компонента. Печатная плата при этом остается зоной для маршрутизации сигналов и силовых цепей, а отдельный изолированный радиатор прижимается непосредственно сверху корпуса.

За счет разделения теплового и электрического путей удается отказаться от тепловых переходов и толстых медных внутренних слоев, уменьшить высоту сборки и встроить компонент в стандартные автоматические линии поверхностного монтажа.

Высоковольтные зазоры и изоляция

Работа в высоковольтных системах, включая тяговые сети электромобилей на 800 В, предъявляет жесткие требования к электрическому пути утечки. Речь идет о минимальном расстоянии по поверхности изоляционного материала между двумя проводящими частями, и именно этот параметр критически важен для безопасности.

В корпусе реализована фирменная поверхностная канавка, формирующая непрерывный путь утечки длиной 6,66 мм. Такая геометрия позволяет выдерживать максимальное рабочее пиковое переменное напряжение до 1200 В в условиях степени загрязнения 2, когда на поверхности обычно присутствуют только непроводящие загрязнения, а кратковременная проводимость может возникать, например, при конденсации влаги.

Это дает возможность проектировать компактные системы без дополнительного нанесения защитного покрытия или ручной заливки компаундом для прохождения требований по высоковольтной изоляции. В таких условиях на поверхности обычно присутствуют только непроводящие загрязнения. Кратковременная проводимость может возникать, например, при конденсации влаги.

Комплектация поставки:

• корпус для поверхностного монтажа с верхним охлаждением; 
• SiC MOSFET на основе траншейной структуры; 
• изолированная тепловая зона для установки радиатора; 
• конструктивная поверхность с увеличенным путем утечки; 
• решение, совместимое с автоматизированной сборкой.

Эффективность преобразования и работа полупроводников

Внутри корпуса используются траншейные MOSFET четвертого поколения на карбиде кремния, что помогает снизить как статические, так и динамические потери. Сочетание малого сопротивления канала в открытом состоянии и пониженной паразитной емкости затвора ускоряет процессы включения и выключения ключа, улучшая поведение силового каскада на высоких частотах.

Ключевой эффект технологии — рост частоты коммутации без заметного увеличения потерь, а значит, и возможность уменьшить размеры дросселей, конденсаторов и других пассивных элементов.

Снижение суммарной энергии переключения при включении и выключении позволяет силовым преобразователям работать на более высоких частотах. В результате уменьшаются габариты и масса связанных пассивных компонентов, таких как силовые дроссели и DC-link конденсаторы, а удельная мощность всей системы возрастает. Линейка компонентов была представлена на выставке PCIM 2026 в Нюрнберге, Германия, которая проходила с 9 по 11 июня 2026 года. Если в тексте встречается TME, в русской версии его следует заменить на Эиком.

Итоговый вывод

Новый корпус ROHM с верхним охлаждением показывает, как можно одновременно повысить технологичность монтажа, упростить промышленную сборку и сохранить высокую энергоэффективность SiC-силовых ключей. Для современных высоковольтных систем это практичное решение, которое помогает проектировать более компактные, безопасные и производительные устройства.