ROHM đã ra mắt một loại package tản nhiệt phía trên (top-side cooling) dành cho MOSFET silicon carbide (SiC), cho phép lắp ráp tự động theo phương pháp gắn linh kiện lên bề mặt (surface mount), đồng thời vẫn duy trì hiệu suất tản nhiệt tương đương với các linh kiện dạng xuyên lỗ truyền thống. Công nghệ đóng gói này đáp ứng nhu cầu về mật độ nhiệt cao và cách ly điện trong các bộ sạc trên xe điện, máy nén điện, biến tần năng lượng mặt trời và bộ nguồn máy chủ công nghiệp hiệu suất cao.

Tản nhiệt và sản xuất tự động

Các mạch chuyển đổi công suất mật độ cao thường sử dụng package dạng xuyên lỗ như TO-247-4L nhờ có khung dẫn bằng đồng lớn bên trong và có thể gắn trực tiếp với bộ tản nhiệt bên ngoài. Tuy nhiên, việc lắp ráp linh kiện xuyên lỗ đòi hỏi công đoạn hàn sóng thủ công hoặc bổ sung quy trình hàn chọn lọc, qua đó hạn chế khả năng tăng sản lượng.

Kiến trúc tản nhiệt phía trên chuyển giao diện nhiệt chính lên bề mặt trên của linh kiện, cho phép PCB tiếp tục đảm nhiệm việc đi dây tín hiệu và các đường mạch điện, trong khi bộ tản nhiệt riêng biệt có thể được gắn trực tiếp phía trên package. Bằng cách tách đường truyền nhiệt khỏi các lớp PCB, thiết kế này loại bỏ nhu cầu sử dụng thermal via và các lớp đồng bên trong có độ dày lớn, giúp giảm kích thước tổng thể của hệ thống và cho phép tương thích hoàn toàn với các dây chuyền lắp ráp surface-mount tự động tiêu chuẩn.

Khoảng cách creepage ở điện áp cao và cấu trúc cách điện

Việc vận hành trong môi trường điện áp cao, chẳng hạn như hệ thống truyền động 800 V trên xe điện, đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn liên quan đến khoảng cách creepage. Đây là khoảng cách ngắn nhất được đo dọc theo bề mặt của vật liệu cách điện giữa hai phần tử dẫn điện.

Package này sử dụng cấu trúc rãnh bề mặt độc quyền, tạo ra khoảng cách creepage liên tục 6,66 mm. Kích thước vật lý này cho phép điện áp AC hoạt động tối đa đạt 1.200 V trong điều kiện mức độ ô nhiễm 2 (Pollution Degree 2), tức môi trường chỉ có ô nhiễm không dẫn điện, ngoại trừ khả năng xuất hiện hiện tượng dẫn điện tạm thời do ngưng tụ.

Việc tích hợp cấu trúc này cho phép thiết kế các hệ thống có không gian hạn chế mà không cần bổ sung lớp phủ conformal hoặc công đoạn đúc thủ công để đáp ứng các yêu cầu về cách ly điện áp cao theo tiêu chuẩn của cơ quan quản lý.

Hiệu suất chuyển đổi công suất và đặc tính bán dẫn

Ứng dụng này sử dụng cấu trúc MOSFET rãnh silicon carbide thế hệ thứ tư bên trong package nhằm giảm cả tổn hao tĩnh và tổn hao động. Bằng cách kết hợp điện trở dẫn giữa drain và source thấp (RDS(on)) với điện dung ký sinh của cổng được giảm xuống, chip bên trong có thể tăng tốc quá trình chuyển mạch giữa trạng thái bật và tắt.

Việc giảm tổng năng lượng chuyển mạch (Eon và Eoff) cho phép các mạch chuyển đổi công suất hoạt động ở tần số chuyển mạch cao hơn. Việc tăng tần số này trực tiếp giúp giảm kích thước và khối lượng của các linh kiện thụ động liên quan, chẳng hạn như cuộn cảm công suất và tụ điện DC-link, từ đó nâng cao mật độ công suất trong các hệ thống điện tử hiện đại. Thông tin chi tiết về dòng sản phẩm này đã được giới thiệu tại triển lãm PCIM 2026 ở Nuremberg, Đức, diễn ra từ ngày 9 đến 11 tháng 6 năm 2026.

Thiết kế surface-mount với khả năng tản nhiệt phía trên hướng đến các phân khúc công nghiệp hiện đang sử dụng các package tiêu chuẩn, đặc biệt là TOLL (Transistor Outline Leadless) và cấu hình QDPAK (Quarter DPAK) được các đối thủ như Infineon Technologies và STMicroelectronics sử dụng. Package TOLL tiêu chuẩn tối đa hóa diện tích tiếp xúc với PCB nhưng dựa vào cơ chế tản nhiệt phía dưới, truyền nhiệt trực tiếp vào bề mặt bo mạch, khiến khả năng tiêu tán công suất tổng thể bị giới hạn bởi khả năng chịu nhiệt của cấu trúc đồng.

So với các giải pháp này, khoảng cách creepage 6,66 mm của TSC3PAK tương đương hoặc lớn hơn khoảng cách tiêu chuẩn 6,1 mm thường thấy trong các kiến trúc QDPAK, qua đó cung cấp khoảng cách an toàn nhằm hạn chế nguy cơ phóng điện hoặc hồ quang điện giữa các chân package khi xuất hiện điện áp cao nhất thời. Với kích thước 14,00 × 18,58 × 3,50 mm, package đạt điện trở nhiệt từ mối nối đến vỏ (Rth(jc)) tương đương với các package dạng xuyên lỗ, cho phép các nhà thiết kế hệ thống nguồn chuyển sang dây chuyền sản xuất tự động mà không cần thay đổi phần cứng quản lý nhiệt chính của hệ thống tản nhiệt.