ROHM ได้เปิดตัวแพ็คเกจระบายความร้อนด้านบนสำหรับ MOSFET ที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เพื่อให้สามารถประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิวได้โดยอัตโนมัติ ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการระบายความร้อนเทียบเท่ากับชิ้นส่วนแบบเจาะรูทั่วไป เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์นี้ตอบโจทย์ความต้องการด้านความหนาแน่นความร้อนสูงและการแยกตัวเป็นฉนวนที่พบในเครื่องชาร์จในรถยนต์ไฟฟ้า คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ และแหล่งจ่ายไฟเซิร์ฟเวอร์อุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูง

การระบายความร้อนและการผลิตอัตโนมัติ

วงจรแปลงพลังงานความหนาแน่นสูงโดยทั่วไปจะใช้แพ็คเกจแบบเจาะรู เช่น TO-247-4L เนื่องจากมีโครงลวดทองแดงภายในขนาดใหญ่และสามารถติดตั้งกับฮีทซิงค์ภายนอกได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม การรวมแบบเจาะรูต้องใช้การบัดกรีแบบคลื่นด้วยมือหรือขั้นตอนการบัดกรีแบบเลือกเพิ่มเติม ซึ่งจำกัดปริมาณการผลิต

สถาปัตยกรรมระบายความร้อนด้านบนจะเปลี่ยนอินเทอร์เฟซความร้อนหลักไปที่พื้นผิวด้านบนของชิ้นส่วน ทำให้แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ยังคงใช้สำหรับการเดินสายสัญญาณและร่องรอยทางไฟฟ้า ในขณะที่สามารถยึดฮีทซิงค์แบบแยกส่วนไว้เหนือแพ็คเกจได้โดยตรง ด้วยการแยกเส้นทางความร้อนออกจากชั้น PCB การออกแบบนี้จึงไม่จำเป็นต้องใช้ vias ระบายความร้อนและแผ่นทองแดงภายในที่หนา ลดขนาดโดยรวมของระบบ และทำให้สามารถใช้งานร่วมกับสายการประกอบอัตโนมัติแบบติดตั้งบนพื้นผิวมาตรฐานได้อย่างสมบูรณ์

การคืบคลานของไฟฟ้าแรงสูงและรูปทรงฉนวน

การทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง เช่น เครือข่ายระบบขับเคลื่อนยานยนต์ 800 V ทำให้เกิดข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดเกี่ยวกับการคืบคลานของไฟฟ้า ซึ่งเป็นระยะทางที่สั้นที่สุดตามพื้นผิวของวัสดุฉนวนระหว่างชิ้นส่วนนำไฟฟ้าสองชิ้น

แพ็คเกจนี้มีโครงสร้างร่องพื้นผิวที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งสร้างระยะการคืบคลานต่อเนื่องที่ 6.66 มม. ขนาดทางกายภาพนี้ช่วยให้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงสุดในการทำงานอยู่ที่ 1200 V ภายใต้สภาวะมลพิษระดับ 2 (สภาพแวดล้อมที่มีมลพิษที่ไม่นำไฟฟ้าเท่านั้น ยกเว้นการนำไฟฟ้าชั่วคราวเป็นครั้งคราวที่เกิดจากการควบแน่น) การบูรณาการนี้ช่วยให้สามารถออกแบบระบบที่มีพื้นที่จำกัดได้โดยไม่จำเป็นต้องเคลือบแบบคอนฟอร์มอลรองหรือขั้นตอนการหล่อด้วยมือเพื่อให้ผ่านเกณฑ์การแยกไฟฟ้าแรงสูงตามข้อกำหนดของหน่วยงานกำกับดูแล

ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและสมรรถนะของเซมิคอนดักเตอร์

การใช้งานนี้ใช้โครงสร้าง MOSFET แบบร่องซิลิคอนคาร์ไบด์รุ่นที่สี่ภายในตัวแพ็คเกจเพื่อลดการสูญเสียทั้งแบบคงที่และแบบไดนามิก ด้วยการรวมความต้านทานการเปิด-ปิดระหว่างเดรนและซอร์สที่ต่ำ (R _DS(on) ) เข้ากับความจุเกตปรสิตที่ลดลง ชิปภายในจึงเร่งการเปลี่ยนสถานะการเปิดและปิด

การลดพลังงานการสวิตช์ทั้งหมด (E _onและ E _{off) นี้}เทคโนโลยีนี้ช่วยให้วงจรแปลงพลังงานสามารถทำงานที่ความถี่สวิตช์ที่สูงขึ้นได้ การเพิ่มความถี่จะช่วยลดขนาดและน้ำหนักของส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่เกี่ยวข้อง เช่น ตัวเหนี่ยวนำกำลังและตัวเก็บประจุ DC-link ลงโดยตรง ทำให้ความหนาแน่นของพลังงานภายในห่วงโซ่อุปทานดิจิทัลสูงสุด รายละเอียดของกลุ่มผลิตภัณฑ์นี้ได้นำเสนอในงานแสดงสินค้า PCIM 2026 ที่เมืองนูเรมเบิร์ก ประเทศเยอรมนี ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 9 ถึง 11 มิถุนายน 2026

การออกแบบแบบติดตั้งบนพื้นผิวพร้อมระบบระบายความร้อนด้านบนมุ่งเป้าไปที่กลุ่มอุตสาหกรรมที่ปัจจุบันมีแพ็คเกจมาตรฐานอยู่แล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งแพ็คเกจ Toll (Transistor Outline Leadless) และการกำหนดค่า QDPAK (Quarter DPAK) ที่ใช้โดยคู่แข่งอย่าง Infineon Technologies และ STMicroelectronics แพ็คเกจ Toll มาตรฐานจะเพิ่มพื้นที่สัมผัส PCB ให้สูงสุด แต่ต้องอาศัยการระบายความร้อนด้านล่าง ซึ่งจะส่งความร้อนเข้าไปในพื้นผิวของแผงวงจรโดยตรง ทำให้การกระจายพลังงานทั้งหมดจำกัดอยู่ที่ความจุความร้อนของโครงสร้างทองแดง

เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ระยะห่างการคืบคลาน (creepage clearance) 6.66 มม. ของ TSC3PAK นั้นเทียบเท่าหรือมากกว่าระยะห่างมาตรฐาน 6.1 มม. ที่พบในสถาปัตยกรรม QDPAK ทั่วไป ซึ่งให้ระยะปลอดภัยในการป้องกันการเกิดแรงดันไฟฟ้าลัดวงจรหรือการเกิดประกายไฟข้ามขาของแพ็คเกจภายใต้แรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ ขนาดของตัวแพ็คเกจ (14.00 × 18.58 × 3.50 มม.) ให้ค่าความต้านทานความร้อนจากจุดเชื่อมต่อถึงตัวเคส (R _th(jc) ) ที่สอดคล้องกับแบบรูทะลุ ทำให้ผู้ออกแบบระบบจ่ายไฟสามารถเปลี่ยนไปใช้สายการผลิตแบบอัตโนมัติโดยไม่ต้องแก้ไขฮาร์ดแวร์การจัดการความร้อนหลักของระบบระบายความร้อน