T2PAK應(yīng)用筆記重點(diǎn)介紹T2PAK封裝的貼裝及其熱性能的高效利用。內(nèi)容涵蓋以下方面：T2PAK封裝詳解：全面說明封裝結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵規(guī)格參數(shù);焊接注意事項(xiàng)：闡述實(shí)現(xiàn)可靠電氣連接的關(guān)鍵焊接注意事項(xiàng);濕度敏感等級(jí)(MSL)要求：明確器件在處理與存儲(chǔ)過程中的防潮防護(hù)規(guī)范;器件貼裝指南：提供器件貼裝的最佳實(shí)踐建議。我們已經(jīng)介紹了

T2PAK封裝基礎(chǔ)知識(shí)

器件貼裝方法

換流回路設(shè)計(jì)建議

盡管這些方案能有效降低PCB熱阻，但因需增加額外的制造工序而成本較高。相比之下，頂面散熱的T2PAK封裝可直接通過器件頂部高效散熱，無需額外的高成本制造工藝。這些研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了T2PAK散熱設(shè)計(jì)的有效性：通過優(yōu)化TIM壓縮量、機(jī)械夾緊結(jié)構(gòu)及選配均熱器，即可在緊湊型高功率應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)低結(jié)殼熱阻(Rth(j-f))和高效散熱。

測(cè)量設(shè)置與方法

被測(cè)器件(DUT)為一款 NVT2016N065M3S 碳化硅(SiC)MOSFET，通過 T-Global TG-A6200 導(dǎo)熱墊片直接安裝在冷板上。該導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 6.2 W/m·K，厚度為 1 mm，可確保器件與冷板之間高效傳熱。

為實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量結(jié)溫，MOSFET 封裝經(jīng)激光去蓋處理，暴露出內(nèi)部的硅裸芯。隨后，將熱電偶直接固定在裸芯表面以實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。傳感器安裝完成后，使用 MG Chemicals 832HT-A 高溫環(huán)氧樹脂重新密封封裝，以保持器件的機(jī)械完整性和熱特性。

圖a 展示了 K 型熱電偶連接至裸露芯片表面的情形。

圖b 顯示了被測(cè)器件在冷板上的完整裝配結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)熱界面材料層。

a) 帶熱敏電阻的被測(cè)器件

b) 測(cè)量設(shè)置

圖.實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置

精確施加扭矩至關(guān)重要，因?yàn)樗苯佑绊懡佑|壓力，進(jìn)而影響界面熱阻。實(shí)驗(yàn)中施加了 0.3 Nm 的扭矩，以實(shí)現(xiàn)高效的熱傳導(dǎo)。

冷板采用 50/50 的水-乙二醇(WEG)混合液進(jìn)行主動(dòng)冷卻，循環(huán)流速為6.0升/分鐘，并保持恒定溫度20°C。為在器件內(nèi)部產(chǎn)生熱量，對(duì)SiC MOSFET的體二極管施加正向偏壓。通過20 A電流源使電流流經(jīng)二極管，并測(cè)量對(duì)應(yīng)的壓降(VSD)。電流與電壓的乘積即為功耗，通過分析裸芯至冷板的溫升數(shù)據(jù)，據(jù)此計(jì)算結(jié)-殼熱阻。

儀器與測(cè)量：

電流源：Keysight E36234(20A)

電壓與溫度測(cè)量：Keithley DMM6500

溫度傳感器：TEWA TTS-5KC3-BZ NTC 熱敏電阻(5kQ，B=3977K)，因其高靈敏度與電氣隔離特性而選用

測(cè)量結(jié)果

T2PAK封裝器件的裸芯面積為11.9 mm2，展現(xiàn)出優(yōu)異的熱性能。在扭矩設(shè)定為0.3 Nm時(shí)，結(jié)到殼的熱阻(Rth(jf))測(cè)得為1.06 K/W，公差為±0.08 K/W。當(dāng)扭矩增加至0.35 Nm時(shí)，熱阻降低至0.93 K/W，公差同樣為±0.08 K/W。這表明更高的扭矩設(shè)置可增大熱接觸，從而降低熱阻。

這些結(jié)果突顯了機(jī)械夾緊力與熱阻之間的強(qiáng)相關(guān)性。扭矩從0.3Nm增至0.35Nm，使Rth(jf)改善幅度達(dá)12%，主要?dú)w因于TIM材料被更充分壓縮，以及熱接觸阻力降低。盡管TG-A6200TIM材料在受壓時(shí)能保持穩(wěn)定的導(dǎo)熱系數(shù)，但其厚度會(huì)隨壓縮顯著減小。這種厚度的降低縮短了器件與冷板之間的熱傳導(dǎo)路徑，直接提升了熱傳遞效率。研究證實(shí)，即使扭矩僅小幅增加，也能帶來熱性能的顯著改善。

T2PAK封裝為高功率應(yīng)用提供了極具競(jìng)爭(zhēng)力的散熱解決方案。盡管其裸芯面積小于BPAK封裝，卻展現(xiàn)出更優(yōu)異的熱性能。這得益于更大的頂部散熱接觸面積以及對(duì)高夾緊力的良好兼容性，使其特別適用于高熱負(fù)荷場(chǎng)景。在搭配高性能導(dǎo)熱界面材料(TIM)并精確控制裝配扭矩的條件下T2PAK可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)較低的結(jié)到環(huán)境熱阻(Rth(j-f))，成為散熱受限設(shè)計(jì)中的理想選擇。本研究進(jìn)一步驗(yàn)證了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面材料選型與測(cè)量精度在實(shí)現(xiàn)最佳散熱性能中的關(guān)鍵作用。