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Littelfuse ISO247封装提升SiC MOSFET热管理与功率密度

来源:Littelfuse官网| 发布日期:2025-07-06 18:00:01 浏览量:

在碳化硅(SiC)MOSFET的工程应用中,传统TO-247封装依赖外部导热电绝缘材料实现器件与散热器之间的电气隔离。这种设计不仅增加了结到散热器的热阻,还提高了装配复杂度,限制了SiC芯片性能的充分发挥。Littelfuse推出的ISO247封装采用高性能氮化硅(Si₃N₄)陶瓷技术,有效解决了这一难题,显著提升了热管理效率和系统可靠性。

一、ISO247封装的技术优势

ISO247属于Littelfuse ISOPLUS™系列内部隔离型功率封装,其核心在于基于活性金属钎焊(AMB)工艺的Si₃N₄陶瓷基板。该封装结构具备以下关键优势:

低热阻高导热:AMB基板具有优异的热传导能力,使结到散热器的热阻降低达64%,从而显著改善温升控制。

内置电气隔离:无需额外使用绝缘垫片或导热胶实现电气隔离,仅需热界面材料(TIM)即可完成安装,简化了装配流程。

CTE匹配良好:Si₃N₄陶瓷的热膨胀系数(CTE)与SiC芯片更接近,提升了温度循环和功率循环(PCsec)的耐受能力。

EMI抑制:由于芯片与散热器之间杂散电容减小,电磁干扰(EMI)水平明显降低。

高隔离电压:支持2.5 kV AC/1分钟或3 kV AC/1秒的隔离等级,满足工业级安全标准。

Littelfuse ISO247封装提升SiC MOSFET热管理与功率密度

二、热性能对比分析

为验证ISO247在实际应用中的表现,采用1200 V、25 mΩ SiC MOSFET芯片进行热测量实验。测试方法遵循IEC 60747-8标准,结果如下:

在相同电流(IH=40A)条件下,ISO247封装的稳态热阻RthJH比TO-247降低64%;

结温Tvj最高可降低60°C;

温差波动ΔTJH减少约53%,显著延长器件寿命并提升系统稳定性。

此外,在Tvj=130°C的应用条件下,ISO247封装的电流处理能力提升30%,功率承载能力提高170%。以一个800V AFE系统为例,将TO-247升级为ISO247后,输出功率可由20kW提升至30kW,增幅达48%。

三、系统级成本优化潜力

ISO247封装不仅提升性能,还在系统层面带来显著的成本节约机会:

直接节省:更高的功率密度减少了PCB面积需求;允许选用更高RDS(on)但成本更低的SiC芯片;

间接节省:省去外部隔离材料及装配工序,降低人工成本与潜在故障率。

四、应用场景与未来展望

ISO247特别适用于对功率密度、热管理和可靠性要求严苛的应用场景,如电动汽车充电模块、光伏逆变器、工业电源等。随着WBG半导体的广泛应用,先进封装技术将成为释放其性能潜力的关键环节。工程师在设计时应优先考虑集成式内部隔离方案,以实现更高的系统效率和长期稳定性。

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