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英飞凌QDPAK顶部散热封装安装指南:优化热性能的关键实践

来源:英飞凌| 发布日期:2025-12-28 12:00:02 浏览量:

英飞凌推出的 QDPAK(Qualified DPAK)是面向600V以上高压应用的新一代表贴顶部散热(Top-Side Cooled, TSC)功率封装,属于其HDSOP系列(包括D-DPAK、TOLT、QDPAK),适用于SiC MOSFET、高压IGBT及二极管等高功率密度器件。该封装采用统一2.3 mm本体厚度设计,支持与其它HDSOP器件共用同一平面散热器,简化多器件混合布局。然而,其顶部散热特性对PCB机械平整度和安装方式提出更高要求——若处理不当,将显著增加热阻,导致结温异常升高。

英飞凌QDPAK顶部散热封装安装指南:优化热性能的关键实践

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热界面管理的核心挑战:PCB翘曲与接触压力不均

QDPAK通过封装顶部金属焊盘直接接触散热器,依赖导热界面材料(TIM)实现高效热传导。但当多个QDPAK并排安装于大尺寸PCB时,PCB翘曲会导致部分器件与散热器之间TIM厚度不均。实测表明,在未加中间固定点的区域(如两颗QDPAK之间),PCB中部形变最大,对应器件温升可高出5–10°C(见温升测试图)。过厚的TIM层会显著提升接触热阻(Rth_contact),削弱顶部散热优势。

温升测试图

三种工程优化策略

1. 控制PCB尺寸与刚性

尽量减小单板面积,避免长宽比过大;

选用高Tg(玻璃化转变温度)板材或增加板厚(如2.0 mm以上),提升抗弯刚度;

在高功率区域局部增加铜厚(如3 oz以上),兼具导电与结构增强作用。

2. 合理布置机械固定点

除散热器四角螺钉外,在每颗QDPAK两侧增设独立压紧螺钉(如下图箭头所示),确保各器件受力均匀;

image.png

避免在功率走线密集区过度钻孔——过多螺钉孔会割裂铜箔,增加电流路径阻抗,尤其影响高频开关回路。

3. 引入外部机械支撑结构

在PCB背面加装金属支撑柱或刚性背板,通过连接器或框架对功率区域施加均匀压力;

理想方案是为每个QDPAK提供独立压点(如弹簧针或弹性垫片),防止“一压多”导致边缘器件悬空(如图中Q2所示)。

image.png

器件级组装注意事项

PCB清洁:焊接前彻底清除助焊剂残留与微粒,避免异物顶起封装底部,造成倾斜;

公差设计优势:QDPAK引脚采用正公差(引脚略高于本体底面),即使存在微小颗粒,仍能保证本体与TIM充分接触;

回流焊控制:优化温度曲线,防止SMD元件因表面张力失衡出现“立碑”(Tombstoning)或倾斜,建议使用氮气回流以提升润湿一致性。

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