車用功率MOSFET遇散熱挑戰 頂部散熱強化熱管理
車輛可用於部署技術方案的空間通常非常狹小，這主要是因為大部分可用空間都留給了座艙，電子系統則塞在剩餘空間裏。
在本文中，筆者將介紹半導體封裝層面的創新如何在改善現代汽車應用中的熱管理方面取得巨大進展。隨著車輛轉向電力驅動，以前的許多機械或液壓系統被電驅動取代，現今車輛上的大功率轉換量顯著升高。為了提高這些新型電氣系統的整體效率，尤其是為了增加車輛的行駛里程，業界投入了巨大努力和大量預算。
對系統設計人員來說，更高的效率還有一個好處，那就是產生的廢熱顯著減少。從熱管理的角度來看，這意味著可以減少散熱器或完全無需散熱器，進而削減方案的尺寸、重量和成本。事實上，任何電源工程師都知道，消除熱量的最好辦法是一開始就不產生熱。其次是確保任何浪費的能量都盡可能通過直接的路徑釋放到環境中。雖然碳化矽(SiC)之類的寬能帶隙技術已經在效率提升方面取得了巨大的飛躍，但沒有(可能永遠不會有)一種功率元件不會引起一些能量損耗。
半導體的常規散熱方法
在功率應用中，金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)往往是表面貼裝元件(SMD)，如SO8FL、u8FL和LFPAK封裝類型。SMD成為首選技術的原因在於：它具備良好的功率能力，能夠方便地自動放置和焊接，並且支持實現緊湊的方案。然而，SMD元件的散熱並不理想，因為其熱傳播路徑通常要通過印刷電路板(PCB)(圖1)。
圖1 常規散熱方法，熱量需要通過PCB傳輸到散熱器
在常規元件中，引線框架(包括裸露漏極焊盤)直接焊接到PCB上的銅基底，進而提供從晶片到PCB的電連接和熱路徑。這是與PCB的唯一直接電熱連接，因為元件的其餘部分被封閉在模塑中，僅透過對流散熱到周圍空氣中。
採用這種方法時，元件的熱傳遞效率嚴重依賴於PCB的特性，如銅基底的面積大小、層數、厚度和布局。無論電路板是否連接到散熱器，都是如此。由於熱路徑受限，並且PCB的低熱導率妨礙散熱，因此元件的最大功率能力受到限制。
頂部散熱解決過熱問題
為了解決散熱問題，...
2023 年 04 月 09 日
