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蓝箭TOLT封装功率器件:顶部散热如何降低热阻?

发表时间: 2026-08-14 11:17:55

蓝箭TOLT封装功率器件:顶部散热与低热阻优势-元器猫
摘要:蓝箭电子推出新一代TOLT顶部散热封装功率器件,面向高功率、大电流与紧凑型电力电子系统。该封装采用倒置引线框架、Copper Clip及顶部裸露散热结构,可缩短芯片至散热器的热传导路径,降低PCB热负担;独立开尔文源极和低寄生互连设计有助于改善高频开关性能。文章结合RthJC=0.13 K/W测试、温升对比及PCB热仿真,解析其在新能源汽车、光伏储能、工业电源、通信算力和高端工控中的应用价值。

随着新能源汽车、光伏储能、AI算力和工业自动化快速发展,电力电子系统正持续向更高效率、更高功率密度和更小体积演进。传统底部散热功率器件往往需要经由封装引线框与PCB传递热量,热路径较长,PCB热负担也随之增加。针对这一问题,蓝箭电子推出TOLT(TO-Leaded Top-side Cooling)顶部散热封装功率器件,为大电流、高频率和紧凑空间下的热管理提供新选择。

蓝箭电子TOLT封装功率器件产品外观
图1:蓝箭电子TOLT封装功率器件外观,顶部金属散热面有利于热量直接导向外部散热器

TOLT封装是什么?

TOLT可理解为TOLL封装技术面向顶部散热需求的结构迭代。其核心思路是将传统“芯片—封装—PCB—散热器”的热传导路径,调整为热量由芯片更直接地传向器件顶部散热面,再连接外部散热器。这样可以将主要热流与PCB部分解耦,为高功率密度设计留出更灵活的板级空间。

从内部结构看,TOLT封装采用倒置引线框架与Copper Clip互连。较大的引线框空间有利于搭载更大芯片,低电阻互连则有助于缩短大电流路径。同时,顶部裸露金属面为散热器或导热界面材料提供直接接触区域。

蓝箭TOLT封装外部结构与内部引线框架
图2:TOLT封装外部结构与内部引线框架示意,采用Copper Clip及顶部裸露散热设计
TOLT顶部散热封装剖视结构
图3:TOLT顶部散热封装剖视结构,主要热量可由芯片向顶部散热器传导

蓝箭TOLT封装的五项关键优势

1. 顶部直出散热,缩短热路径

器件工作热量可直接通过顶部散热面传至散热器,减少热量经PCB绕行产生的堆积,有助于降低器件温升及电路板热负荷。

2. 支持更大芯片和更高载流能力

较大的框架空间可以容纳更大面积芯片,为降低导通电阻、提升电流承载能力和瞬态性能创造结构条件。

3. 独立开尔文源极降低驱动干扰

独立开尔文源极可分离驱动回路与功率回路,减小共源电感带来的栅极串扰及开关振荡,对高频应用更友好。

4. 优化互连,降低寄生参数

通过缩短内部电流路径并扩大载流截面,TOLT封装有助于降低寄生电感和寄生电容,改善开关损耗与动态性能。

5. 改善装配一致性

引脚本体高差设计可减小装配公差影响,使器件底部贴合PCB、顶部高度保持一致,有利于控制导热界面材料厚度及整机散热一致性。

热阻测试:RthJC实测为0.13 K/W

原厂采用定制夹具,并按照JESD51-1、JESD51-14标准开展结壳热阻测试。原文披露的测试结果为RthJC=0.13 K/W,体现出TOLT顶部散热结构在芯片至壳体热传导方面的潜力。

TOLT封装结壳热阻测试夹具
图4:TOLT封装结壳热阻测试夹具的顶部与底部结构示意

温升对比:顶部散热结构更利于控制热点

在内部芯片相同、功耗条件一致的对比测试中,原厂将LFPAK 8×8封装与TOLT封装置于相同测试条件下进行温升观察。热成像结果显示,TOLT方案呈现更低的中心温度与最高温度,说明顶部散热路径能够更有效地将热量导出。

TOLT与LFPAK封装温升对比测试
图5:相同芯片、相同功耗条件下的安装实物与温升对比结果(数据来源:蓝箭电子原厂测试)

不同PCB配置下的热仿真结果

原厂还对2s2p与1s1p PCB、带过孔与不带过孔等多种配置进行了自然散热仿真,并以实测验证模型,原文披露仿真与实验误差在10%以内。曲线表明,在顶部散热器承担主要散热任务的条件下,PCB配置对结到环境热阻的影响相对有限,这为成本、层数与热设计之间的平衡提供了参考。

TOLT封装热仿真与不同PCB配置热阻曲线
图6:TOLT封装热仿真及不同PCB配置下的结到环境热阻曲线

说明:文中的测试数值和结论来自蓝箭电子原始技术资料。具体器件性能仍应以对应型号规格书、测试条件及原厂最新资料为准。

TOLT封装适合哪些应用?

凭借顶部散热、低寄生参数与高功率密度特点,TOLT封装可用于车载OBC、DC-DC转换器、主逆变器与充电桩等汽车电子场景,也适用于光伏逆变器、储能PCS、UPS、工业伺服、电动工具、机器人、高密度服务器电源及5G基站电源。

对于需要从传统TO-220、TOLL或DPAK方案升级的设计,工程师应重点核对额定电压、电流、导通电阻、热阻、开关特性、引脚定义、PCB焊盘及散热器装配方式。元器猫现有MOSFET产品分类高压NMOS选型页面电源管理产品页面可作为相关器件选型入口。

选型与供应支持

元器猫是蓝箭电子代理商,可为TOLT封装功率器件提供产品资料、样品申请、型号选型与供应支持。对于国产功率器件替代项目,也可结合应用电压、连续电流、开关频率、散热条件与PCB空间进行综合评估,并通过国产替代专区了解更多相关方案。

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蓝箭TOLT封装功率器件:顶部散热如何降低热阻?
蓝箭电子推出新一代TOLT顶部散热封装功率器件。该封装采用倒置引线框架、Copper Clip及顶部裸露散热设计,可缩短芯片至散热器的热传导路径,并通过开尔文源极与低寄生互连结构改善高频开关性能,面向新能源汽车、光伏储能、工业电源、通信算力及高端工控等高功率密度应用。
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