Boîtiers à refroidissement supérieur pour MOSFET SiC

ROHM a lancé un boîtier à refroidissement par le dessus (top-side cooling) pour les MOSFETs en carbure de silicium (SiC), permettant un assemblage automatisé en montage en surface tout en conservant des performances thermiques équivalentes à celles des composants traversants traditionnels. Cette technologie de boîtier répond aux exigences élevées en matière de densité thermique et d’isolation rencontrées dans les chargeurs embarqués pour véhicules électriques, les compresseurs électriques, les onduleurs photovoltaïques et les alimentations de serveurs industriels haute performance.

Dissipation thermique et automatisation de la fabrication
Les circuits de conversion à forte densité de puissance utilisent traditionnellement des boîtiers traversants, tels que le TO-247-4L, en raison de leurs larges leadframes internes en cuivre et de leur fixation directe à des dissipateurs thermiques externes. Cependant, l’intégration de composants traversants nécessite des opérations de soudure à la vague manuelles ou des étapes de soudure sélective supplémentaires, ce qui limite le rendement de production.

L’architecture à refroidissement par le dessus déplace l’interface thermique principale vers la surface supérieure du composant. Cela permet au circuit imprimé (PCB) de rester dédié au routage des signaux et aux connexions électriques, tandis qu’un dissipateur thermique isolé peut être fixé directement sur le dessus du boîtier. En séparant le chemin thermique de la couche du PCB, cette conception élimine le besoin de vias thermiques et de plans internes épais en cuivre, réduisant ainsi l’encombrement global du système tout en assurant une compatibilité totale avec les lignes d’assemblage automatisées standard pour composants montés en surface.

Distance de fuite et géométrie d’isolation pour les hautes tensions
Le fonctionnement dans des environnements à tension élevée, tels que les réseaux de traction automobile de 800 V, impose des exigences strictes en matière de sécurité électrique, notamment concernant la distance de fuite, c’est-à-dire la plus courte distance le long de la surface d’un matériau isolant entre deux parties conductrices.

Le boîtier intègre une structure propriétaire de rainures de surface permettant d’obtenir une distance de fuite continue de 6,66 mm. Cette dimension autorise une tension de crête de fonctionnement maximale de 1 200 V AC dans des conditions de degré de pollution 2 (environnements où seules des contaminations non conductrices sont présentes, à l’exception d’une conductivité temporaire occasionnelle causée par la condensation). Cette intégration permet de concevoir des systèmes compacts sans nécessiter de revêtement de tropicalisation (conformal coating) ni d’opérations manuelles d’encapsulation pour satisfaire aux exigences réglementaires d’isolation haute tension.

Rendement de conversion de puissance et performances des semi-conducteurs
La solution utilise des structures MOSFET à tranchée en carbure de silicium de quatrième génération à l’intérieur du boîtier afin de minimiser les pertes statiques et dynamiques. En combinant une faible résistance à l’état passant drain-source (R_DS(on)) avec une capacité parasite de grille réduite, les puces internes accélèrent les transitions d’activation et de désactivation.

Cette réduction de l’énergie totale de commutation (E_on et E_off) permet aux circuits de conversion de puissance de fonctionner à des fréquences de commutation plus élevées. L’augmentation de la fréquence réduit directement le volume et le poids des composants passifs associés, tels que les inductances de puissance et les condensateurs de liaison DC (DC-link), augmentant ainsi la densité de puissance au sein de la chaîne d’approvisionnement numérique. La gamme de composants a été présentée lors du salon PCIM 2026 à Nuremberg, en Allemagne, du 9 au 11 juin 2026.

Contexte complémentaire
Cette section présente des spécifications techniques et des éléments de comparaison concurrentielle qui ne figuraient pas dans le communiqué de presse d’origine.

La conception SMT à refroidissement par le dessus cible un segment de marché actuellement desservi par des boîtiers établis, notamment le boîtier Toll (Transistor Outline Leadless) et le format QDPAK (Quarter DPAK) utilisés par des concurrents tels qu’Infineon Technologies et STMicroelectronics. Les boîtiers Toll standard maximisent la surface de contact avec le PCB, mais reposent sur un refroidissement par le dessous, ce qui transfère directement la chaleur dans le substrat du circuit imprimé et limite la dissipation thermique totale aux capacités du plan de cuivre.

À titre de comparaison, la distance de fuite de 6,66 mm du boîtier TSC3PAK est équivalente ou supérieure à la distance standard de 6,1 mm observée dans les architectures QDPAK conventionnelles. Cette caractéristique offre une marge de sécurité supplémentaire contre les phénomènes de cheminement électrique ou d’arc entre les broches du boîtier lors de surtensions transitoires. Les dimensions du boîtier (14,00 × 18,58 × 3,50 mm) permettent d’obtenir une résistance thermique jonction-boîtier (R_th(j-c)) comparable à celle des composants traversants, permettant aux concepteurs de systèmes de puissance d’adopter des lignes automatisées de placement de composants sans modifier l’architecture thermique fondamentale du système de refroidissement.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

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