MOSFET à clip en cuivre pour améliorer l’alimentation automobile

Toshiba lance une série de MOSFET de puissance à canal N de 40 volts utilisant un boîtier avancé sans plots internes afin d’améliorer l’efficacité au sein de la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs automobiles. Ces composants sont spécifiquement conçus pour gérer des charges électriques élevées dans les onduleurs automobiles, les relais à semi-conducteurs, les commutateurs de charge mécaniques et les systèmes d’entraînement de moteurs électriques.

Architecture interne du boîtier et optimisation du flux de courant
L’implémentation du boîtier SOP Advance (EWF) abandonne les techniques traditionnelles de liaison par fils internes au profit d’une structure plus efficace. Grâce à une conception sans plots internes, la puce de silicium est reliée aux connexions externes au moyen d’un clip en cuivre massif plutôt que par des plots de connexion conventionnels. Cette modification structurelle élimine plusieurs points de résistance internes et réduit directement la résistance électrique sur le trajet principal du courant.

L’architecture intègre également une structure à source couplée qui dirige les connexions de source vers la face inférieure du boîtier, augmentant ainsi la surface de contact avec les pastilles de montage du circuit imprimé (PCB). Cette configuration accroît la surface exploitable pour le montage interne de la puce et améliore la capacité de transport du courant. Grâce à cette conception, le modèle XPMR5904PB peut supporter un courant direct maximal de drain de 180 ampères, soit une augmentation d’environ 20 % par rapport aux composants de génération précédente utilisant des boîtiers SOP Advance (WF) présentant des caractéristiques électriques comparables.

Réduction de l’impédance thermique et amélioration de l’efficacité
Les modifications apportées au boîtier influencent directement les performances électriques et thermiques nécessaires aux applications automobiles à haut rendement. Les comparaisons techniques entre le nouveau XPMR5904PB et le précédent XPHR7904PS montrent une réduction d’environ 25 % de la résistance à l’état passant drain-source (RDS(on)).

Parallèlement, la combinaison du clip en cuivre et de la structure à source couplée permet de réduire d’environ 38 % l’impédance thermique entre le canal et le boîtier. La diminution de ces paramètres limite les pertes de puissance parasites et réduit l’accumulation locale de chaleur, permettant aux systèmes de commutation de fonctionner avec un rendement plus élevé sous charge continue. Outre le XPMR5904PB, la gamme comprend également les variantes XPMR7404PB et XPMR8504PB, dont la commercialisation est prévue ultérieurement afin d’offrir plusieurs options de fonctionnement aux concepteurs de systèmes.

Inspection optique automatisée et conformité aux exigences de fiabilité
Afin de répondre aux exigences de fabrication du secteur automobile, le boîtier SOP Advance (EWF) adopte une conception CMS intégrant des flancs mouillables. Cette géométrie externe rend les joints de soudure visibles après le processus de refusion. Les bords métalliques exposés permettent ainsi aux fabricants de contrôler automatiquement la qualité des assemblages à l’aide d’équipements d’inspection optique automatisée (AOI). L’automatisation de cette étape de vérification contribue à garantir que les composants montés en surface répondent aux exigences de qualité et de fiabilité définies par la norme AEC-Q101 pour les composants électroniques automobiles.

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.

Dans le secteur de l’électronique de puissance automobile, les MOSFET 40 volts au format 5 × 6 mm sont principalement évalués selon leur résistance interne, leurs capacités de dissipation thermique et leur compatibilité avec les procédés de fabrication automatisés. Les boîtiers de puissance traditionnels utilisant des fils de connexion internes génèrent une inductance parasite et limitent la capacité de transport du courant en raison du faible diamètre des fils en aluminium ou en or. L’adoption de la technologie à clip en cuivre rapproche cette architecture de Toshiba des références du marché, notamment les familles LFPAK56 de Nexperia et OptiMOS TDSON-8 d’Infineon. Ces technologies remplacent également les liaisons filaires internes par des clips en cuivre afin d’obtenir des valeurs de résistance drain-source souvent proches ou inférieures à 1 milliohm dans les configurations 40 volts.

Un autre facteur déterminant pour la qualification automobile moderne est l’intégration de flancs mouillables. Les générations précédentes de boîtiers CMS masquaient les joints de soudure situés sous le composant, imposant le recours à des inspections par rayons X plus lentes. L’utilisation de leadframes à découpe étagée ou à flancs mouillables permet de créer un ménisque de soudure visible, répondant ainsi aux exigences de cadence des systèmes modernes d’inspection optique automatisée utilisés sur les lignes de production automobile.

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

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