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1、1,深圳市锐骏半导体有限公司 ,新型内绝缘MOSFET TO-220S封装介绍,传统TO-220 MOSFET遇到的挑战,传统半包封TO-220的的漏极与其背部散热片直接相连接 当半包封TO-220 MOSFET需要加散热片散热使用时，特别是不同作用的MOSFET共用一个散热片时，需要做绝缘，加绝缘片和绝缘粒 绝缘片和绝缘粒主要有以下几个缺点 绝缘片和绝缘粒产生额外的材料成本，管理成本和生产成本 生产装配麻烦，生产效率较低 绝缘粒在MOSFET高温运行时，容易老化、变形，最终导致MOSFET与散热片松动，散热效果降低，绝缘性能下降（极端情况下可能会发生不绝缘的情况） 生产装配时，容易损坏绝缘粒
2、（绝缘粒破裂或者变形），最终导致MOSFET的散热效果降低，绝缘性能下降 工厂生产时，通常会做绝缘耐压测试，绝缘耐压测试容易损坏MOSFET，造成MOSFET隐性损坏（栅极损伤），造成潜在可靠性失效问题 全包封TO-220可以达到绝缘效果，但散热效果较差,解决方案TO-220S,锐骏半导体通过不断的研究创新，研发出新型的内绝缘MOSFETTO-220S封装 TO-220S 内绝缘MOSFET：就是使用特殊的封装工艺将承载芯片的框架与MOS管背部散热片相互隔离的一种新型封装，最终目的是将MOS管的漏极与其背部散热片之间达到电气隔离 目前锐骏推出的TO-220S封装的绝缘耐压等级为高于1500V，
3、并保证100%测试（VISO=150VAC,Time=0.8s,ISOL0.5mA),* 锐骏专利产品，仿冒必究。,TO-220S优势,从MOSFET内部解决了MOSFET共用一个散热片的绝缘问题 降低成本 不再需要MOSFET和散热片之间增加的绝缘片 不再需要在固定螺丝上加的绝缘粒 节约了材料成本，物料管理成本和生产成本 生产装配简单 减少了装配工时 取消了绝缘测试的工作流程 提高了生产效率 提高可靠性 避免因为绝缘粒因为高温或破裂而产生的可靠性问题 所有内绝缘MOSFET TO-220S封装出厂前都是经过100%的绝缘耐压测试，客户不需要再做绝缘耐压测试，从而避免了客户端做绝缘耐压测试而产
4、生的可靠性问题 TO-220S封装已经经过约1年左右时间的终端客户实际使用验证（主要用于E-BIKE控制板），产品成熟可靠 TO-220S封装经过实际测试对比，比全包封TO-220封装的散热性能好，与半包封+绝缘片的散热性能差不多,TO-220S与半包封TO-220对比,RUPAK(TO220S)可直接安装到铝条散热器上,无需增加绝缘片和绝缘粒,建议采用组合螺丝（组合螺丝的弹簧片可以减少螺丝对MOSFET的应力）。,TO220安装到铝条散热器上，需要加绝缘片和绝缘粒以达到绝缘目的,从上面的装配工艺看，内绝缘新型TO-220S MOSFET相当于把传统型TO-220 MOSFET安装在Heat
5、Sink上时的绝缘片做到了MOS管内部，因此导致结温到Case的热阻变大，但却因安装在Heat Sink时不再需要绝缘片而降低了Case到Heat Sink的热阻 ，只要我们能在以下几个条件下测试Heat Sink上的温度就能说明那种封装的总热阻小： 使用同一芯片而采用不同的封装形式； 在同一时间内消耗同样的功率； 使同一个Heat Sink； 一个密闭的环境内； 最终Heat Sink温度越高的说明热量越容易传递到Heat Sink， 证明总热阻越小,TO-220S热阻,为了对比半包封，全包封和绝缘版MOSFET的散热性能（热阻），我们请研发工程师做如下实验 条件1：使用同一芯片而采用不同的
6、封装形式,我们使用同一芯片封成以下三种形式：,TO-220S实验对比,条件2：在同一时间内消耗同样的功率，为了能使MOSFET消耗同样的功率，我们需要设计一个恒功率的电路，如下电路图： 此电路中我们设置： 电源Vcc=18.11V 电流Id=0.5A， 因此，MOSFET消耗的功率为： P=（18.11-0.11）*Id=9W,8,TO-220S实验对比,条件4：一个密闭的环境内 我们采用的是一个小纸盒，尺寸如下： 长*宽*高=130mm*100mm*55mm,9,TO-220S实验对比,首先，我们按照条件2调试好电源电压和流过MOSFET的电流，如下图： 电源电压设置为18.11V 调整电路
7、参数使得流过MOS管的电流Id=0.5A， 因此，此时MOSFET共消耗的功率为： P=(18.11-0.11)*Id=9W,10,TO-220S实验对比,其次，分别换装不同的MOSFET并按照相同的方式粘贴温度检测线，其中 传统的TO-220我们采用了两种不同的绝缘片，分别为： 第一种：市面上最常见的蓝色绝缘片，厚度0.3mm； 温度线粘贴如下图：,TO-220S实验对比,CH1：漏极（2脚）温度 CH2：MOS管漏极HS CH3：总HS温度 CH4：环境温度,第二种：目前电动自行车控制器常用的黄色绝缘片，厚度0.08mm。 温度线粘贴如下图：,TO-220S实验对比,CH1：漏极（2脚）温
8、度 CH2：MOS管漏极HS CH3：总HS温度 CH4：环境温度,换装全包封TO-220F时的温度线粘贴图片 注意：为了以后能和其他MOSFET有效对比漏极HS的温度CH2测试点的 环氧树脂需要被处理掉！,TO-220S实验对比,CH1：漏极（2脚）温度 CH2：MOS管漏极HS CH3：总HS温度 CH4：环境温度,换装绝缘版TO-220S时的温度线粘贴图片,TO-220S实验对比,CH1：漏极（2脚）温度 CH2：MOS管漏极HS CH3：总HS温度 CH4：环境温度,最后均按照下面的方式放入条件4中的小纸盒内，测试前折叠好纸盒并通过 温度测试仪保存每种状态的温度数据。,TO-220S实
9、验对比,考虑实验误差的情况下，4种情况下管脚2的温度几乎差不多（几种封装的管脚2与晶圆的热阻几乎相同）。,TO-220S实验对比,实验结果可以看出：半包封MOSFET+黄色绝缘片的散热效果最好，其次是内绝缘MOSFET，然后是半包封MOSFET+蓝色绝缘片，最差的是全包封MOSFET。 所以内绝缘MOSFET的散热性能比全包封好，介于半包封+黄色绝缘片和蓝色绝缘片之间。该结果符合理论上的热阻计算。,TO-220S实验对比,TO-220S可靠性,IOL功率循环可靠性试验，RUPAK(TO220S)沿用半包封TO220的通用试验条件（VDS=21V, VG=1V, 3.5min on/off, 4
10、286cys,管脚温度约110度），TO220S型号均能通过500hrs可靠性测试 到2014年12月为止，总计出货超过1.3KK PCS TO-220S封装，无异常反馈,TO-220S产品列表,* 以上所有产品的绝缘耐压等级：大于1500VAC，100%测试。 * 如果您对以上产品感兴趣，可与锐骏半导体联系，申请您所需要产品的样品。 * 锐骏半导体可根据市场需要，设计生产更多TO-220S内绝缘封装产品。,感谢您！ 有您的支持与陪伴， 我们将更加专注于产品的创新， 尽我所能，为您做到最好， 我们将以此回报您！,深圳市锐骏半导体有限公司 深圳总部 电话：0755-82907976 传真：0755-83114278 E-mail：Sales-SZ 网址：http:/ 通讯地址：深圳市南山区高新中一道2号长园新材料港8栋4楼 邮编：518057,谢谢您！,