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1、深圳市锐骏半导体有限公司 新型内绝缘新型内绝缘MOSFETMOSFETTO-220STO-220S封装介绍封装介绍1传统传统TO-220 MOSFETTO-220 MOSFET遇到的挑战遇到的挑战u传统半包封TO-220的的漏极与其背部散热片直接相连接u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u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
2、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（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u全包封TO-220可以达到绝缘效果，但散热效果较差解决方案解决方案TO-220STO-220Su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uTO-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
3、热片之间达到电气隔离u目前锐骏推出的TO-220S封装的绝缘耐压等级为高于1500V，并保证100%测试（VISO=150VAC,Time=0.8s,ISOL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u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u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
4、实际使用验证（主要用于E-BIKE控制板），产品成熟可靠uTO-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-220STO-220S与半包封与半包封TO-220TO-220对比对比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 Sink上时的绝缘片做到了MOS管内
5、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：1.使用同一芯片而采用不同的封装形式；2.在同一时间内消耗同样的功率；3.使同一个Heat Sink；4.一个密闭的环境内；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-220STO-220S热阻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封装形式,我们使用
6、同一芯片封成以下三种形式：TO-220STO-220S实验对比实验对比条件2 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=9WTO-220STO-220S实验对比实验对比8条件4 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*55mmTO-220STO-220S实验对比实验对比9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
7、为18.11V调整电路参数使得流过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=9WTO-220STO-220S实验对比实验对比10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-220STO-220S实验对比实验对比CH1：漏极（2脚）温度CH2：MOS管漏极HSCH3：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-220
8、STO-220S实验对比实验对比CH1：漏极（2脚）温度CH2：MOS管漏极HSCH3：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-220STO-220S实验对比实验对比CH1：漏极（2脚）温度CH2：MOS管漏极HSCH3：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-220STO-220S实验对比实验对比CH1：漏极（2脚）温度CH2：MOS管漏极HSCH3：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
9、纸盒并通过温度测试仪保存每种状态的温度数据。TO-220STO-220S实验对比实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-220STO-220S实验对比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-220STO-220S实验对比实验对比TO-220STO-220S可靠性可靠性uIOL功率循环可靠
10、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, 4286cys,管脚温度约110度），TO220S型号均能通过500hrs可靠性测试u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-220STO-220S产品列表产品列表* 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市锐骏半导体有限公司深圳总部深圳总部电话：6 传真：8E-mail：Sales- 网址： 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！
