Encapsulados con refrigeración superior para MOSFET SiC

ROHM ha lanzado un encapsulado con refrigeración superior (top-side cooling) para MOSFET de carburo de silicio (SiC), diseñado para permitir el ensamblaje automatizado mediante montaje superficial manteniendo un rendimiento térmico equivalente al de los componentes tradicionales de orificio pasante. Esta tecnología de encapsulado responde a los requisitos de alta densidad térmica y aislamiento presentes en cargadores embarcados para vehículos eléctricos, compresores eléctricos, inversores fotovoltaicos y fuentes de alimentación de alto rendimiento para servidores industriales.

Disipación térmica y automatización de la fabricación
Los circuitos de conversión de potencia de alta densidad utilizan tradicionalmente encapsulados de orificio pasante, como el TO-247-4L, debido a sus grandes estructuras internas de cobre (leadframes) y a la posibilidad de montarlos directamente sobre disipadores térmicos externos. Sin embargo, la integración de componentes de orificio pasante requiere procesos manuales de soldadura por ola o etapas adicionales de soldadura selectiva, lo que limita la productividad de fabricación.

La arquitectura de refrigeración superior desplaza la interfaz térmica principal hacia la superficie superior del componente. Esto permite que la placa de circuito impreso (PCB) permanezca dedicada al enrutamiento de señales y pistas eléctricas, mientras que un disipador aislado puede fijarse directamente sobre la parte superior del encapsulado. Al separar la ruta térmica de la capa del PCB, el diseño elimina la necesidad de vías térmicas y planos internos gruesos de cobre, reduciendo el perfil general del sistema y facilitando la compatibilidad total con las líneas automatizadas estándar de montaje superficial.

Distancia de fuga y geometría de aislamiento para alta tensión
El funcionamiento en entornos de mayor tensión, como las redes de tracción automotriz de 800 V, introduce estrictos requisitos de seguridad relacionados con la distancia de fuga eléctrica (creepage), es decir, la distancia más corta a lo largo de la superficie de un material aislante entre dos partes conductoras.

El encapsulado incorpora una estructura patentada de ranuras superficiales que proporciona una distancia de fuga continua de 6,66 mm. Esta dimensión permite una tensión máxima de trabajo de 1.200 V AC en condiciones de Grado de Contaminación 2 (entornos donde solo existe contaminación no conductora, excepto por una conductividad temporal ocasional causada por la condensación). Esta integración permite diseñar sistemas compactos sin necesidad de aplicar recubrimientos conformales adicionales ni procesos manuales de encapsulado para cumplir con los requisitos normativos de aislamiento de alta tensión.

Eficiencia en la conversión de potencia y rendimiento de los semiconductores
La solución utiliza estructuras MOSFET de trinchera de carburo de silicio de cuarta generación dentro del encapsulado para minimizar tanto las pérdidas estáticas como las dinámicas. Al combinar una baja resistencia en conducción drenador-fuente (R_DS(on)) con una capacitancia parásita de compuerta reducida, los chips internos aceleran las transiciones de encendido y apagado.

Esta reducción de la energía total de conmutación (E_on y E_off) permite que los circuitos de conversión de potencia funcionen a frecuencias de conmutación más elevadas. El aumento de la frecuencia reduce directamente el volumen y el peso necesarios de los componentes pasivos asociados, como inductores de potencia y condensadores de enlace de corriente continua (DC-link), maximizando la densidad de potencia dentro de la cadena de suministro digital. La gama de componentes fue presentada en la feria PCIM 2026, celebrada en Núremberg, Alemania, del 9 al 11 de junio de 2026.

Contexto adicional
Esta sección incluye especificaciones técnicas y comparaciones competitivas que no formaban parte del comunicado de prensa original.

El diseño de montaje superficial con refrigeración superior está dirigido a un segmento de la industria actualmente atendido por encapsulados consolidados, en particular el encapsulado Toll (Transistor Outline Leadless) y la configuración QDPAK (Quarter DPAK), utilizados por competidores como Infineon Technologies y STMicroelectronics. Los encapsulados Toll estándar maximizan el área de contacto con la PCB, pero dependen de la refrigeración inferior (bottom-side cooling), que transfiere el calor directamente al sustrato de la placa de circuito impreso, limitando la disipación térmica total a la capacidad del diseño de cobre de la placa.

En comparación, la distancia de fuga de 6,66 mm del encapsulado TSC3PAK iguala o supera la distancia estándar de 6,1 mm presente en las arquitecturas QDPAK convencionales. Esto proporciona un margen adicional de seguridad frente a fenómenos de seguimiento eléctrico (tracking) o formación de arcos entre los terminales del encapsulado durante transitorios de alta tensión. Las dimensiones físicas del encapsulado (14,00 × 18,58 × 3,50 mm) proporcionan una resistencia térmica unión-carcasa (R_th(j-c)) comparable a la de las alternativas de orificio pasante, permitiendo a los diseñadores de sistemas de potencia migrar a líneas automatizadas de pick-and-place sin modificar la arquitectura fundamental de gestión térmica del sistema de refrigeración.

Editado por Aishwarya Mambet, editora de Induportals, con asistencia de IA.

www.rohm.com