通过特定方法验证T2PAK封装散热设计的有效性

T2PAK应用笔记重点介绍T2PAK封装的贴装及其热性能的高效利用。内容涵盖以下方面：T2PAK封装详解：全面说明封装结构与关键规格参数;焊接注意事项：阐述实现可靠电气连接的关键焊接注意事项;湿度敏感等级(MSL)要求：明确器件在处理与存储过程中的防潮防护规范;器件贴装指南：提供器件贴装的最佳实践建议。我们已经介绍了

T2PAK封装基础知识

器件贴装方法

换流回路设计建议

尽管这些方案能有效降低PCB热阻，但因需增加额外的制造工序而成本较高。相比之下，顶面散热的T2PAK封装可直接通过器件顶部高效散热，无需额外的高成本制造工艺。这些研究结果进一步验证了T2PAK散热设计的有效性：通过优化TIM压缩量、机械夹紧结构及选配均热器，即可在紧凑型高功率应用中实现低结壳热阻(Rth(j-f))和高效散热。

测量设置与方法

被测器件(DUT)为一款 NVT2016N065M3S 碳化硅(SiC)MOSFET，通过 T-Global TG-A6200 导热垫片直接安装在冷板上。该导热材料的导热系数为 6.2 W/m·K，厚度为 1 mm，可确保器件与冷板之间高效传热。

为实现精确测量结温，MOSFET 封装经激光去盖处理，暴露出内部的硅裸芯。随后，将热电偶直接固定在裸芯表面以实时采集温度数据。传感器安装完成后，使用 MG Chemicals 832HT-A 高温环氧树脂重新密封封装，以保持器件的机械完整性和热特性。

图a 展示了 K 型热电偶连接至裸露芯片表面的情形。

图b 显示了被测器件在冷板上的完整装配结构，包括导热界面材料层。

a) 带热敏电阻的被测器件

b) 测量设置

图.实验测试装置

精确施加扭矩至关重要，因为它直接影响接触压力，进而影响界面热阻。实验中施加了 0.3 Nm 的扭矩，以实现高效的热传导。

冷板采用 50/50 的水-乙二醇(WEG)混合液进行主动冷却，循环流速为6.0升/分钟，并保持恒定温度20°C。为在器件内部产生热量，对SiC MOSFET的体二极管施加正向偏压。通过20 A电流源使电流流经二极管，并测量对应的压降(VSD)。电流与电压的乘积即为功耗，通过分析裸芯至冷板的温升数据，据此计算结-壳热阻。

仪器与测量：

电流源：Keysight E36234(20A)

电压与温度测量：Keithley DMM6500

温度传感器：TEWA TTS-5KC3-BZ NTC 热敏电阻(5kQ，B=3977K)，因其高灵敏度与电气隔离特性而选用

测量结果

T2PAK封装器件的裸芯面积为11.9 mm²，展现出优异的热性能。在扭矩设定为0.3 Nm时，结到壳的热阻(Rth(jf))测得为1.06 K/W，公差为±0.08 K/W。当扭矩增加至0.35 Nm时，热阻降低至0.93 K/W，公差同样为±0.08 K/W。这表明更高的扭矩设置可增大热接触，从而降低热阻。

这些结果突显了机械夹紧力与热阻之间的强相关性。扭矩从0.3Nm增至0.35Nm，使Rth(jf)改善幅度达12%，主要归因于TIM材料被更充分压缩，以及热接触阻力降低。尽管TG-A6200TIM材料在受压时能保持稳定的导热系数，但其厚度会随压缩显著减小。这种厚度的降低缩短了器件与冷板之间的热传导路径，直接提升了热传递效率。研究证实，即使扭矩仅小幅增加，也能带来热性能的显著改善。

T2PAK封装为高功率应用提供了极具竞争力的散热解决方案。尽管其裸芯面积小于BPAK封装，却展现出更优异的热性能。这得益于更大的顶部散热接触面积以及对高夹紧力的良好兼容性，使其特别适用于高热负荷场景。在搭配高性能导热界面材料(TIM)并精确控制装配扭矩的条件下T2PAK可稳定实现较低的结到环境热阻(Rth(j-f))，成为散热受限设计中的理想选择。本研究进一步验证了机械结构设计、界面材料选型与测量精度在实现最佳散热性能中的关键作用。