摘要
安装在系统散热器上的功率元器件通常需要进行电气隔离。TO 封装所用的隔热垫等传统电气隔离解决方案，在批量生产中往往难以处理，而且成本高昂。另一方面，提供电气隔离的传统 FullPAK 封装从芯片到系统散热器的热敏电阻很高，并且仍需导热硅脂。Infineon 提供的新型 TRENCHSTOP™ Advanced Isolation 是一种完全绝缘的封装解决方案，从 IGBT 芯片到散热器的热路径高效可靠，因此无需隔热垫或导热硅脂。此新型封装增加了功率密度，降低了系统和制造成本，更加可靠。新封装的热敏电阻远低于配有传统隔离垫的标准 TO-247 和 TO-247 Full
简介
模制封装常用作电子功率元器件的外壳。然后将这些元器件安装在外部散热器上，以提高装置的热性能。通常，一个散热器会安装数个电势不同的功率元器件。每个装置必须与其他装置电气隔离，因此也与散热器隔离。
要实现电气隔离，非隔离式标准 TO-247 等常用封装裸露的芯片垫和散热器之间必须设置绝缘层或绝缘材料。易碎的云母板或陶瓷板组装过程中需轻拿轻放，而且需要额外的导热硅脂用作填缝剂。导热硅脂往往会泵出，并随着时间的推移慢慢变干，这会降低热路径的效率，升高装置的温度。
最为常见的隔热垫无需导热硅脂，因此提供了一种可靠的热路径。但组装过程中隔热垫需精确对准，因为对不准会遭到螺丝的损坏，致使电气隔离无效。
另一种常见的解决方案是 FullPAK，其充分隔离是通过使用塑封材料完全封装实现的。FullPAK 只需导热硅脂，因此生产过程中易于处理。上述导热硅脂的劣势此处依然适用。但现有 FullPAK 解决方案从芯片到系统散热器的热敏电阻很高，限制了其输出功率的能力。
Advanced Isolation 封装是一种新颖的即插即用绝缘模制功率封装，芯片和应用散热器之间的热敏电阻很低，提供了一种可靠的热路径。与 FullPAK 相比，此新型封装输出的功率高出 50%。此新型封装提供完全的电气隔离，并采用填缝材料，无需导热硅脂和昂贵的导热垫，大大简化了组装过程。Advanced Isolation 封装克服了上述导热硅脂泵出变干的劣势。FullPAK 有限的输出功率对 Advanced Isolation 来说也不再是个问题，因此装置可以满功率运行。这款新型封装具有符合行业标准的长期可靠的导热性和隔离（参见 2.2 部分）。
Advanced Isolation 封装
Infineon 开发了一种创新的封装工艺[1]，覆盖了 TO-247 系列裸露的后引线框，采用了一种导热系数高、绝缘和机械性能卓越的材料。隔离性能超过 2.5 kV/60 s，这一点已经 100% 的最终产品测试验证。使用填缝材料后，便无需导热硅脂将装置热连接到散热器。图 1 所示为 TO-247-3 TRENCHSTOP 中使用的 Advanced Isolation 封装™。此封装专为在形状和尺寸上兼容 TO-247-3 而设计。
图 1 - TO-247-3 TRENCHSTOP 的顶部和底部™ Advanced Isolation 封装
装置底部设有高导热绝缘层。与 TO-247-3 FullPAK 或 TO-3P FullPAK 相比，此绝缘层可将接头与散热器之间的热敏电阻降低约 50％。
Advanced Isolation 封装在 Infineon 的 IGBT 和二极管名称中通过第三个字母“F”进行识别，如 IKFW40N60DH3E。提供两个版本：高性价比版和同类最佳版。高性价比版通过最后一个字母“E”进行识别，如 IKFW40N60DH3E。 “E”版适合替代 FullPAK 或使用传统隔热垫隔离的 TO-247-3，等同于厚度为 152 µm，导热系数为 0.9 W/(mK) 的聚酰亚胺基增强载体绝缘膜。同类最佳版可以替代使用高性能绝缘体隔离的 TO-247-3，如厚度为 152 µm，导热系数为 1.3 W/(mK) 的聚酰亚胺基增强载体绝缘膜。
1.1 高导热系数
Advanced Isolation 封装的热性能是通过几乎消除芯片垫和隔离层之间的接点电阻 Rth，C-TIM 以及提高封装体的导热系数 Rth，bulk 改进的。图 2 所示为传统热界面材料（TIM）板和 Advanced Isolation 之间的对比。两种接点电阻情况下，TIM 和 TIM 散热器与封装体材质导热系数的提高之间关系更为密切。
图 2 热敏电阻情况下，散热器 Rth，C-H 对 TIM 板及 Advanced Isolation 封装理念的贡献
1.2 Advanced Isolation 封装的可靠性
Advanced Isolation 封装完全隔离，电介质耐受能力超过 2.5 kVrms/60 秒。该封装的长期性能和可靠性已经过测试，符合 JEDEC 标准 JESD22。这些测试包括无源温度循环以及高温高湿保存，封装引线框和应用散热器之间施加 1.4kV 的电压。结合高湿保存和温度循环，机械和电气性能保持不变。表 1 总结了 Advance Isolation 封装的可靠性鉴定测试。该封装已按照 IEC 60068-2-60: 2015-06 通过了混合气体腐蚀环境测试，并按照 IEC 60512-4-1: 2003-05 通过了有关高压连接器绝缘电阻的各项测试。
1.3 Advanced Isolation 封装的组装
Advanced Isolation 封装可以使用芯片或螺丝直接组装于散热器上[2]。封装的绝缘层不用作最后的绝缘层。组装于适当的散热器之前，不得使用此装置[3]。避免不当使用夹紧系统、振动工具、安装用的固定元件或端子弯曲，因为可能会造成绝缘层划痕、切口或其他损坏。如果此装置正确组装于散热器，则配有 Advanced Isolation 封装的装置无需任何额外的外部绝缘材料或导热硅脂。与 FullPAK 和 IsoPACKTM 或配有外部隔离垫的 TO-247-3 等其他分立装置相比，此装置的组装简单得多。
参阅相关产品
参阅相关产品
参阅相关产品
参阅相关产品
参阅相关产品