新年新征程——蓝箭电子推出新一代高性能 TOLT 封装功率器件

摘 要

TOLT封装是基于TOLL封装技术的迭代优化，采用倒置引线框架+Copper Clip+顶部裸露散热的设计，以顶部直出散热架构、超低热阻结构设计、低寄生参数优化与高功率密度集成为核心，重新定义了功率器件散热路径，实现热量从芯片直接传导向顶部散热器，降低结壳热阻、解耦功率器件与PCB的热路径，同时减少开关损耗和提高功率密度，突破传统封装散热瓶颈和电气限制。

TOLT 封装产品不仅是封装技术的升级，更是功率器件从“电气性能优先”向“电热协同最优”的创新。

TOLT封装可直接替换传统的TO-220、TOLL、DPAK等封装，适用于新能源交通、储能逆变、工业电源、通信算力、高端工控等高功率、高频率、小体积的应用场景，助力客户实现产品性能升级与市场竞争力提升。

前言&背景

当前，全球能源转型与数字经济深度融合，新能源汽车、光伏储能、人工智能算力、工业自动化等领域迎来爆发式增长，作为核心基础的电力电子系统，正面临“更高功率密度、更高转换效率、更严苛工作环境、更紧凑安装空间”的四重挑战。

传统功率器件封装如TO-220、DPAK、TOLL等，均采用底部散热设计，热量需经芯片、粘片层、引线框传导至 PCB 板，再由 PCB 传导向外部散热器，热路径长、热阻高，且易造成热堆积。

同时，传统封装的互连结构设计导致寄生电感和寄生电容变大大，导致开关震荡、损耗增加等问题，严重制约了器件性能的充分发挥。

此外，在车载、工业等高可靠性场景中，传统封装的热循环耐受能力、机械稳定性难以满足长期严苛工况要求，往往需要通过降额使用、增加并联器件数量来弥补短板，这不仅提高了成本，还导致整机体积增大、功率密度降低，与小型化、集成化的发展趋势相悖。

为解决上述痛点，蓝箭电子从封装结构底层出发，推出了全新的顶部散热TOLT封装功率半导体器件，以创新封装技术解决了热管理、电气性能、可靠性三维度的协同优化问题，为电力电子行业的技术升级与产品创新注入全新动力。

TOLT封装剖视图

产 品 优 势

TOLT封装作为TOLL封装的升级迭代版本，在热管理、电气性能、可靠性具备以下优势：

(1)顶部散热，芯片工作热量大部分直接通过顶部传导至散热器，无需经过PCB，缩短热路径从根源减少热量损耗与堆积;

(2)大框架可以使用更大的芯片，芯片的导通内阻更低，电流承载能力更大，开关性能和瞬态性能更好;

(3)配置独立开尔文源极引脚，有效分离驱动回路与功率回路，降低栅极串扰与开关过程中的电压振荡，降低开关损耗;

(4)优化引线框与内部互连结构，缩短电流路径、增大载流截面，降低封装寄生电感和电容;

(5)负引脚本体高差，有效消除引脚装配公差带来的影响，保证器件底部紧贴PCB和器件顶部高度一致，有利于在安装散热片时，使导热界面材料(TIM)厚度均匀一致，确保整机产品散热性能一致;

实 验 和 热 仿 真

(1)热阻测试

用定制夹具按照JESD51-1、JESD51-14标准进行结壳热阻测试，测得RthJC=0.13 K / W。

测试夹具

累积热容热阻结构函数

(2)温升对比测试

用内部芯片相同的两种封装(左边为LFPAK8×8封装，右边为TOLT封装)用相同的功耗进行温升对比测试。

器件安装固定示意图

实物图

温升对比测试结果

从测试结果可以看出TOLT封装具有更优异的热性能。

(3)不同PCB配置的热仿真

将TOLT封装安装在2s2p带过孔的PCB板上做散热器朝下的自然散热实验和对照仿真，验证热仿真模型。

左图为测试夹具顶部，右图为测试夹具的底部

仿真和实验的误差在10%以内。

在固定环境温度下，散热器朝上，仿真TOLT封装在四种不同PCB配置下的自然散热的结到环境热阻。

PCB配置分别为：2s2p(四层PCB，铜厚1oz，2oz，2oz，1oz)带过孔和不带过孔;1s1p(一层PCB，铜厚1oz)带过孔和不带过孔。设置环境温度为85℃。

结到环境的热阻曲线

对于自然散热(即散热器没有主动冷却)，芯片产生的热量一部分传递给散热片，一部分传递给PCB。

从热阻曲线来看，PCB的配置对结到环境的热阻影响并不大，这意味着可以使用更经济的电路板。

应 用 领 域

TOLT 封装功率器件凭借高散热效率、高功率密度、高可靠性的核心优势，可广泛应用于高功率密度电力电子系统，核心应用场景如下：

(1)新能源交通：车载 OBC(车载充电机)、DC-DC 转换器、主逆变器/电驱控制器、充电桩等;

(2)工业电源与储能：光伏逆变器、储能 PCS(储能变流器)、UPS 不间断电源、电池管理系统等;

(3)电动工具与机器人：大功率锂电电动工具、工业机器人伺服驱动系统等;

(4)通信与算力基础设施：光模块供电单元、AI 服务器、 高密度机架式电源、5G 基站电源(RRU/BBU 供电)等;

(5)高端工控：工业伺服驱动器、大功率电焊机、高压变频器、高频感应加热设备;

公 司 介 绍

佛山市蓝箭电子股份有限公司是广东省高新技术企业、国内半导体器件专业研发制造商和封测商、建立了广东省半导体器件工程研究开发中心和广东省企业技术中心。

公司前身是佛山市无线电四厂(国营单位)，创建于七十年代初。1998年转制成有限责任公司，2012年股改为佛山市蓝箭电子股份有限公司，2023年正式登陆深交所创业板，成功上市。

公司厂区位于佛山市禅城区，厂房面积8万平方米。公司拥有大量先进的生产线，目前已形成年产超190亿只的生产规模，是华南地区主要的半导体器件生产基地之一。