TOLL及TO-247-4L封装介绍

时间： 2024-02-26 来源：芯际探索公众号

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随着科技的不断发展，功率分立器件封装技术也在持续进步。为了提高功率密度和优化电源转化效率，封测企业正在为新产品研发更先进的封装工艺、封装技术及封装外形等，例如采用烧结银焊接技术等功率器件封装技术、Kelvin引脚封装及TOLL封装外形等。

功率器件需要提供更高的效能，以满足电子产品对功率的需求，减少功率损耗和能源浪费，同时减少器件温升带来的产品失效，且需要在工作环境复杂、工作条件恶劣的情况下，具备高可靠性，以保证产品的正常运行。随着下游市场的多样化需求增长，功率分立器件封装产品也逐渐向定制化和专业化方向发展。例如，针对特定领域或特定应用场景，设计和生产符合其特定需求的封装测试产品。

本文主要对TOLL及TO-247-4L封装外形进行简单介绍。

一、TOLL封装外形

TOLL（Transistor Outline Leadless）封装外形由于其具有小体积、低封装电阻、低寄生电感、低热阻、高电流等特点，已经在电动自行车、电动摩托车、锂电保护、通信电源等终端客户得到广泛使用。图1为TOLL封装外形及内部示意图。

图1 TOLL封装外形及内部示意图

采用TOLL封装，有如下优点：

低的封装电阻及寄生电感，带来了更小的导通阻抗、更高的峰值电流以及出色的EMI表现。这可以减少大功率应用中并联MOSFET的数量，并提高功率密度，与TO-263-2L相比封装电阻降低75%，电流增大一倍。

与TO-263-2L封装相比，TOLL封装的PCB占板面积减少了30%，高度减低了50%，电路板空间减少60%，更适合高功率密度应用场合。

与TO-263-2L封装相比，TOLL 封装的Source极焊料接触面积增加了4倍，从而降低了电流密度，避免了高电流和温度下导致的电迁移，从而提高了可靠性。

出色的散热性能，带来的优异的温升表现，提高了产品的可靠性。

图2 TOLL与TO-263-2L封装对比图

二、TO-247-4L封装外形

随着MOSFET开关速度的加快，封装中的源级焊线产生的寄生电感，对开关速度产生不利的影响愈发严重，TO-247-4L封装，能够对栅极驱动的信号源端子进行Kelvin连接，从而减小封装中源极线的电感。进一步提高整个系统的效率，使器件能够在较低的温度下工作。图3为TO-247-3L与TO-247-4L封装对比图，图4为TO-247-3L与TO-247-4L驱动电路对比图。

图3 TO-247-3L与TO-247-4L封装对比图

图4 TO-247-3L与TO-247-4L驱动电路对比图

采用TO-247-4L 这种Kelvin连接封装，有如下优点：

有助于提高MOSFET开关速度。MOSFET导通时由于源级焊线产生的寄生电感的存在，会产生反向的感应电压，该电压降低了通过栅极和源极的电压。导通后栅极电压的下降，降低了导通速度。而在TO-247-4L封装中，通过MOSFET的VGS电压几乎等于驱动电压。故与TO-247-3L封装相比，TO-247-4L封装更有助于提高MOSFET开关速度。可以降低导通损耗。相比于TO-247-3L，由于TO-247-4L封装开关速度更快，开关损耗大幅度降低，器件的开关速度越快Kelvin引脚带来的好处就越多。以龙腾半导体600V/21mΩ产品为例，Eon减少了44%，Eoff减少了52% 。有助于抑制栅极振荡。相比于TO-247-3L，由于TO-247-4L封装中寄生电感的减小，其栅极振荡幅度更小。图5为某公司半导体600V/21mΩ产品实测数据，图6为其开关波形对比图。

图5 TO-247-3L与TO-247-4L封装对比图

图6 TO-247-3L与TO-247-4L开关波形对比图

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