T2PAK：面向汽车与工业高压场景的高效顶部散热封装方案
安森美（onsemi）近期推出两款新型高压（HV）封装形式——T2PAK与BPAK，旨在优化汽车与工业应用中的热管理需求。相较于传统底部散热封装（如D2PAK或TOLL）依赖PCB路径散热的方式，T2PAK采用顶部散热结构，通过与外部散热器的直接接触实现高效热传导，大幅提升了散热效率。
T2PAK的独特设计还包括无引线结构，有助于减少回路杂散电感，从而提高开关性能、降低电压过冲，并增强电磁兼容性（EMC）。这种封装形式特别适用于要求高效率与高功率密度的电源系统。
首批采用T2PAK封装的产品基于安森美的Elite-SiC平台，包括九款碳化硅（SiC）MOSFET，这些器件已通过车规与工业等级的认证。相关产品列表分别列于表1与表2。
本应用笔记面向车载充电机（OBC）、高压DC/DC转换器与工业开关电源（SMPS）设计人员，重点介绍T2PAK封装的结构、贴装工艺、热性能优化及焊接注意事项。内容覆盖封装概述、焊接指南、湿度敏感等级（MSL）要求、贴装建议及换流回路设计等内容。
文档中附有T2PAK的封装结构图（图1a与图1b）、引脚定义图（图2）以及机械轮廓图（图3），便于设计人员直观理解其布局。
T2PAK封装结构详解
T2PAK整体尺寸约为11.80mm × 14.00mm × 3.63mm，含引脚的平面尺寸为18.50mm × 14.00mm。其封装结构支持表面贴装技术，与D2PAK（TO-263）类似，但散热机制不同。
D2PAK依赖外露漏极焊盘将热量传导至PCB铜层并通过过孔进一步扩散，而T2PAK采用集成通孔散热结构，可直接与外部散热器连接，显著提升散热效率。
在实际测试中，T2PAK在32mΩ与12mΩ器件中分别实现了0.7℃/W与0.3℃/W的结壳热阻，优于D2PAK的0.75℃/W与0.35℃/W。该优势在汽车功率模块、工业驱动器等高热需求场景中尤为突出。
焊接工艺与热管理要求
T2PAK采用无铅镀锡引脚，具有良好的可焊性。为确保可靠焊接，焊接前需进行充分预热，控制温差在100℃以内，峰值温度不超过260℃，焊接时间不得超过10秒。
回流焊温度曲线应符合IPC/JEDEC J-STD-020E标准。无铅焊料（SAC305）需达到217℃液相线温度，峰值温度建议为245℃，并维持30秒。回流焊设备推荐使用强制对流炉，以确保温度均匀。
在双面PCB中，T2PAK应为最后焊接的器件，以避免二次回流导致焊点熔融失效。返修时建议使用局部加热方式。
湿度敏感等级（MSL）要求
T2PAK被归类为湿度敏感等级1（MSL1），在标准存储条件下无需干燥包装，简化了操作流程。
贴装与散热优化
为充分发挥T2PAK的散热性能，需在封装与散热器之间建立高效热连接。热界面材料（TIM）的选择与涂覆工艺是关键影响因素。
液态间隙填充材料因其较低粘度与良好贴合性，被广泛应用于高热管理需求场景。材料导热系数建议不低于5W/(m·K)，且需考虑最小绝缘厚度（通常为500μm至1mm）以保障电气安全。
预成型导热垫可提供稳定的厚度控制，但可能增加装配成本。在某些应用中，氧化铝（Al2O3）或氮化铝（AlN）等陶瓷材料可作为高绝缘性替代方案。
换流回路设计建议
在高频率开关应用中，换流回路的寄生电感直接影响开关损耗与系统效率。T2PAK的顶部散热结构允许更紧凑的回路布局，从而降低电感。
图9展示了半桥拓扑结构中两个T2PAK器件的并排布线方式。通过PCB底层与顶层互连，可实现磁通抵消，使回路电感降至仅9nH，显著优于底部散热封装的走线限制。
热性能测试与结果
实验采用NVT2016N065M3S SiC MOSFET进行测试，使用T-Global TG-A6200导热垫片安装于冷板上，冷板通过50/50水-乙二醇混合液主动冷却。
在0.3Nm与0.35Nm扭矩下，T2PAK的结到壳热阻（Rth(jf)）分别为1.06K/W与0.93K/W，表明夹紧力对热性能有显著影响。
实验进一步验证了T2PAK在高功率应用中的优势，特别是在与高性能TIM材料配合使用时，可实现更低的热阻与更高的功率密度。
参考文献
- [1] IPC/JEDEC J-STD-020E，《非密封表面贴装器件湿度/回流敏感性分类联合行业标准》，2014年
- [2] 《焊接与贴装技术参考手册》，onsemi
- [3] JEDEC JEP140，《半导体封装的珠状热电偶温度测量》，2002年
- [4] IPC/JEDEC J-STD-0333D，《湿度敏感器件的操作与包装标准》，2018年
- [5] 高温环氧树脂832-HT，MG Chemicals
- [6] TG-A6200导热垫片，T-Global
- [7] K. Siebke等，“高功率密度GaN交错式转换器”，PCIM Europe 2017
- [8] B. Strothmann等，“SiC器件散热策略”，PCIM Europe 2020
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