作者: 张启东 西安电子科技大学 集成电路学部 副教授
矽源半导体有限公司 总经理
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设计电路时，MOSFET热计算是必不可少的项目，尤其是对于处理大功率的功率元器件而言，不仅从工作寿命的角度看很重要，从安全性方面看也非常重要。
关于像TO-220和TO-247等可带散热器的封装、TO-252和TO-263等可将背面引脚安装在电路板上的封装，这些可从背面散热的封装，其热阻的术语和定义如下：
TA ：周围（环境）温度
TJ ：结温
TC ：封装背面温度
TT ：封装标印面温度
RthJA（θJA）：结点与周围（环境）间的热阻
RthJC（θJC）：结点与封装背面间的热阻
常用封装的热阻如下：
PD=(TJ - TC)/RthJC (PD为容许的最大功耗)
将最大额定值150℃代入TJ（VDMOS功率器件最高温度，SiC器件最高工作温度为175℃），将容许损耗值的条件25℃代入TC （封装焊盘温度），将最大值0.44℃/W（TO-247封装）代入RthJC，其中RthJC是在TC＝25℃条件下的值。该公式更易懂的解释是，TJ的绝对最大额定值和TC的差即芯片自身的发热容许值。在上述条件下，150－25＝125℃，即芯片的容许发热量为125℃以下。发热量 = 热阻×功耗，因此可容许的发热量除以热阻，即可计算出容许的功耗，即容许损耗（TC=25℃，表示散热系统维持MOS焊盘处于此温度值）。在这里有一点需要事先了解：提供的RthJC是带有TC＝25℃的条件的。换言之，如果TC不是25℃，那么RthJC就不是0.44℃/W。考虑到实际的使用条件，TC通常不会正好是25℃，因此技术规格书中作为示例给出的RthJC值并不适用于实际使用条件下的热计算。
TJ=（RthJA × P）+ TA
图1 手机电池及电池保护
图2电池保护电路图
针对手机快充市场及智能产品对电池快速充电等的需求，基于可生产性及可制造性考虑，矽源半导体有限公司（简称：矽源）研发了两款高散热、超低导通电阻的N+N型MOS芯片。
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OSM002芯片为15V工作电压，最高BV电压可以达到18V，具有2.2mΩ导通阻抗，采用顶部强散热的N+N型MOS芯片。
图3 15V N+N MOS外形和内部细节
OSM002芯片采用PLP封装工艺，在1.2um背银厚度的基础上增加了65um的铜用于将MOS内部的热量散发出去，同时底部的Source PAD尺寸为1.4mm x 1.6mm，进一步增加了内部MOS的散热能力。
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OSM004芯片为最低工作电压12V，具有2.2mΩ导通阻抗，兼容CSP贴片，采用顶部强散热的N+N型MOS芯片。
图4 12V N+N MOS外形和内部细节
OSM004同样采用PLP封装工艺，在12um背银厚度的基础上增加了25um的铜用于将MOS内部的热量散发出去。
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www.orisilicon.com
参考文献：
[1].MOSFET的热阻和容许损耗：可背面散热的封装。https://techclass.rohm.com.cn/knowledge/si/s-si/03-s-si/8955
[2]. 晶体管的热阻. https://blog.csdn.net/qlexcel/article/details/89739183
[3].TO252 封装热阻情报, https://fscdn.rohm.com/cn/products/databook/applinote/ic/power/linear_regulator/to252_thermal_resistance_information_an-c.pdf
[4]. IC 的热特性-热阻,刘先锋 Seasat Liu，秦小虎 Xiaohu Qin 肖昕 Jerry Xiao
https://www.ti.com/cn/lit/an/zhca592/zhca592.pdf?ts=1731654418360&ref_url=https%253A%252F%252Fcn.bing.com%252F
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