内绝缘型TO247封装内置SiC SBD芯片的碳化硅MOSFET产品应用介绍

内绝缘”通常指封装内部实现了电气绝缘，常见的是“绝缘基板”型封装（如LFPAK、SOT-227、模块类）或“全塑封”封装，其散热面（金属基板或外壳）与内部电路（漏极/源极/栅极）之间是电气隔离的。

这与常规的“非绝缘”封装（如TO-247、TO-220、TO-263，其散热背板与漏极连通）形成对比。

一、封装定义：什么是内绝缘型TO-247

常规TO-247封装的金属背板（散热面）与内部芯片的漏极（Drain）是电气导通的；而内绝缘型TO-247封装的背板与内部电路是电气隔离的。这是两者最根本的差异。

1.结构与技术实现

内绝缘型TO-247封装（不同厂商命名略有差异，如ISO247、ISOPLUS247、TO-247-4ISO等）在内部结构上与常规封装有本质不同：：

内绝缘型的核心技术是采用DBC（直接覆铜）或AMB（活性金属钎焊）陶瓷基板替代传统的铜框架。芯片焊接在陶瓷基板的顶层铜层上，底层铜层作为散热面，中间的高导热陶瓷层（如Al₂O₃、AlN或Si₃N₄）提供电气隔离。。

2.关键技术参数

根据多家厂商的产品资料，内绝缘型TO-247的关键参数包括：：

绝缘耐压：通常为2500VAC（1分钟）或3000VAC（1秒），满足安规隔离要求。

外形尺寸：与标准TO-247完全兼容（约40×15.9×5mm），可直接替换。

引脚选项：支持3-pin和带Kelvin源极的4-pin版本。

工作温度：-55°C~+175°C（与常规SiCMOSFET一致）。

二、内绝缘SiCMOSFET产品介绍

1.内绝缘型TO247-4封装产品线

在2024年推出了2款内绝缘型TO247-4封装的SiCMOSFET产品线，电压1200V和1700V，内阻25mΩ和45mΩ，电流60A和100A。

内绝缘型TO-247-4封装SiCMOSFET产品列表

常规TO-247-4封装结构示意图

内绝缘型TO-247-4封装结构示意图

常规TO-247-4封装框架和漏极直接相连，非绝缘特性使得应用的时候必须外部安装绝缘片，将器件与散热器进行电气隔离。而内绝缘型TO-247-4封装使用特殊的封装工艺将承载芯片的框架与MOSFET背部散热片相互隔离，最终在MOSFET的漏极与其背部散热片之间实现电气隔离。

2.内绝缘型TO247-3封装产品线

在2025年推出了2款内绝缘型TO247-3封装的SiCMOSFET产品线，内置SiCSBD芯片，电压650V和1200V，内阻12mΩ、16mΩ和45mΩ，电流150A、115A和60A。

内绝缘型TO247-3封装产品拓扑图

650V150A产品参数表

1200V115A产品参数表

1200V60A产品参数表

三、应用中的优势分析

1.热性能优势

核心结论：内绝缘型TO-247的结到散热器热阻比'常规TO-247+外部绝缘垫片'的方案更低。

热阻对比数据如下：：

实测数据显示：在相同40A加热电流下，内绝缘型TO-247的结温比常规TO-247加绝缘垫片低约60°C，温度摆幅（ΔTJH）降低53%。。

热阻更低的物理原因：

常规方案需要两层导热界面（器件→导热硅脂→绝缘垫片→导热硅脂→散热器），每层都有热阻。

内绝缘型将陶瓷绝缘层集成在封装内部，减少了一层导热硅脂和一层接触界面。

2.安装与生产效率优势

内绝缘型可直接将器件安装到散热器上，无需处理绝缘垫片的对齐、避免垫片破损风险，简化生产流程，提高装配效率和良率。。

3.系统成本优势

虽然内绝缘型单颗器件成本略高于常规TO-247，但从系统层面看可带来成本节约：：

BOM成本节约：无需采购绝缘垫片、绝缘套/垫圈。

装配成本节约：减少工序工时，降低工艺管控难度。

潜在成本节约：

因热性能更优，可用更高Rds(on)的芯片实现相同功率（芯片成本降低）。

可减少并联数量（相同功率需求下，单颗器件可承载更大电流）。

Littelfuse的评估数据显示，采用内绝缘型方案在系统层面可节省高达50%的器件数量和PCB面积，每安培成本（$/A）降低约50%。。

4.可靠性优势

内绝缘型封装的陶瓷基板与SiC芯片的热膨胀系数（CTE）更匹配，显著提高了功率循环耐受能力，从而延长器件寿命。。

5.电气性能优势

降低共模EMI：内绝缘型封装内部芯片到散热器的寄生电容更小且固定，减少了高频开关噪声耦合到散热器（通常接地）的路径，有利于EMI设计。

满足安规爬电距离：内绝缘型封装的安装孔与内部电路之间满足更大安全距离要求，在某些高压应用中可简化PCB布局。

四、选型建议与应用场景

优先选择内绝缘型TO-247的场景：

多管并联共散热器：电机驱动、光伏逆变器、OBC等需要多个功率管共用散热器的应用，内绝缘型可免去绝缘垫片和复杂的共电位处理。

高功率密度设计：空间受限、需要紧凑布局的场景，内绝缘型热阻更低，可在相同散热条件下输出更高功率。

高可靠性要求：车载应用、充电桩等对长期可靠性要求严格的场景，避免绝缘垫片老化风险。

自动化大规模生产：简化装配工序，提升生产效率和一致性。

高频硬开关拓扑：图腾柱PFC、DAB等共模EMI敏感的场景，内绝缘型有助于抑制干扰。

需权衡的因素

单器件成本：内绝缘型单颗成本高于常规封装。

选型范围：目前内绝缘型TO-247的电压/电流覆盖范围略小于常规封装（主流厂商正在扩展）。

散热器表面要求：内绝缘型仍需使用导热硅脂填充接触面，对散热器平整度有要求

五、总结对比表

内绝缘SiCMOSFET并不是“替代”常规SiCMOSFET，而是针对高集成度、高频、高可靠性、自动化生产等场景的优化方案。在实际选型时，建议结合你的拓扑结构、散热方案、EMI要求、生产工艺来综合判断。

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