Miniaturisierung von Hochleistungselektronik bedeutet, Schaltungsverluste so gut wie möglich zu minimieren und Verlustleistung auf engem Raum effizient abführen zu können. Durch die steigenden Leistungen und damit steigenden Stromstärken bei der Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Hybrid- und Elektrofahrzeugen spielen parasitäre Effekte, insbesondere die induktiven Parasiten, eine große Rolle. Eine Quelle von parasitären Induktivitäten sind bei konventionellen Modulen die Bonddrähte, die sowohl die Chips mit den DCB-Substraten verbinden, die einzelnen DCB-Substrate miteinender verbinden und mit denen die Anbindung an die Stromversorgung und teilweise auch an die Logikschaltung realisiert wird. Eine bekannte Schwachstelle ist die Lötstelle des Chips auf DCB Substraten. Verliert der Chip den Kontakt zum Substrat, verringert sich auch die Entwärmung an dieser Stelle. Um das Problem der Zuverlässigkeit von Bonddrähten und Lötstellen zu lösen, setzen führende Hersteller von Leistungsmodulen auf die Silber-Sintertechnologie, die zunehmend das Weichlöten einerseits und auch das Drahtbonden andererseits ablösen soll. Bonddrähte werden in diesen Konstruktionen durch aufgesinterte flexible Verbindungselemente ersetzt. Die keramischen Schaltungsträger selbst sind immer noch Teil des Systems. Mit der p2 Pack Technologie steht eine neuartige Technologie zur Herstellung von Leistungsmodulen zur Verfügung. Durch Verwendung von Materialien und Prozessen aus der Leiterplattentechnologie entstehen so sehr kompakte und leistungsfähige Module. Ausgangspunkt dieser Technologie sind so genannte Leadframes, in die Kavitäten zur Aufnahme von Leistungshalbleitern eingebracht werden. In diese Kavitäten werden im nächsten Schritt Leistungshalbleiter bestückt, mit dem Ziel, die Oberfläche des Halbleiters eben zur Oberfläche des Leadframes zu gestalten. Die so aufgebauten Leadframes werden mit Hilfe von klassischen Leiterplatten-Prozessen zu einem 3-lagigen Aufbau laminiert. Die Bonddrähte werden dabei durch eine Verdrahtungsebene über dem Chip ersetzt. Die Ansteuerung der Gates wird mit Leiterbahnen realisiert, die Source Pads werden flächig ausgeführt, um sowohl eine niederohmig elektrische Anbindung als auch eine gute thermische Spreizung der abgeführten Verlustleistung zu erzielen.
Miniaturization of Power Electronic Modules requires the minimization of losses and optimised power dissipation. With the p2 Pack technology it is possible to build ultra thin modules with a thickness of 1 to 1.2 mm which have less losses and improved power dissipation characteristics by using embedding technologies and processes of the Printed Circuit Board Industry.
Kompakte und verlustarme Hochleistungsmodule durch p2 Pack Technologie
2012
5 Seiten, 6 Bilder
Conference paper
German
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