Leistungselektronik Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 1

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1 Leistungselektronik Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 1

2 Hohe Nachfrage nach High Power Applikationen ecar/ Hybrid Automobil Lüfter Motivation: - Mehr Komfort Elektro- Pumpen DCB Ersatz - Weniger Kraftstoff Verbrauch - Weniger CO2 Emission Start Stop Power Steering Dafür wird mehr elektrische Leistung benötigt, aber Batteriespannung noch bei 12/14V Mehr Strom über Leiterplatte Getriebe (Starter)/ Generator (Zusatz-) Heizer Lösungen Wärmemanagement Durch ecar/ Hybrid - trotz dann höherer Spannung - erst am Anfang dieses Trends Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 2

3 Welche Lösung für meine Anwendung? Einflussfaktoren: Kosten - Spannungsniveau - Stromstärke - Umgebungstemperatur - Bestückungsmethode - Einbauraum Leistung Zuverlässigkeit Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 3

4 Unsere Lösungen für die Leistungselektronik Dickkupfer Wirelaid IMS Board Combi Board Inlay Board Logik-Teil: z.b.: 6 Lagen, 35µm Basiskupferdicke Hochstrom Bereich: z.b.: 2 Lagen, 400µm Dickkupfer Dickkupfer und Feinleiter in einer Leiterplatte Standard Inlay Schweizer Inlay Board Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 4

5 Dickkupfer für Hochstrom und Wärmekapazität Dickkupfer 105µ 210µ 400µ Innenlage X X X Aussenlage X (X) Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 5

6 Die drahtgeschriebene Leiterplatte - wirelaid PCB ( JUMATECH ) Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 6

7 Wirelaid - Die Herstellung Die Drähte werden auf der Rückseite der Kupferfolie aufgeschweißt Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 7

8 Wirelaid die preisgünstige Lösung für hohe Ströme und Logik auf einem Board qualified Drahtgeschriebene Leiterplatte in Kooperation mit : Partielle Verstärkung der Cu-Querschnitte durch innenliegende Drähte Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 8

9 Combi Board die perfekte Lösung für die Kombination von Power und Logik z.b. für 3 Phasen Antriebe Logik-Teil: z.b.: 6 Lagen, 35µm Basiskupferdicke Hochstrom Bereich: z.b.: 2 Lagen, 400µm Dickkupfer Dickkupfer und Feinleiter in einer Leiterplatte 35µ 400µ + + = Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 9

10 IMS mit Kupfer Rückseite für maximale Entwärmung Aluminium Copper Gewichtsvorteil Thermische Kapazität (für gleiches Volumen) 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% Thermische Leitfähigke Elektrische Leitfähigkeit (wenn Ankontaktierung notwendig) E Modul Ausdehnungskoeffizient (X/Y) Oberflächen: Mögliche Build Ups: Isolations-Eigenschaften: Durchschlagfestigkeit: Thermische Leitfähigkeit: OSP/ chem. Sn/ chem. Ni-Au single layer/ 3 layer/ 5 layer > 4 KV >= 2 W/mK Aluminium IMS ist verfügbar über unseren Partner: Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 10

11 Inlay Board die High Power Lösung für Strom und Wärme Cu Inlays in der Leiterplatte Querschliff Standard Inlay Schweizer Inlay Board Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 11

12 PCB-Strom- und Wärmemanagement mit Inlay Board Inlaytechnik im Vergleich Hot Spot Bauelement Kupfer Inlay Standard Wärmeleitfähiger Kleber Schweizer Inlay wird in die Bohrung eingepresst Verfahren Inlay wird einlaminiert Kraftschlüssig (kann sich bei starker Abkühlung lösen) Kühlkörper Verbindungsform Formschlüssig (kein lösen möglich, da in Harzmatrix eingebettet) Klein (eingeschränkte Entwärmungsmöglichkeiten) Fläche Groß (max. Stromtragfähigkeit u. Entwärmungspotential) Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 12

13 PCB-Strom und Wärmemanagement mit Inlay Board Aufbaubeispiel: Schweizer Electronic AG Sales & Marketing Weitergabe, Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 13

14 Sie haben einen Kühlkreislauf? Nutzen Sie die Vorteile unseres Water Board! Verschiedene Strömungskanäle verfügbar Kombinierbar mit Lösungsansätzen für Leistungselektronik und Embedding under In Entwicklung development Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 14

15 Keep Cool High Power PCB meets High Power Connector Für jede Anwendung die passende Hochstromlösung in Zusammenarbeit mit Wirelaid 76 A Delta T von 43K Combi Board 100 A Delta T von 31K Inlay Board 150 A Delta T von RT von 27C Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 15

16 Welche Lösung für meine Anwendung? Schweizer Electronic AG Sales & Marketing Weitergabe, Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 16

17 Zusammenfassung: Qualitative Übersicht an Lösungen für die Leistungselektronik Daumenwerte Beste Lösung für Ströme bis ca. 25 Ampere Thick Copper Kostengünstigste Lösung für Ströme >25 Ampere und wenig Netze Kostengünstigste Lösung für Ströme >25 Ampere und viele Netze Optimierte Lösung für maximale Entwärmung Optimierte Lösung für maximale Entwärmung und Stromtragfähigkeit Wirelaid Combi Board IMS Board Inlay Board Logik & Power (auf einer Ebene) Stromtragfähigkeit Kosten Entwärmungseigenschaften Miniaturisierung D Fähigkeit Wir finden das Optimum für Sie Design 2 Cost Study Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 17

18 Formel 1 erprobt! Ersatz von Kühlkörpern durch neue Entwärmungskonzepte Entwärmung der Baugruppe übers Gehäuse R th 3 Dickkupfer R th 1 R th 4 R th 2 R th Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 18

19 Wir beraten Sie gerne! Wärmemanagement Herr FleienrDesign design to 2 Cost cost Studie MOSFET Lot Thermal Dielektrikum Wärme- Microvias 100µm leitpaste Basiskupfer 1 mm Cu Kühlkörper, 2 mm Cu Rth1: Lot: 0,025 K/W (bei 80% Kontaktfläche) Rth2: Microvias: 0,208 K/W Rth3: Cu: 0,031 Rth4: Wärmeleitpaste: 0,18K/W Rth5: Kühlkörper: 0,0155 Rges: Rth1+ Rth2+ Rth3+ Rth4+ Rth5 = ~0,46 K/W dt= Rth * P = 0,47 K/W * 130W = 60K Impedanzen BGA- Design Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 19

20 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Besuchen Sie uns auf Schweizer Electronic AG SE/ SM Weitergabe und Veröffentlichung nur mit Zustimmung der Schweizer Electronic AG Seite 20