Smart p² Pack Status update. Schramberg,

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Helga Hedwig Krause
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1 Smart p² Pack Status update Schramberg,

2 Automotive Trends und wie LP diese unterstützen Weniger Kraftstoff & CO2 Elektrifizierung, Downsizing und neue Antriebsstrang Konzepte: Hybrid, EV, Brennstoffzelle Mehr Komfort & Sicherheit LED Scheinwerfer 3.6l Diesel 4.0l Benzin CO2: 95 g/km /100 km in 2020 Autonomes Fahren: mit Radar- & Kamerasystemen Kostenreduktion Keramikersatz von DCB LTCC Connected Car Source: Internet Schweizer Electronic AG SE/SM Circulation and Publication subject to prior approval by Schweizer Electronic AG Page 2

3 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 3

4 Gemeinsame Demonstratoren mit 48V Motor Drive Smart Battery Switch 48/12V DC/DC Power Combi Board Inlay Board Heavy Copper T² Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 4

5 Power Roadmap: höhere Ströme, - Temperaturen und - Integration Higher Currents Higher Temperatures (HELP Project) Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 5

6 Embedding Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 6

SCHWEIZER Klassifizierung von Embedding Technologien mit LP-Prozessen

z.b. µ² Pack System in PCB Logic Embedding (horizontaler Stromfluss, >

i² Board Power Embedding (vertikaler Stromfluss, < Blade von Infineon

passiven Bauelementen Standalone oder in Kombination mit aktiven

7 SCHWEIZER Klassifizierung von Embedding Technologien mit LP-Prozessen System in Package Logic Embedding (horizontaler Stromfluss, > I/O count) z.b. µ² Pack System in PCB Logic Embedding (horizontaler Stromfluss, > I/O count) z.b. i² Board Power Embedding (vertikaler Stromfluss, < I/O count) z.b. Blade von Infineon Power Embedding (vertikaler Stromfluss, < I/O count) z.b. p² Pack + Embedding von passiven Bauelementen Standalone oder in Kombination mit aktiven Bauelementen/ Halbleitern Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 7

Embedding z.b. für HF Boards für Module & Halbleiter Gehäuse i² Board = integrated interposer Board p² Pack = power PCB

8 Unsere Embedding Lösungen Embedding Ziele: 1) Miniaturisierung (x, y, z) 3) Aktiver IP Schutz 2) Performance Verbesserung 4) Potential zur Systemkosten-Reduktion April 15 i² Board, p² Pack, Cavity Board, µ² Pack für Logik Embedding für Power Embedding z.b. für HF Boards für Module & Halbleiter Gehäuse i² Board = integrated interposer Board p² Pack = power PCB Pack - µ² Pack = µ thin µ pitch Pack Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 8

9 p² Pack - the Drives Solution! In In Entwicklung Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 9

Smart p² Pack - der Aufbau Schritt 4: Einbetten des Leistungsteils (p² Pack) in die Logikleiterplatte anschließend bestücken mit Bauelementen Schritt 3: Weiterverarbeitung

b: MOSFET, IGBTS, SiC, GaN Schritt 2: Laminieren mit isolierter Bodenplatte Explosionszeichnung Logiklage ( mehrlagig möglich) Cu gefüllte Vias als Bonddraht Ersatz p²

10 Smart p² Pack - der Aufbau Schritt 4: Einbetten des Leistungsteils (p² Pack) in die Logikleiterplatte anschließend bestücken mit Bauelementen Schritt 3: Weiterverarbeitung der Umverdrahtungsebene, Bonddrahtersatz im Cu gefüllten Vias Schritt 2: Laminieren mit 2ter Umverdrahtungsebene Schritt 1: Cu Leadframe mit integrierten Bauelementen z.b: MOSFET, IGBTS, SiC, GaN Schritt 2: Laminieren mit isolierter Bodenplatte Explosionszeichnung Logiklage ( mehrlagig möglich) Cu gefüllte Vias als Bonddraht Ersatz p² Pack (Leistung) Beispiel mit MOSFET Chip Smart p² Pack (Logik + Leistung) Schliff Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 10

+ - Mögliche AVT für ein Smart p² Pack E -

11 + - Mögliche AVT für ein Smart p² Pack E - Motor Smart p² p² Inside Pack Pack z.b. Press Fit Shunt U V Gate driver W DC Link + - µc + - Bus + - z.b. Löten Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 11

integrierten Leistungsbauelementen von In Kooperation mit der 13.04.

12 p² Pack - die Demonstratoren Smart p² Pack für 40 KW Direct Drive emotor mit integrierten Leistungsbauelementen von Smart p² Pack für 50 KW Umrichter mit integrierten Leistungsbauelementen von In Kooperation mit der Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 12

light Die Attach Option p² Pack DSV Double Sided Vias 13.04.

13 p² Pack - Application Specific Solutions High Current Fast Switching Form Factor Smart p² Pack Power & Logic in One PCB p² Pack Power & Logic light Die Attach Option p² Pack DSV Double Sided Vias Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 13

14 Embedding mit unserem Partner Halbleiter und Leiterplatten Synergien machen den Unterschied HL Anlieferung & Vorderseiten Metallisierung Halbleiter Test Die Attach - Diffusionslöten - Silber-Sintern - Gemeinsame Qualifikation Halbleiter in LP-Package z.b. HAST, TC, HTS, IOL, w/ Partner Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 14

15 Verlustleistung [W] Smart p² Pack - die Vorteile Niederinduktiver Aufbau, ermöglicht evtl. Einsatz geringerer Spannungsklassen Besserer Rth als Keramik (JA) durch bessere Ableitung der Verlustleistung Verbesserte elektrische Eigenschaften Weniger statische Verluste Weniger dynamische Verluste Verbesserte Schalteigenschaften Robusteres Design im Vergleich zu Keramik Leichter und kleinerer Formfaktor Vergleich einer konventionellen Lösung mit dem p2 Pack ,6 24,7 conventional setup 24% weniger Wärme 8,4 19,8 p2 Pack switching losses conduction losses Verbesserte EMV Eigenschaften Leistungs-Vorteile durch Logik Integration und kürzere Signalwege und neue AVT Systemkosten applikationsabhängig geringer Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 15

von Wasser zu Luftkühlung oder Luftkühlung

16 Potential und Vorteile für zukünftige Anwendungen Weniger Verluste Höchsttemperatur Substrate z.b. von Wasser zu Luftkühlung oder Luftkühlung zu keiner Kühlung Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 16

17 Applikationen p² Pack Industrialisierungs-Roadmap Hochvolt Anwendungen Motivation Niedervolt- Anwendungen inkl. wide band gap HL AC/DC Hohe Ströme - Schnelles Schalten - Formfaktor DC/DC Zeit Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 17

Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Besuchen Sie uns auf www.mehralsleiterplatten.de 13.04.

18 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Besuchen Sie uns auf Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 18

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