Smart p² Pack Status update Schramberg, 13.04.2015
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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/SM Circulation and Publication subject to prior approval by Schweizer Electronic AG Page 2
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Gemeinsame Demonstratoren mit 48V Motor Drive Smart Battery Switch 48/12V DC/DC Power Combi Board Inlay Board Heavy Copper T² 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 4
Power Roadmap: höhere Ströme, - Temperaturen und - Integration Higher Currents Higher Temperatures (HELP Project) 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 5
Embedding 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 6
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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 7
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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 8
p² Pack - the Drives Solution! In In Entwicklung 13.04.2015 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 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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 10
+ - 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 + - - 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 11
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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 12
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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 13
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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 14
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 40 35 30 25 20 15 10 5 0 12,6 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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 15
Potential und Vorteile für zukünftige Anwendungen Weniger Verluste Höchsttemperatur Substrate z.b. von Wasser zu Luftkühlung oder Luftkühlung zu keiner Kühlung 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 16
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 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 17
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Besuchen Sie uns auf www.mehralsleiterplatten.de 13.04.2015 Schweizer Electronic AG SE/ DIN TGO Vertraulich Nur zur internen Verwendung Seite 18