В этом документе описывается использование встроенных технологий и развитие работ в области силовой электроники.В этой статье описано использование встроенных технологий изготовлегния печатных плат для различных областей применения. Основное внимание в рамках представленного европейского проекта EmPower уделяется приложениям силовой электроники. Здесь представляют интерес три различных уровня мощности таких устройств:
- Однокристальные корпуса мощностью 50 Вт с быстродействующими выпрямительными диодами.
- Модули питания мощностью 500 Вт для электрических велосипедов.
- Силовые модули мощностью 50 кВт для HEV и EV.
Все три области применения основаны на схожей концепции, которая называется встроенным силовым ядром. Для модулей более высокой мощности требуется дополнительное управление температурой. Здесь выбрана конструкция подложек IMS и силового ядра. Такая конструкция обеспечивает двухстороннее охлаждение, а также электрическую изоляцию модуля от охладителя. Соединение между силовым сердечником и подложками IMS осуществляется путем спекания Ag при низкой температуре и низком давлении.
Все три области применения описаны достаточно подробно. Помимо производства силового сердечника, в работе представлен процесс спекания межсоединений Power Core/IMS, микроскопические особенности спеченных интерфейсов и боковое заполнение зазора спекания эпоксидными препрегами.
Для модулей мощностью 500 Вт, изготовленных с использованием этого подхода, подробно рассмотрены результаты испытаний на оплавление припоя и циклическое выключение активной мощности.
Дополнительно описана разработка модуля мощностью 50 кВт.
Выводы
Представленная работа в рамках проекта EmPower демонстрирует продолжающуюся разработку новой концепции технологии встраиваемых кристаллов для силовых электронных пакетов и модулей. Подробно описана работа по разработке всех трех различных адресных классов мощности.
Для корпуса диода Шоттки мощностью 50 Вт был разработан и успешно применен новый технологический процесс для создания полностью симметричных корпусов с одним кристаллом. Первые испытания на надежность доказывают надежность разработанной технологии.
Для модулей мощностью 500 Вт и 50 кВт основное внимание уделяется технологии спекания, которая применяется для окончательной доработки модуля, что позволяет улучшить управление температурным режимом, предоставляя возможность двустороннего охлаждения и реализуя сильноточные соединения с модулем.
Для всех трех областей применения были реализованы или проводятся функциональные испытания автомобилей. Ко всем демонстраторам будет применена полная оценка надежности, чтобы продемонстрировать надежность разработанных технологий.
Авторы:
Lars Boettcher, Stefan Karaszkiewicz, Andreas Ostmann
Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration (IZM)
Dionysios Manessis
Technical University of Berlin, Germany
- Надежность оловянно-свинцового припоя по сравнению с бессвинцовым припоем
- CTE и проблемы с надежностью паяных соединений
- Охрупчивание золота в паяных соединениях
Первоначально опубликовано в Протоколах МПК (The IPC Proceedings)