Hallo! Ich habe vor die Dies von 600V IGBT und SiC Dioden direkt auf Kupfer bonden zu lassen. Es geht um einen sehr Leistungsstarken DC/DC Wandler mit höchster Leistungsdichte. Ein Aufbau aus üblichen IGBT Modulen ist viel zu groß und induktiv. Auch Kondensatoren(Folie/Keramik) sollen so noch niederinduktiver angebunden werden. Der ganze Spass ist ja nichts neues und für Laserdioden/Dioden schon lange stand der Technik. Seit dem E-Car Hype sowieso. Die Frage ist ob jemand weitere Firmen aus dem asiatischen Raum kennt, welche das know-how dazu haben. Den Grund kann man sich denken (leider).
@ Fralla (Gast) >Ich habe vor die Dies von 600V IGBT und SiC Dioden direkt auf Kupfer >bonden zu lassen. Es geht um einen sehr Leistungsstarken DC/DC Wandler >mit höchster Leistungsdichte. Klingt spannend. >noch niederinduktiver angebunden werden. Der ganze Spass ist ja nichts >neues und für Laserdioden/Dioden schon lange stand der Technik. Wird dort aber nicht meistens auf einen verkupferten Al2O3 Träger gelötet, der dann erst auf einen Kupferplatte geht? Wegen der Isolation? >Die Frage ist ob jemand weitere Firmen aus dem asiatischen Raum kennt, >welche das know-how dazu haben. Den Grund kann man sich denken (leider). Du willst also auch zum einfachen Know How Transfer in den asiatischen Raum beitragen und Aufbauhilfe leisten? Ach ne, Cheffe kann mal nicht wieder billig genug sein . . . Mein Beileid. MFG Falk
Fralla schrieb: > Die Frage ist ob jemand weitere Firmen aus dem asiatischen Raum kennt, Was meinst du mit "weiteren" Firmen? Welche hast du denn schon abgeklappert? Ich würde mal bei Microsemi anfragen; die sind relativ flexibel, speziell auch bei kleinen Stückzahlen.
Silizium direkt auf Kupfer löten/bonden ??? Da die Wärmeausdehnung von Si und Cu sehr verschieden ist, geht das auf Dauer nicht gut, der Chip löst sich mit der Zeit durch die Wärmedehnung. Gerade das machte den Unterschied zwischen einem billigen und einem teuren 2N3055 aus: Der billige war nicht wechsellastfähig: In einem Netzteil oder einem Ladegerät konnte man den billigen einsetzen, in einem NF-Verstärker blieb die Lebensdauer gering: da löste sich mit der Zeit der Chip, die Wärmeabfuhr fehlte und der Chip überhitzte. Beim teuren 2N3055 sorgen Zwischenschichten zwischen Boden und Chip für den Ausgleich der unterschiedlichen Dehnung.
>Silizium direkt auf Kupfer löten/bonden ???
Nein - hier ist von SiC die Rede. Ist zwar auch nicht unbedingt
unkritischer, wollte aber mal was zur Exaktheit beitragen.
tut mir leid, das C von SiC habe ich überlesen. -beim C mach ich das eigentlich immer gerne ;-)
>Du willst also auch zum einfachen Know How Transfer in den asiatischen >Raum beitragen und Aufbauhilfe leisten? >Ach ne, Cheffe kann mal nicht wieder billig genug sein . . . >Mein Beileid. Ich finde es auch traurig, dass es so weit kommt. Nur mit überlegener Effizienz und Leistungsdichte alleine ist man nicht der Erste beim Kunde wenn man deutlich teurer ist. Und die Konkurenz aus Fernost ist einfach da, heutzutage auch in diesem "Highend"-Bereich. Auch wenn man die Entwicklung dieses Geräts leite, die Kostenvorgaben kommen von "oben". Was auffällt ist, dass man selbst im Militärbereich nicht mehr zu abartige Preisen (mit entprechenden Gewinn-Margins)verschärbeln kann, scheint als "sparen" auch diese. >>Wird dort aber nicht meistens auf einen verkupferten Al2O3 Träger >gelötet, der dann erst auf einen Kupferplatte geht? Wegen der Isolation? Ja unter anderem auch wenn die Isolation gefordert ist. >Ich würde mal bei Microsemi anfragen; die sind relativ flexibel, >speziell auch bei kleinen Stückzahlen. Ja von denen beziehe ich Teile der Dies. Doch es sollen verschiedene Hersteller auch aus 2nd Source Gründen gebondet werden. Das ist etwas problematisch. >Was meinst du mit "weiteren" Firmen? Welche hast du denn schon >abgeklappert? Ich hab das meinstens die Halbleiterhertsteller selbst machen lassen. Und unter anderem mit Curamik und Nordson zusammengearbeitet. Aber jetzt sollen wie gesagt alle Leistungshalbleiter (verschiedener Hersteller) direkt auf das Kühlmodul aus Kupfer gebondet (Teilweise mit Keramikisolation) werden. >Da die Wärmeausdehnung von Si und Cu sehr verschieden ist, geht das auf >Dauer nicht gut, der Chip löst sich mit der Zeit durch die Wärmedehnung. Da mache ich mir vom Prinzip her keine Sorgen, denn solche Kühlkonzepte sind bereits im Einsatz, auch mit hohen Temperaturdifferenzen und Abgeöste Chips sind nicht das Problem. Aber du hast recht, es ist ein Punkt den der vermeintlich günstigere Anbieter auch beherschen muss. MFG Fralla
Hallo Fralla, Klingt super interessant. In was für einen U/I/Pout -Bereich bewegst Du dich da?
>Klingt super interessant. In was für einen U/I/Pout -Bereich bewegst Du >dich da? Eingangsspannung ist 220V bis Vout-25V, Ausgangsspannung 390V bis 580V. Leistung ist noch nicht genau festgelegt da noch an der Systemspec gearbeitet wird. Je nach Redundanzkonzept (Anzahl der paralleln Geräten) wird die Maximalleistung BEI 115kW oder 150kW liegen mit enprechendem Powerderating. (Maximalströme von 390A bzw 300A). Kann sich noch etwas ändern, aber klar ist, dass mit fertigen IGBT-Modulen (den Ziegelsteinen) das Teil viel, viel zu groß wird. Leistungsdichte wird bei ca >=30kW/dm³ liegen müssen, aber mit sämtlichen EMI Filtern. Daher das spezifischen Bonden eizelner Dies. Möglicherweis muss der Fertingungsprozess nach MIL-I-452088A Standard qualifiziert sein, dann bleibt nicht viel bzw keine Auswahl (in Fernost). Hoffentlich, ist dies nicht notwendig. MFG
Ist ja Wahnsinn, 150kW oder 115kW ist die Leistung pro Gerät? Welche Toplologie? Schaltfrequenz? Schon festgelegt?
Klingt nach einen Umrichter für Straßenbahnen :-) Die Kompaktheit würde ich jetzt dadurch erklären, dass das Teil mal in einen Kasten am Straßenrand muss (Nur so ne Idee).
>Ist ja Wahnsinn, 150kW oder 115kW ist die Leistung pro Gerät? Welche >Toplologie? Schaltfrequenz? Schon festgelegt? Nein noch nicht genau, es wird aber auf ein Multiphasendesign hinauslaufen. Der Bidirektionale Leistungsfluß schließt so mache resonante Topologie aus. Also entweder eine IGBT Halbbrücke in Resoanzwandlertopologie welche low,vcesat IGBTs verwendet dafür aber ZVS/ZCS geschaltet wird. Würde weniger Phasen (4 bis 8), jedoch hochstrom Resonanzkondensatoren. Oder mit schnellen IGBTs und vielen Phasen (8-14) jedoch keine Vollresonante kommutierung (kein volles ZCS). Frequenz in jedeam Fall >100kHz. Hohe Leistungsdichte verlangt hohen Wirkungsgrad, aber die Topologie mit höchstem Wirkungsgrad hat nicht unbedingt die höchste Leistungsgdichte. Wird auf eine komplete Modelierung des Wandlers hinauslaufen und dann Frequenz und Phasenanzahl varieren, viele Prototypen, viel Testen, etc. Wäre die Leistungsdichte nicht hoch, würde es ein einfaches 650V/300A IGBT-Sixpack @20kHz tun, gibts zu hauf. >Klingt nach einen Umrichter für Straßenbahnen :-) Ist ein Bidirektinaler DC/DC Wandler. Für Straßenbahn viel zu schwach das Teil und auch die Surgefestigkeit wäre zu schwach mit 600V/650V IGBTs. >Die Kompaktheit würde ich jetzt dadurch erklären, dass das Teil mal in >einen Kasten am Straßenrand muss (Nur so ne Idee). Lustige Idee, aber wenn das so wäre sollte man es Geheimhalten, heutzutage wird das Teil gestohlen (zusammen mit den Kupferkabeln).. MFG
Fralla schrieb: > Ich finde es auch traurig, dass es so weit kommt. Nur mit überlegener > Effizienz und Leistungsdichte alleine ist man nicht der Erste beim Kunde > wenn man deutlich teurer ist. Und die Konkurenz aus Fernost ist einfach > da, heutzutage auch in diesem "Highend"-Bereich. Ich wüsste nicht, wo die Asiaten in diesem Bereich einen deutlichen Vorsprung hätten. Die deutschen Firmen können gerade in dem High-Tech-Bereich sehr gut mithalten. Jens G. schrieb: > Nein - hier ist von SiC die Rede. Ist zwar auch nicht unbedingt > unkritischer, wollte aber mal was zur Exaktheit beitragen. Es geht um beides, Si-IGBT mit SiC-Dioden. Fralla schrieb: > Ich habe vor die Dies von 600V IGBT und SiC Dioden direkt auf Kupfer > bonden zu lassen. Frag in drei Jahren nochmal. Die Technologie ist noch nicht soweit. Fralla schrieb: > Kann sich noch etwas > ändern, aber klar ist, dass mit fertigen IGBT-Modulen (den > Ziegelsteinen) das Teil viel, viel zu groß wird. Leistungsdichte wird > bei ca >=30kW/dm³ liegen müssen, aber mit sämtlichen EMI Filtern. Habt ihr beim Stellen der Anforderungen überhaupt darüber nachgedacht, inwieweit das technisch realisierbar ist?
Mache doch die Wärmeabfuhr gleich komplett aus SiC. Das Zeug leitet die Wärme ja wie Cu ;-)
Mine Fields schrieb: > Habt ihr beim Stellen der Anforderungen überhaupt darüber nachgedacht, > inwieweit das technisch realisierbar ist? Dafür sind die Cheffes nicht zuständig, die legen nur erstmal fest was die Inschinöre machen sollen. (Verd... noch eins, China und ähnlich klingendes begegnet ein ja wirklich auf Schritt und Tritt) Und wenn die das dann nicht hinkriegen muss halt auch mal das Ohmsche Gesetz passend novelliert werden - ist ja schließlich schon alt genug. Dafür haben wir ja unsere Politticker (oder so) ;-))
>Frag in drei Jahren nochmal. Die Technologie ist noch nicht soweit. Ist schon seit Jahren stand der Technik. Ach beidseitige Die kühlung direkt mittels Cu. Siehe Inverter von E-Cars/Hybriden, besonders die japanischen, zb is-6000. Auch viele US-Halbleiterfirmen bieten das Kundenspeziefische bonden an. In 3 Jahren ist das GaN-Hochvolt-Zeitalter möglicherweise da, die Entwicklung ist extrem Angelaufen. >Es geht um beides, Si-IGBT mit SiC-Dioden. richtig. >Habt ihr beim Stellen der Anforderungen überhaupt darüber nachgedacht, >inwieweit das technisch realisierbar ist? Ist eine externe Anforderung. Die Orientierung an früheren Leistungsdichten von existierenden Geräten zeigt, dass es mit den heutigen IGBTs/SiCs, welche in den letzten drei Jahren enorme Fortschritte gemacht haben, möglich sein könnte. Wenn nicht, müssen die Anforderungen zurückgeschraubt werden, dann bleibt dem Kunde nichts anderes übrig. Aber die Latte wird gern am Anfang überhoch gelegt um Druck zu machen. >Ich wüsste nicht, wo die Asiaten in diesem Bereich einen deutlichen >Vorsprung hätten. Die deutschen Firmen können gerade in dem >High-Tech-Bereich sehr gut mithalten. Mithalten reicht nicht. Muss auch billig sein oder Technologisch deutlich vorne sein. Und das fördern wir im Moment nicht (anderes Thema) Diese Technologie beherrschen die Amis, Europäer, Japan, Koreaner, welche nicht "billig" sind. Es geht mir nicht darum, die Kosten aus Eigeninteresse zu drücken, ich verdiene dann auch nicht viel mehr (andere natürlich schon, es nicht die Bestimmung des Ingenieurs). Möglicherweise wird das Teil dann von jemand anders (nicht Europa) entwickelt (gebaut wirds sowiso woanders), der an den Prozess billiger rankommt. Wenn es nicht billiger geht, was mir lieber wäre, dann kochen alle mit dem gleichen Wasser. Deshalb der Thread. Mir ist auch klar, dass dies nicht jeder seine Quellen rausplaudern wird, wenn er damit gut Gewinn macht. MFG Fralla
>Vielleicht POWEREX
Die verdrehen nur ihre Module. Außerdem sind sie technologisch hinten,
sowohl kleine schnelle IGBTs im Bereich <100A betrifft hinten und damit
unbrauchbar.
Die typischen Hersteller für große IGBTs hab ich durch, haben fast alle
ein Problem (wollen nicht) auch Dies von Fremdherstellern zu bonden. Und
2nd Source ist für alle Halbleiter Bedingung.
MFG Fralla
Fralla schrieb: > Ist schon seit Jahren stand der Technik. Ach beidseitige Die kühlung > direkt mittels Cu. Siehe Inverter von E-Cars/Hybriden, besonders die > japanischen, zb is-6000. Auch viele US-Halbleiterfirmen bieten das > Kundenspeziefische bonden an. In 3 Jahren ist das GaN-Hochvolt-Zeitalter > möglicherweise da, die Entwicklung ist extrem Angelaufen. Möglich ist vieles. Ob es zuverlässig ist, steht auf einem anderen Blatt. Ein Hybridantrieb bekommt schließlich auch nicht wirklich viele Betriebsstunden zusammen. Fralla schrieb: > Die Orientierung an früheren > Leistungsdichten von existierenden Geräten zeigt, dass es mit den > heutigen IGBTs/SiCs, welche in den letzten drei Jahren enorme > Fortschritte gemacht haben, möglich sein könnte. In den letzten Jahren hat sich nicht viel wesentliches getan. Besonders bei IGBT nicht. SiC wird natürlich interessanter, aber dann brauchst du auch kein kupferbonden mehr.
Frag doch mal bei den Herstellern von IMS-Substraten (z.B. Bergquist), die machen doch auch Werbung mit "Direct Die Attach": http://www.bergquistcompany.com/pdfs/techLibrary/tclad_2011_assemblyrecommend.pdf
Hallo Fralla, versuche es mal bei Vincotech. Habe mich mit denen auf der PCIM mal unterhalten. Die bonden auch im Kundenauftrag. http://www.vincotech.com/ David
David schrieb: >versuche es mal bei Vincotech. Habe mich mit denen auf der PCIM mal >unterhalten. Die bonden auch im Kundenauftrag. Ja die kenn ich, sind sehr gut. Die waren an dem 25kW/dm³ Gerät beteiligt, und es hält. Trozdem vieln Dank für den Hinweis! Mine Fields schrieb: >In den letzten Jahren hat sich nicht viel wesentliches getan. Besonders >bei IGBT nicht. Es hat nicht so einen Sprung wie bei SiC gegeben. Aber die Restspannungen der langsamen Trench-Field IGBTs sind gesunken. Die NPTs haben weniger Schaltverluste. Keine riesen Sprünge aber dies erlaubt einfach etwas höhere Leistungsdichten. >SiC wird natürlich interessanter, aber dann brauchst du auch kein >kupferbonden mehr. Stimmt nicht, SiC wird und kann genauso Cu gebondet werden. In meinem Fall ist auch unbedingt notwendig. Denn wo sollen die Dioden sonst hin? Mine Fields schrieb: >Möglich ist vieles. Ob es zuverlässig ist, steht auf einem anderen >Blatt. Richtig. Es gibt Erfahrung von früheren Geräten. Dauerlast ist sehr gesund. Hartes Temperaturcycling brachte die meisten Ausfälle beim Testen. >Ein Hybridantrieb bekommt schließlich auch nicht wirklich viele >Betriebsstunden zusammen. Das nicht, aber manchmal doch hohe Temperaturcycles. Trotzdem werden für dieses Projekt unfangreiche ALTs und HALTs notwendig sein. Die Frage ist nicht ob es möglich ist oder Sinnvoll ist, sondern welche Anbieter es gibt um an den Prozess günstiger ranzukommen. >Frag doch mal bei den Herstellern von IMS-Substraten (z.B. Bergquist), >die machen doch auch Werbung mit "Direct Die Attach": >http://www.bergquistcompany.com/pdfs/techLibrary/t... Danke Johannes! Werd mal fragen ob die auch auf Cu können und Erfahrung mit größerer Leistungselektronik haben. Und natürlich was sie dafür wollen und wie es mit MIL-I-452088A aussieht. MFG Fralla
Fralla schrieb: > Stimmt nicht, SiC wird und kann genauso Cu gebondet werden. In meinem > Fall ist auch unbedingt notwendig. Denn wo sollen die Dioden sonst hin? Ich sehe immer noch keine Notwendigkeit für Kupfer. Mal davon abgesehen dass die Technik vom Bonden weggeht, weil es zu unzuverlässig ist. Und ich verstehe auch nicht, wieso die einstelligen nH, die ein modernes Modul hergeben, für dich zu hochinduktiv sein sollten. Fralla schrieb: > Richtig. Es gibt Erfahrung von früheren Geräten. Dauerlast ist sehr > gesund. Hartes Temperaturcycling brachte die meisten Ausfälle beim > Testen. Dauerlast ist nie ein Problem, die Lebensdauer von Leistungshalbleitern wird immer von den Chiptemperaturzyklen bestimmt. Fralla schrieb: > Das nicht, aber manchmal doch hohe Temperaturcycles. Trotzdem werden für > dieses Projekt unfangreiche ALTs und HALTs notwendig sein. > > Die Frage ist nicht ob es möglich ist oder Sinnvoll ist, sondern welche > Anbieter es gibt um an den Prozess günstiger ranzukommen. Das sagt immer noch nicht, wieviele Betriebsstunden notwendig sind. Bei Hybrid ist das größte Problem die hohe Ausgangstemperatur, weil die mit ihrem heißen Kühlwasser fahren. Temperaturzyklen sind jetzt nicht so wild und mit Auslegung auf 10k Vollastbetriebsstunden schon wartungsfrei (ich vermute dass sie eher für 5k ausgelegt werden). Ein Industrieantrieb muss viel mehr Temperaturzyklen aushalten (wegen Stillstandbetrieb) und mit 10k Betriebsstunden wäre ein Gerät unverkäuflich. Und ein Windkraftumrichter wird auf 20 Jahre ausgelegt mit entsprechend vielen Volllastbetriebsstunden (50k Minimum). Ich frage mich sowieso, wieso du du hier fragst, obwohl ein Profi ganz andere Informationsquellen hat. Das ganze sieht für mich stark nach Angeberei aus. Ich finde es auch etwas merkwürdig, dass man so etwas überhaupt zulässt, wenn es um die Entwicklung für Militäranwendungen geht.
Mine Fields schrieb: > Ich frage mich sowieso, wieso du du hier fragst, obwohl ein Profi ganz > andere Informationsquellen hat. Das ganze sieht für mich stark nach > Angeberei aus. Von Fralla habe ich hier schon jede Menge fundierter Beiträge gelesen, die alle absolut korrekt war. Jedenfalls diese, welche ich mit meinem Kenntnisstand bewerten konnte. Die Informationsdichte seiner Beiträge ist - im Gegensatz zu manch anderen hier - durchaus recht hoch.
>Gibts da was neues? Ja, Diskusion erübrigt. Es gibt einen Hersteller und dier ist Ausnahmslos vorgeben. Warum und wieso intersiert mich nicht (mehr). >Ich sehe immer noch keine Notwendigkeit für Kupfer. Mal davon abgesehen >dass die Technik vom Bonden weggeht, weil es zu unzuverlässig ist SiC Dioden werden noch alle wirde gebondet (Galdball). Aber das hat ja nichts mit der Befestigung des Dies auf Cu zu tun. Im Modul ists nicht anders. Ich will nicht mehrere Modulplatten und diese auf einer weiteren Platte befestigen, sonder eine einzige mit allen Dies, also ein wie ein "Custom-Modul" ohne Gehäuse. Daran ist nichts neu, gar nichst. >Und ich verstehe auch nicht, wieso die einstelligen nH, die ein modernes >Modul hergeben, für dich zu hochinduktiv sein sollten. Es geht um die Verbindung der Module untereinander und um das Volumen. MFG
Fralla schrieb: > SiC Dioden werden noch alle wirde gebondet (Galdball). Aber das hat ja > nichts mit der Befestigung des Dies auf Cu zu tun. Gut, also doch kein Kupferbonden, wovon du ursprüngliche gesprochen hast. Fralla schrieb: > Ich will nicht mehrere Modulplatten und diese auf einer weiteren > Platte befestigen, sonder eine einzige mit allen Dies, also ein wie ein > "Custom-Modul" ohne Gehäuse. Daran ist nichts neu, gar nichst. Ok, das ist Standardtechnologie, das kann natürlich jeder, auch die Asiaten.
>Ok, das ist Standardtechnologie, das kann natürlich jeder, auch die >Asiaten. Ja, jeder aber mehr oder zuverlässig.
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