In Fahrzeugen mit Hybrid-Antrieb werden Verbrennungsmotoren auf engem Raum mit den Umrichtern für die Elektromotoren betrieben. Die Umgebungstemperaturen im Motorraum erreichen an einigen Stellen Werte von über 100°C, womit nicht die besten Bedingungen für den Einsatz von Elektronik gegeben sind. Gleichzeitig erzeugen die Umrichter selbst Abwärme in Größenordnungen, die nur über Wasserkühlung abgeführt werden können. Hierfür bietet sich der Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors an, der aber ebenfalls Temperaturen über 100°C aufweist.
Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Fraunhofer IZM mit der Entwicklung von Aufbau- und Verbindungstechniken für eine doppelseitige Kühlung von Leistungshalbleitern, die eine deutlich bessere Ausnutzung des Siliziums erlaubt. Durch zwei annähernd identische Wärmepfade auf der Ober- und Unterseite des Chips kann nahezu die doppelte Wärmemenge abgeführt werden und erheblich mehr Strom von jedem Halbleiter geschaltet werden. Bei dem vom Fraunhofer IZM vorangetriebenen Konzept werden die Halbleiter zwischen zwei DCBs gelötet, wobei zunächst ein Brückenzweig (zwei IGBTs und zwei Dioden) in einem Sandwich realisiert wurde. Die Wasserkühlung erfolgt direkt auf der Rückseite der DCBs, um jeden weiteren thermischen Widerstand zu vermeiden.
In einem ersten Demonstrator wurde auf eine Strukturierung der DCB-Rückseite verzichtet und stattdessen das Kühlwasser über eine Mäanderstruktur an den DCBs vorbeigeführt (entsprechend dem Shower-Power-Prinzip der Firma Danfoss). Der Verzicht auf eine Bodenplatte wird möglich, da das Wasser von beiden Seiten auf das Sandwich drückt und damit keine Durchbiegung der DCBs erfolgt. Die mechanische Halterung und die Abdichtung des Kühlkanals erfolgen über Gummidichtungen, die zugleich für eine mechanische Entkopplung zwischen dem Halbleiter-Sandwich und dem Gehäuse sorgen. Distanzstücke nehmen dabei die Druckkräfte des Gehäuses auf.
Informationen zum Thema: http://www2.izm.fhg.de/... Weitere Technologien im Überblick: http://www.izm.fhg.de/...
Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Fraunhofer IZM mit der Entwicklung von Aufbau- und Verbindungstechniken für eine doppelseitige Kühlung von Leistungshalbleitern, die eine deutlich bessere Ausnutzung des Siliziums erlaubt. Durch zwei annähernd identische Wärmepfade auf der Ober- und Unterseite des Chips kann nahezu die doppelte Wärmemenge abgeführt werden und erheblich mehr Strom von jedem Halbleiter geschaltet werden. Bei dem vom Fraunhofer IZM vorangetriebenen Konzept werden die Halbleiter zwischen zwei DCBs gelötet, wobei zunächst ein Brückenzweig (zwei IGBTs und zwei Dioden) in einem Sandwich realisiert wurde. Die Wasserkühlung erfolgt direkt auf der Rückseite der DCBs, um jeden weiteren thermischen Widerstand zu vermeiden.
In einem ersten Demonstrator wurde auf eine Strukturierung der DCB-Rückseite verzichtet und stattdessen das Kühlwasser über eine Mäanderstruktur an den DCBs vorbeigeführt (entsprechend dem Shower-Power-Prinzip der Firma Danfoss). Der Verzicht auf eine Bodenplatte wird möglich, da das Wasser von beiden Seiten auf das Sandwich drückt und damit keine Durchbiegung der DCBs erfolgt. Die mechanische Halterung und die Abdichtung des Kühlkanals erfolgen über Gummidichtungen, die zugleich für eine mechanische Entkopplung zwischen dem Halbleiter-Sandwich und dem Gehäuse sorgen. Distanzstücke nehmen dabei die Druckkräfte des Gehäuses auf.
Informationen zum Thema: http://www2.izm.fhg.de/... Weitere Technologien im Überblick: http://www.izm.fhg.de/...
