Leistungsbausteine aus eigener Fertigung

Infineon setzt auf Chips für Mild-Hybride

12. März 2020, 13:02 Uhr | Ute Häußler

Infineon setzt auf die weitere Elektrifizierung des Autos und rechnet mit einem starken Wachstum von Mild-Hybriden. Mit neuen Varianten der 80-V- und 100-V-MOSFETs will der Halbleiterkonzern die Anforderungen von 48V-Systemen treffen. In Dresden wird dafür ein neuer Fertigungsprozess eingerichtet.

Infineon rechnet in den kommenden Jahren mit einem deutlichen Wachstum bei 48-V-Sytemen im Auto und erweitert daher sein Angebot an Leistungsbausteinen. Der Münchner Halbleiterhersteller bringt laut einer Pressemitteilung neue Gehäusevarianten seiner 80-V- und 100-V-MOSFETs mit OptiMOS-5-Technologie auf den Markt, um die unterschiedlichen Anforderungen der automobilen 48-V-Anwendungen passgenau zu bedienen. Auf den zu erwartenden Nachfrageanstiueg richtet sich Infineon auch in der Chip-Herstellung ein: Im seinem Dresdner Werk hat der Chip-Lieferant einen neuen Fertigungsprozess eingerichtet und produziert die Halbleiter nun auf einer 300-Millimeter-Dünnwafer-Linie.

»Die Produktion von Modellen mit 48-V-Bordnetz und Mild-Hybrid-Antrieb dürfte sich Marktforschern zufolge zwischen 2020 und 2030 mehr als verzehnfachen, die Mehrheit aller Neuwagen wird weltweit mit einem teil- oder vollelektrischen Antrieb fahren,«

sagt Stephan Zizala, Vice President Automotive High Power bei Infineon.

Mild-Hybrid-Antriebe auf Basis eines 48-V-Bordnetzes sind für Automobilhersteller ein kostengünstiger Weg die CO²-Emissionen ihrer Flotten schnell zu verringern und die von der EU gesetzten Ausstoßziele zu erreichen sowie Strafzahlungen zu vermeiden. Ein 48V-Netz erlaubt unter anderem eine höhere Rekuperationsenergie gegenüber einem 12-V-System und kann die gewonnene Energie für eine elektrische Unterstützung des Verbrenners nutzen. Darüber hinaus bietet eine 48-V-Spannung Leistungs- und Effizienzvorteile bei Sicherheits- und Komfortfunktionen mit hoher Stromlast, etwa bei der Stabilitätskontrolle oder bei Klimakompressoren. Je nach Konfiguration des Antriebs und Anzahl der Nebenaggregate lassen sich mit einem Mild-Hybrid die CO 2-Emissionen gegenüber einem reinen Verbrenner um bis zu 15 Prozent reduzieren.

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Portfolio-Erweiterung an beiden Enden des Leistungsspektrums

Infineon hat verschiedene 80-V- und 100-V-MOSFETs in OptiMOS-5-Technologie mit sehr geringen, skalierbaren Durchlasswiderständen bis hinunter zu 1,2 mΩ in seinem Portfolio. Die Kern-Applikationen eines Mild-Hybrids, wie etwa der Starter-Generator, der Batterietrennschalter und die DC-DC-Wandler brauchen hohe Leistungsdichten. Genau dafür baut Infineon seine TOLx-Gehäusefamilie aus, welche auf dem TOLL-Produkt (TO-Leadless, 10 mm x 12 mm) für Kupfersubstrat-Leiterplatten und Ströme bis 300 A basiert

Mit dem gleichen Footprint steht auch das TOLG-Gehäuse (TO Leads Gullwing-Design) für isolierte Metall-Substrate (IMS) mit Aluminiumkern zur Verfügung. Da sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Aluminium unterscheiden, führt die Verwendung von IMS-Boards bei hohem thermo-mechanischen Stress zu einer erhöhten Belastung der Lötverbindungen zwischen Gehäuse und Leiterplatte. Um diese Belastung abzufedern, verfügt das TOLG-Gehäuse über Gullwing-Leitungen.

Top-Side-Kühlung steigert Leistung

Im nächsten Schritt wird Infineon die TOLx-Familie um ein nach Unternehmensangaben einzigartiges drittes Mitglied erweitern: das TOLT-Gehäuse (TO Leads Top-Side Cooling). Es ermöglicht die Wärmeableitung durch Top-Side-Kühlung über die Oberseite des Gehäuses statt über die Leiterplatte. Dadurch lässt sich die Leistung um mehr als 20 Prozent erhöhen und der Kühlaufwand auf der Platine reduzieren. Die Volumenfertigung von TOLT-Produkten soll 2021 in Dresden starten.

Neben der TOLx-Familie erweitert Infineon auch sein Gehäuse-Portfolio für den Einsatz in weniger leistungshungrigen Nebenaggregaten wie z.B. Lüftermotoren und Pumpen, die ebenfalls immer häufiger auf 48-V-Spannung umgestellt werden. Gänzlich neu verfügbar sind Varianten im kleinen S3O8-Gehäuse (3,3 mm x 3,3 mm) für niedrigere Ströme bis 40 A. Sie ergänzen Produkte mit dem etwas größeren SSO8-Gehäuse (5 mm x 6 mm) für Ströme bis 100 A, die Infineon seit kurzem im Portfolio hat.