Embedded-Component-Packaging-Technologie Gehäuse für Hochvolt-GaN-Leistungstransistoren

Das GaNPX-Package stellt eine Embedded-Gehäusetechnologie sehr nahe am Chipscale-Level dar
Das GaNPX-Package stellt eine Embedded-Gehäusetechnologie sehr nahe am Chipscale-Level dar

Auf der diesjährigen PCIM in Nürnberg präsentiert GaN Systems Inc. seine leistungsfähigen Gallium Nitrid (GaN)-Leistungshalbleiter (Halle 9, Stand 511). Die Leistungsbauelemente integrieren einen GaN-Leistungstransistor in einem GaNPX-Package, das die ECP-Technologie von AT&S nutzt.

Die Herausforderung bei kommenden Stromversorgungs-Generationen besteht darin, nicht nur den Wirkungsgrad, sondern auch die Leistungsdichte zu erhöhen. Nachdem Silizium-basierte Lösungen langsam an ihre Grenzen kommen, verspricht der Einsatz von GaN mit einem geringen Durchgangswiderstand, den ausgezeichneten Schnellschalt-Eigenschaften und den vernachlässigbaren Einschalt-Verlusten (Reverse-Recovery-Verluste) eine effizientere Leistungsumwandlung, mit einem höheren Wirkungsgrad und höherer Leistungsdichte ohne zusätzliche Verluste. GaN Systems, ein Pionier der GaN-Technologie, konnte in enger Zusammenarbeit mit AT&S sowohl die Abmessungen als auch die Kosten für diese neuen Bauelemente reduzieren. Das zuverlässige und platzsparende Packaging trägt wesentlich zur schnellen Adaptierung von GaN durch Designer und Systementwickler bei. 

„Ähnlich wie sich MEMS und Integrierte Passive Komponenten aus Standard-Halbleiter-Prozessen entwickelten, basiert ECP von AT&S auf bewährten Techniken, um eine neue Packaging-Klasse zu ermöglichen,” sagte Michael Lang, CEO des Geschäftsbereiches Advanced Packaging bei AT&S (Bild). „Wir bei AT&S Advanced Packaging haben das Ziel, unseren Kunden jeweils die bestmöglichen Lösungen zur Verfügung zu stellen, indem wir an vorderster Front im Bereich der Laminat-Chip-Einbettung tätig sind. Wir sind sehr stolz darauf, dass wir GaN Systems bei der Einwicklung ihrer leistungsfähigen GaN-Bauelemente unterstützen und so die schnelle Marktdurchdringung dieser neuen Technologie fördern konnten.”

Zu den wesentlichen Vorteilen von ECP gegenüber herkömmlichen IC-Gehäusen und der konventionellen Leiterplatten-Bestückung gehören die signifikante Miniaturisierung dank der höheren Integration sowie die verbesserte Zuverlässigkeit und das gute thermische Verhalten. Außerdem ermöglicht ECP eine integrierte EMI-Schirmung und unterstützt die Anpassung unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten (CTE, Coefficients of Thermal Expansion) für eine schnelle Systemintegration.

Das GaNPX-Package stellt eine Embedded-Gehäusetechnologie sehr nahe am Chipscale-Level dar, die eine hohe Stromdichte, einen geringen Querschnitt, ein optimiertes thermisches Verhalten sowie eine sehr geringe Induktivität ohne Wirebond-Verbindungen bietet.

Das von GaN Systems angebotene Produkt-Portfolio beinhaltet 100-V- und 650-V-Bausteine mit Top-Side- und Bottom-Side-Kühlung. Die GaN-Leistungstransistoren können Ströme bis zu 90 A handhaben, bei Durchgangswiderständen Rds(on) bis auf ein Minimum von 7 MilliOhm.