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Siliziumkarbid / Power-Module

Cree stellt SiC-Modul-Plattform WolfPACK vor

11. Januar 2021, 17:42 Uhr   |  Ralf Higgelke

Cree stellt SiC-Modul-Plattform WolfPACK vor
© Wolfspeed

Ohne Baseplate kommen die neuen Power-Module des SiC-Pioniers Wolfspeed (Cree) aus.

Mit WolfPACK möchte Cree die Portfoliolücke zwischen diskreten SiC-MOSFETs und High-Performance-Modulen schließen. Zielanwendungen der 1200-V-Module ohne Baseplate sind das Schnellladen von Elektrofahrzeugen, regenerative Energien und die Energiespeicherung.

Power-Module können Schaltungen kompakt halten, indem sie unnötige Gehäuse und/oder Verbindungen vermeiden, das thermische Management und damit die Leistungsfähigkeit gängiger Topologien verbessern und eine schnellere Implementierung ermöglichen. Obwohl sie bereits als vielseitige Gehäuse auf dem Leistungselektronikmarkt etabliert sind, beginnen die Module ohne Baseplate nun, die zahlreichen Vorteile in Verbindung mit Siliziumkarbid (SiC) auszuschöpfen. Diese Kombination einzelner etablierter Lösungen dürfte den Anforderungen der Entwicklungsingenieure sehr entgegenkommen, da SiC kleinere Abmessungen zulässt und die Systemkosten verkleinert, ohne Abstriche bei Wirkungsgrad und Leistungsfähigkeit zu machen.

Um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden, bringt Wolfspeed, ein Tochterunternehmen von Cree, das WolfPACK auf den Markt. Dabei handelt es sich um ein Portfolio neuer Power-Module, das die Vorteile von SiC mit den neuesten Aufbau- und Verbindungstechniken in einer kompakten Lösung kombiniert. Nach Angaben des Unternehmens stellen sie im Vergleich zu verschiedenen diskreten, nicht-diskreten und anderen auf dem Markt erhältlichen Modulen ein Maximum an Leistung pro Grundfläche bereit. Das WolfPACK hat keine Baseplate, wodurch es leicht ist und im Vergleich zu herkömmlichen leistungsstarken Modulen mit Baseplate eine viel kleinere Grundfläche hat.

Wolfspeed WolfPACK

Es wird in Halbbrücken- und Six-Pack-Konfigurationen angeboten, den beiden gängigsten Konfigurationen in verschiedenen Schaltungsdesigns. Dies bietet dem Entwickler eine größere Flexibilität und Skalierbarkeit, da sie anwendungsspezifische Pinbelegungen aufweisen, die auf der internen Anordnung der MOSFETs basieren, wie z. B. Halbbrücken-, Vollbrücken-, Sixpack- und Buck/Boost-Konfigurationen. Verfügbar sind derzeit vier Produkte mit einer Sperrspannung von 1200 V und Lastströmen zwischen 40 A und 105 A.

Vorteile durch Weglassen der Baseplate

Anders als die meisten anderen hochstromfähigen Module enthält die Unterseite des WolfPACK keine Baseplate. Stattdessen verwendet es ein Keramiksubstrat für ein elektrisch isoliertes Wärmeleitpad mit Montagelaschen aus Metall für eine durch Federkraft erzeugte Anbindung an den Kühlkörper. Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass der Druck gleichmäßig über die Unterseite des Moduls verteilt wird, um einen stabilen thermischen Kontakt mit dem Kühlkörper zu gewährleisten, wodurch eine feste und robuste mechanische Verbindung zwischen Kühlkörper, Modul und Leiterplatte entsteht. Dank der hohen Leistungsdichte in einem kleinen Gehäuse ohne Baseplate, das durch die SiC-Technologie in Kombination mit einem kompakten Layout und sauberen, schnelleren Schaltvorgängen ermöglicht wird, können Entwickler die Größe um bis zu 25 Prozent reduzieren.

»Die Einführung von WolfPACK erweitert unser Produktspektrum, um einer Reihe von wachstumsstarken Branchen bei der Transformation zu helfen, da der globale Übergang von Silizium zu Siliziumkarbid immer schneller erfolgt«, sagte Jay Cameron, Senior Vice President und General Manager von Wolfspeed Power. »Die Maximierung der Leistungsdichte bei gleichzeitiger Minimierung der Designkomplexität ist von entscheidender Bedeutung für Ingenieure, die im mittleren Leistungsbereich arbeiten, und die neuen Module vereinfachen die Layouts, um zur beschleunigten Produktion von EV-Schnelllade- und Solar-Infrastrukturen beizutragen.«

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