Infineon

Verbesserte TCoB-Robustheit und thermische Leistung: OptiMOS-Gehäuse der TOLx-Familie

Anwendungen wie E-Scooter, E-Gabelstapler und andere leichte Elektrofahrzeuge (LEVs) sowie Akku-Werkzeuge und Batteriemanagementsysteme erfordern hohe Strombelastbarkeit, Robustheit und eine lange Lebensdauer. Die Infineon Technologies AG will Entwicklern von Stromversorgungssystemen daher mehr Auswahlmöglichkeiten bieten, um unterschiedliche Designanforderungen zu erfüllen und maximale Leistung auf kleinem Raum zu erreichen.

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Neben dem TO-Leadless-Gehäuse (TOLL) stellt Infineon zwei neue OptiMOS-Leistungs-MOSFET-Gehäuse der TOLx-Familie vor: das TOLG (TO-Leaded mit Gullwing-Anschlüssen) und das TOLT (TO-Leaded mit Top-Side-Kühlung). Insgesamt ermöglicht die TOLx-Familie einen sehr niedrigen R DS(on) und eine Strombelastbarkeit von über 300 A, wodurch die Systemeffizienz in Designs mit hoher Leistungsdichte verbessert wird.
Das TOLG-Gehäuse kombiniert die Eigenschaften von TOLL und D 2PAK 7-Pin-Gehäusen: Es bietet die gleiche elektrische Leistungsfähigkeit wie TOLL auf derselben Grundfläche von 10 x 11 mm 2, jedoch mit zusätzlicher Flexibilität, die mit der von D 2PAK 7-Pin vergleichbar ist. TOLG eignet sich besonders bei Designs mit Aluminium-isolierten Metallsubstrat (Al-IMS)-Platinen. Bei diesen Designs ist der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) höher als bei Kupfer-IMS- und FR4-Platten. Der WAK beschreibt die Ausdehnung eines Materials in Abhängigkeit von Temperaturänderungen.

Robust weil flexibel

Im Laufe der Zeit führen Temperaturwechsel auf der Leiterplatte (temperature cycling on board, TCoB) zu Rissen in der Lötstelle zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte. Mit der Flexibilität der Gullwing-Anschlüsse verfügt das TOLG über eine hervorragende Robustheit der Lötstelle und erhöht damit die Produktzuverlässigkeit in Anwendungen, in denen wiederholte Temperaturwechsel stattfinden. Das neue Gehäuse erreicht damit eine zweifach höhere TCoB-Leistung im Vergleich zur Anforderung des IPC-9701-Standards.

TOLT-Gehäuse für thermische Leistung optimiert 

Das Gehäuse ist mit umgedrehtem Lead-Frame konstruiert, um freiliegendes Metall auf der Oberseite zu positionieren. Zusätzlich enthält es mehrere Gullwing-Anschlüsse auf jeder Seite für hochstromführende Drain- und Source-Verbindungen. Durch den umgedrehten Lead-Frame wird die Wärme von der freiliegenden Metalloberseite durch das Isoliermaterial direkt zum Kühlkörper geleitet. Im Vergleich zum TOLL-Gehäuse mit Unterseitenkühlung verbessert das TOLT den R thJA um 20 Prozent und den R thJC um 50 Prozent. Diese Spezifikationen ermöglichen niedrigere Stücklistenkosten, insbesondere beim Kühlkörper. Darüber hinaus reduziert OptiMOS im TOLT den Platzbedarf auf der Leiterplatte, da Komponenten auf der Unterseite des MOSFETs montiert werden können.

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Verfügbarkeit

Die OptiMOS TOLx-Familie wird in zahlreichen Spannungsklassen in OptiMOS-3- und 5-Technologie verfügbar sein. TOLG wird im vierten Quartal 2021 von 60 V bis 250 V in einem breiten Produktportfolio verfügbar sein, das sowohl industrieweit führende als auch preis-/leistungsoptimierte Produkte umfasst. TOLT ist derzeit in den Spannungsklassen 80 V und 100 V erhältlich. Ebenfalls erhältlich ist ein Evaluation-Board mit einem 100 V OptiMOS 5 Leistungs-MOSFET in einem TOLG-Gehäuse (IPTG014N10M5). 

Das Produkt wird auf der Ausstellerplattform von Infineon auf der Applied Power Electronics Conference (APEC) 2021 präsentiert, die vom 14. bis 17. Juni virtuell stattfindet.