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PCIM Europe 2019: Entwicklungstrends im Überblick

| Redakteur: Julia Schmidt

Auf der PCIM-Konferenz werden in dieser Woche Forschungsergebnisse und Entwicklungen entlang der Wertschöpfungskette der Leistungselektronik vorgestellt, darunter Designs mit GaN- und SiC-Bauelementen.

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PCIM 2019: Zum Auftakt eines jeden Konferenztages vermittelt ein namhafter Speaker in seiner Keynote wichtige Einblicke in die Zukunft der Branche.
PCIM 2019: Zum Auftakt eines jeden Konferenztages vermittelt ein namhafter Speaker in seiner Keynote wichtige Einblicke in die Zukunft der Branche.
(Bild: Mesago/Klaus Mellenthin)

Angesichts der Nachfrage nach Wide-Bandgap-Technologien, bei welchen Halbleiter mit hohem Bandabstand zum Einsatz kommen, können sich die Besucher der diesjährigen Fachmesse für Leistungselektronik PCIM Europe auf mehrere Vorträge zu neuen Designs mit GaN- und SiC-Bauelementen freuen. Hierzu zählen u.a. intelligente Ansteuerkonzepte, verbesserte elektrische, thermische sowie Zuverlässigkeits-Eigenschaften für SiC-Komponenten sowie Systemlösungen zur Steuerung extrem schneller Schalter in leistungselektronischen Wandlern.

Internationale Experten aus Industrie und Forschung stellen Lösungen auf Komponenten- und Systemebene vor und demonstrieren das Handling von extrem hohen di/dt- und dv/dt-Schaltvorgängen im Gehäuse. Auf dem Programm der PCIM Europe stehen u.a. folgende Konferenzvorträge :

  • Highly-Efficient MHz-Class Operation of Boost DC-DC Converters by Using GaN Transistors on GaN with Reduced RonQoss“ (Shinji Ujita et al, Panasonic, Japan),
  • A 3.3kV 1000A High Power Density SiC Power Module with Sintered Copper Die Attach Technology“ (Kan Yasui et al, Hitachi Power Semiconductor Device, Japan),
  • Challenging the 2D-Short Circuit Detection Method for SiC MOSFETs“, (Patrick Hofstetter et al, Universität Bayreuth).

Des Weiteren können sich Teilnehmer darüber informieren, welche Vorteile der Einsatz von Wide Bandgap Devices beim Systemdesign mit neuen passiven Komponenten bietet, speziell durch Ferrite, welche für hohe Schaltfrequenzen geeignet sind. Ebenso werden auf der Konferenz in Vorträgen und Poster-Präsentationen neue Ferritwerkstoffe für die nächste Generation von Stromversorgungen und Filtern für erneuerbare Energietechnologien und Motorsteuerungen erörtert.

Weitere Diskussionen befassen sich mit dem zukünftigen Entwicklungspotenzial für Bauelemente auf Silizium-Basis, die zumindest während der nächsten zwanzig Jahre noch die wichtigsten Komponenten für die meisten Systemanwendungen in der Massenfertigung bleiben werden. Im Rahmen der Konferenz werden Entwicklungen bei Silizium-Bauelementen der nächsten Generation mit besonderen elektrischen, thermischen Merkmalen und Zuverlässigkeitseigenschaften ebenso vorgestellt wie Bauelemente, die für bestimmte Anwendungen optimiert sind, wie zum Beispiel für das Automobil oder für Stromversorgungstechnologien.

Von AVT über Kühlung bis Wärme-Management

Ebenfalls auf der Tagesordnung der PCIM-Europe-Konferenz steht ein brandaktuelles Thema: niederinduktive Packaging-Technologien mit Multilagen-Keramik-Substraten, integrierter Kühlung für extrem schnelle Schalter und herausragender Leistungsdichte. Dies betrifft die Entwicklung neuer Chip-Kontakt-Technologien für signifikant höhere Lastwechselzyklen ebenso wie neue Werkstoffe für eine effektive Wärmeabfuhr bei gleichzeitig hoher Isolationsfestigkeit. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Wärmeausdehnungskoeffizienten aller im Gehäuse verwendeten Werkstoffe einschließlich der Chips selbst genau aufeinander abgestimmt sein. Hochkarätige Experten werden in den folgenden Vorträgen ihr Know-how weitergeben:

GaN Micro-Heater Chip for Power Cycling of Die Attach Modules with Ag Sinter Joint and High Temperature Solder“, Dongjin Kim et al, Universität Osaka, Japan.

Low Inductive SiC Mold Module with Direct Cooling“ (Christoph Marczok et al, Fraunhofer Institut IZM, Deutschland),

Redundant Liquid Cooled SiC Inverter with Highest Power-to-Weight Ratio for Electrical Drive Applications“, (Stefan Pfefferlein et al, Siemens, Deutschland).

Die PCIM-Europe-Konferenz 2019 ist Startpunkt für einen neuen Forschungsbereich über hochzuverlässige Gehäusetechnologien, die erhöhte Betriebstemperaturen ohne Reduzierung der Lebensdauer bei gleichzeitig hoher Schaltfrequenz ermöglichen, wie sie für die zukünftige Entwicklung von Stromrichtern benötigt werden. Eines der Highlights, das die Teilnehmer auf der PCIM Europe kennenlernen können, ist ein intelligentes Embedded-Power-Modul, das aus ultraschnellen Schaltern mit einem innovativen integrierten Kühlsystem besteht und die Sammelschiene mit HF-Dämpfung direkt auf der Schaltzelle sowie den Zwischenkreiskondensator beinhaltet.

Darüber hinaus werden sich vier Special Sessions mit Systementwicklungstrends befassen: „Technologies for DC Grids“, „Smart Functions in Power Electronics“, „Safety in Motion“ und „Smart Transformers“.

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