[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

TR202003626A2 - POWER CONVERSION CIRCUIT WITH COMPONENTS WITH MATCHED THERMAL EXPANSION COEFFICIENT - Google Patents

POWER CONVERSION CIRCUIT WITH COMPONENTS WITH MATCHED THERMAL EXPANSION COEFFICIENT

Info

Publication number
TR202003626A2
TR202003626A2 TR2020/03626A TR202003626A TR202003626A2 TR 202003626 A2 TR202003626 A2 TR 202003626A2 TR 2020/03626 A TR2020/03626 A TR 2020/03626A TR 202003626 A TR202003626 A TR 202003626A TR 202003626 A2 TR202003626 A2 TR 202003626A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
feature
power conversion
power
conversion circuit
circuit according
Prior art date
Application number
TR2020/03626A
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
Aktaş Özgür
Original Assignee
Kuvv Elektronik Anonim Sirketi
Kuvv Elektroni̇k Anoni̇m Şi̇rketi̇
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuvv Elektronik Anonim Sirketi, Kuvv Elektroni̇k Anoni̇m Şi̇rketi̇ filed Critical Kuvv Elektronik Anonim Sirketi
Priority to TR2020/03626A priority Critical patent/TR202003626A2/en
Priority to PCT/TR2021/050209 priority patent/WO2021183084A1/en
Publication of TR202003626A2 publication Critical patent/TR202003626A2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15Ceramic or glass substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3731Ceramic materials or glass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Buluş; AlN (Alüminyum Nitrit) seramik kartın (1) termal genleşme katsayısının, WBG güç çipinin (2) termal genleşme katsayısına (CTE-coefficient of thermalexpansion) uyumlandırılması ve WBG güç çipinin (2) thermal genleşme katsayısı uyuşumluAlN seramik karta (1) direkt olarak bağlanmasıyla oluşturulan güç dönüşüm devresine ilişkindir.Meet; By matching the thermal expansion coefficient of the AlN (Aluminum Nitride) ceramic card (1) to the thermal expansion coefficient of the WBG power chip (2) and directly connecting the WBG power chip (2) to the thermal expansion coefficient compatible AlN ceramic card (1) It relates to the power conversion circuit created.

Description

TARIFNAME TERMAL GENLESME KATSAYISI UYUMLANDIRILMIS BILESENLER Teknik Alan Bulus; AlN (Alüminyum Nitrit) seramik kartin termal genlesme katsayisinin, WBG güç çipinin termal genlesme katsayisina (CTE-coefficient of thermal expansion) uyumlandirilmasi WBG güç çipinin thermal genlesme katsayisi uyusumlu AlN seramik karta direkt olarak baglanmasiyla olusturulan güç dönüsüm devresine iliskindir.Bu sayede yüksek frekansta operasyon yapma kabiliyetine sahip, kaliteli/ yüksek performanslir GaN' (Galyuni Nitrit) cihazlar ortaya çikartilabilmistir. Teknigin Bilinen Durumu Güç dönüsümr devreleri enerji besleme kaynagindan gelen enerjiyi, enerji tüketen sisteme uygun olan voltaj ve frekansta degistiren Cihazlardir. Anahtarlamali güç dönüsüm devresi giristen çikisa enerjiyi vurgulu (pulsed) olarak aktaracak sekilde çalismaktadir.VUrgular çevrim frekansi denilen Özel bir frekansta olusmaktadir. Bu frekans çogunlukla sabittir. Çevrim frekansi çogunlukla l kHz-SOOkHz arasindadir.Tüm dönüsüm devreleri bir kayip ile çalisir. Dönüsümde kaybedilen enerji isi olarak dagilir. Bu isinin sistemden uzaklastirilmasi sistem performansi açisindan önem arz eder Dönüsüm devresinin çalismasi sirasinda ortaya çikan isi güç dönüsüm devresinin sicakliginin artmasina sebep olmaktadir.Dönüsüm devresi üzerindeki yük degistikçe ardisik isitma ve sogutma çevrimleri ortaya çikmaktadir. GaN (Galyum Nitrit) cihazlarin ortaya çikmasi ile yüksek operasyon frekanslarina. erisilmesi mümkün olabilmektedir.Yüksek operasyon frekanslarinda çalisan güç dönüsüm devreleri daha küçük degerli indüktör ve siga kullandiklari içim› daha düsük hacimli olmakta ve daha yüksek enerji dönüsüm yogunlugu saglamaktadir. Yüksek operasyon frekanslarinda çalisan devrelerin. daha yüksek yogunlukta Olmasi, ayni zamanda, parazitik siga ve indüktanslarin azaltilmasini sagladigi için yüksek frekansta çalisabilen devreler yapabilmenin ön kosuludur. Yüksek enerji dönüsüm yogunlugu ayni zamanda yüksek enerji kayip yogunluguna yol açmakta ve bu da devre karti tasarimi zorlastirmaktadir.GaN cihazlarin yüksek operasyon frekanslarinda güç dönüsümü için kullanilmasi konusunda, devre karti açisindan düsünüldügünde problem devam etmektedir. Mevcut sistemlerde karsilasilan. bir diger ;teknik ;problem ise delaminasyondur. Termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis halde olmayan yapilar, yük yogunlugunun degismesi sebebiyle olusan, tekrar eden isitma ve sogutma çevrimleri sebebiyle delaminasyon ortaya çikabilmektedir.CNllOl sayili patent basvurusu bir veya daha fazla GaN (Galyum Nitrit) tabanli yariiletken kullanan bir güç dönüsüm devresinden bahsetmektedir. JPZOl3OOSSll (A) sayili patent basvurusu ise bir güç modülü ve güç dönüsüm devresinden bahsetmektedir. Basvuru konusu yapilanma bir güç dönüsüm devresinin performansini arttirmayi amaçlamaktadir. Bahsi geçen yapilanma yari iletken anahtar elemanlari ve diyotlari bulundurmaktadir. Diyotlar GaN (Galyum Nitrit) veya elmas yapidadir. Bulusun Çözümünü Amaçladigi Problemler Bulusun amaci; yüksek frekanskta operasyon yapma kabiliyetine sahip, kaliteli/ yüksek performansli GaN (Galyum Nitrit) Cihazlarin ortaya çikartilmasidir. Bu amaçla yüksek termal iletkenlige sahip, termal genlesme katsayisi (CTE-coefficient of thermal expansion) uyumlandirilmis AlN (Alüminyuni Nitrit) seramik kart kullanilmaktadir. Bulus konusu güç dönüsüm devresi dahilinde; AlN (Alüminyum Nitrit) seramik kartin, WBG güç çipine termal genlesme katsayisi (CTE-çoefficient of thermal expansion) uyumlandirilmis halde direkt olarak baglanmaktadir. Bu sayede güç dönüsün devresi dahilinde olusan güç kayiplari sebebiyle ortaya çikan isi kaynakli problemlerin ortadan kaldirilmasi ya da azaltilmasi amaçlanmaktadir. Seramik kartin, WBG güç çipi ile termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis halde direkt olarak baglanmasi delaminasyon problemlerinin de ortadan kaldirilmasina ya da azaltilmasina imkan vermektedir. Diger taraftan bulus konusu çözümüm kullanilmasi ile sistemin farkli güç yükleri altindar çalismasi sebebiyle olusan ardisik isitma ve soguma çevrimlerinin güç dönüsüm devresinin kullanim ömrü üzerine olusturdugu olumsuzluklar da azaltilabilecektir. AlN (Alüminyum Nitrit) seramik kartlarinin; yüksek isi iletkenligi ve kritik komponentlere termal genlesme katsayisi (CTE-coefficient of thermal expansion)uyumlandirilmis olmalari sebebiyle GaN (Galyum Nitrit) ve diger WBG (genis bant açikligi i Wide bandgap) tabanli yüksek frekansli yüksek yogunluklu güç dönüsüm devrelerinin olusturulmasi mümkün olabilecektir. Sistem bilesenlerini termal genlesme katsayisi (CTE- çoeffiçient of thermal expansion)uyumlandirilmis olmasi güvenilir termal çevrime ve GaN (Galyum Nitrit) cihazlarin sicaklik kapasitelerinin arttirilmasina imkan vermektedir. Bulus konusu yapilanmanin kullanilmasi yüksek güç yogunluguna sahip (düsürülmüs hacim), kablosuz güç iletimine imkan veren, yüksek verimlilige sahip ve çok daha kolay isi yönetimi ile isletilebilen güç dönüsüm devresinin olusturulmasina imkan verebilecektir. Sekillerin Açiklanmasi Sekil l. Güç çipinin üstünde aktif devre elemani konumlandirilabilen halinin sematik görünümü Sekil 2. Güç çipinin altinda aktif devre elemani konumlandirilabilen halinin sematik görünümü Sekil 3. Güç çipinin birincil materyal ve ikincil materyalden olusturuldugu uygulamamanin, birincil materyal seramik kart tarafinda halde sematik görünümü Sekil 4. Güç çipinin birincil materyal ve ikincil materyalden olusturuldugu 'uygulamamanin, ikincil inateryal seramik kart tarafinda halde sematik görünümü Sekil 5. Seramik kartin, çesitli sayida gömülü iletken tabaklari (8) içeren yiginlardan olusturuldugu uygulamanin sematik görünümü Sekil 6. Güç çipinin, çip asamasinda (Chip scale packaging) paketlendigi uygulamanin sematik görünümü Sekillerdeki Referanslarin Açiklamasi .Seramik kart .Birincil materyal .Ikincil materyal (DalmU'li-ßLHNI-l .Iletken tabakasi Bulusun Açiklanmasi Bulus konusu güç dönüsüm devresinin en temel halinde; AlN (Alüminyum Nitrit) seramik kartin (l) termal genisleme katsayisi, WBG (genis bant açikligi - Wide bandgap) güç çipinin termal genisleme katsayisina uyumlandirilmakta ve WBG güç çipi termal genisleme katsayisi uyumlandirilmis seramik karta direkt olarak baglanmaktadir. Güç çipinin (2) yüksek termal iletkenlige sahip olan AlN (Alüminyum Nitrit) seramik karta (l) direkt olarak bagli olmasi, WBG güç çipinden isinin verimli olarak uzaklastirilmasina imkan vermektedir. Ancak termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis halde olmayan yapilarda, tekrar eden isitma ve sogutma sebebiyle delaminasyon olusabilmektedir. Termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis olan seramik kart (1) delaminasyon problemine çözüm saglamakta ve bu sayede sistemin yüksek güç yogunluklarinda güvenilir çalismasi mümkün olabilmektedir. Bulusun tercih edilen uygulamalarindan birine göre termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis seramik kartin (1) aktif katmaninda kullanilan güç çipinin (2) GaN ve GaN'in AlN ve AlGaN, InGaN, InAlGaN'dan birisi olabilmektedir. Sekil 1 ve Sekil Z'ye göre WBG güç çipinin (2) aktif devre elemani bulunduran WBG yari-iletken katmaninin kristal GaN (Galyum Nitrat) ve/Veya AlGaN, InGaN, InAlGaN alasimlarindan biri oldugu veya bu bilesik ve alasimlarin çesitli sekillerde bir arada kullanildigi bir yapi oldugu durumdar WBG güç çipinin (2) termal genisleme katsayisi kullanilan WBG yari-iletken katman veya yapinin termal Bu durumda seramikr devre kartinin (l) termal genisleme katsayisi WBG güç çipinin (2) termal genisleme katsayisina ayarlanacaktir. Bu durum için seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olabilecektir. Sekil 1 ve Sekil 2'de bahsedilen WBG güç çipinin (2) aktif katmaninin çogunlukla GaN oldugu bir durumda, seramik devre kartinin (l) termal genisleme katsayisi GaN termal genisleme katsayisina ayarlanacaktir. Bu durum için seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olabilecektir. Sekil 3 ve Sekil 4 de bahsedilen birincil materyal (6) ve ikincil materyalden (7) olusan iki katmanli güç çipinin (2) WBG yari-iletken olan birincil materyalinin (6) kristal GaN ve/Veya AlGaN, InGaN, InAlGaN alasimlarindan biri oldugu veya bu bilesik ve alasimlarin çesitli sekillerde bir arada kullanildigi bir yapi oldugu durumda, ikincil materyalin (7) termal genisleme katsayisi kullanilan WBG yari-iletken katman veya yapinin termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olacaktir. Bu durumda ikincil materyal (7) seramik AlN yapisinda olabilecektir. Bu durumda seramik devre kartinin (l) termal genisleme katsayisi da kullanilan WBG yari-iletken katman veya yapinin termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olacaktir. Bu durumda seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olabilecektir. Sekil 3 ve Sekil 4 de bahsedilen iki katmanli (6,7) güç çipinin (2) WBG yari-iletken olan birincil materyalinin (6) çogunluklai kristali GaN' yapisindar oldugur durumda, ikincil materyalin (7) termal genisleme katsayisi kullanilan GaN termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olacaktir. Bu durumda ikincil materyalin (7) seramik AlN yapisinda olabilecektir. Yine seramik devre kartinin (l) termal genisleme katsayisi da GaN termal genisleme katsayisina ayarlanacaktir. Bu durumda seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olabilecektir. Sekillere göre seramik kart üzerinde güç dönüsüm devresinde gerekli olabilecek diger devre elemanlari da yer almaktadir.Sekillerde, bu devre elemanlarina örnek olarak pasif aygitlar (3), diyot yapisinda elemanlar (4) ve sürücü entegreler (5) verilebilmektedir. Sekil 1 bulusun tercih edilen uygulamalarindan birini göstermektedir. Bu uygulamaya göre güç çipi (2), üst yüzeyinde aktif katman bulundurmakta ve devre elemanlarinin kritik bölgeleri (örnegin diyotlar için p-n junction, transistorlar için kanal, vb) bu aktif katman içerisinde imal edilmektedir. Bu uygulamaya göre üstte konumlandirilan aktif katman substrat vasitasiyla ya da kablo bagi vasitasiyla güç çipi (2) ile iliskilendirilmektedir. Sekil 2 bulusun bir baska tercih edilen uygulamasini göstermektedir. Bu uygulamaya göre güç çipi (2), alt yüzeyinde aktif katman bulundurmaktadir. Güç çipinin (2) altta aktif katman bulundurmasi asagidaki sebeplerle avantajlidir: o Sogutucu elemanin (heatsink) WBG güç çipine (2) arkasindan direkt olarak baglanmasina imkan verir. Bu seramik PCB yalitiçi oldugu durumda mümkündür. 0 Aktif devre elemaninin bulundugu bölümden seramik bölüme dogru olan termal direnç azaltilmis olur.- Substrat için geçis deliklerine (vias) gerek ortadan kaldirilmis olur. Sekil 2'de tarif edilen uygulamaya göre aktif katmanda olarak transistor kullanilabilmektedir. Bu durumda transistor seramik karta (l) alttan direkt baglanabilir. Sekil 3 bulusun bir baska tercih edilen uygulamasini göstermektedir. Bu uygulamaya göre AlN seramik kartin (l) termal genisleme katsayisi yine güç çipinin (2) termal genisleme katsayisina uyumlandirilmakta ve WBG güç cipi termal genisleme katsayisi uyumlandirilmis seramik karta direkt olarak baglanmaktadir. Bu uygulamada WBG güç çipi (2); birincil materyal (6) ve ikincil materyalden (7) olusur. Tercihen birincil materyal (6) WBG yariiletken ve ikincil materyal (7) ise substrattir. Sekil 3'e göre güç çipi (2) üst bölümünde aktif devre elemanlari bulundurur. Bu yapilanmaya göre WBG yari iletken, substrat ve seramik kartin (l) termal genlesme katsayisi uyumlandirilmistir. Bu uygulama dahilinde; güç çipinin (2) yüksek termal iletkenlikte AlN seramik karta (l) direkt olarak baglanmasi WBG güç çipinden (2) isinin verimli olarak uzaklastirilabilmesine imkan verecektir. Ancak termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis halde olmayan yapilarda, tekrar eden isitma ve sogutma sebebiyle delaminasyon olusabilmektedir. Termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis olan seramik kart (l) delaminasyon problemine çözüm saglamakta ve bu sayede sistemin yüksek güç yogunluklarinda güvenilir çalismasi mümkün olabilmektedir.Sekil 3'te bahsedilen uygulamaya göre ikincil materyal (7) üst yüzeyinde aktif katman bulundurur. Aktif devre elemani transistor olabilmektedir. Yine birincil materyal (6) ve ikincil materyal (7) arasinda geçis delikleri ya da kablo baglantilari olusturulabilmektedir. Sekil 4'te gösterilen uygulamada ise yine güç çipi (2); birincil nmteryal (6) ve ikincil nateryalden (7) olusur.Tercihen birincil materyal (6) WBG yari iletken ve ikincil materyal (7) ise substrattir. Bu uygulama dahilinde birincil materyal (6) seramik kart (l) tarafina konumlandirilmistir. Sekil 3'te verilen uygulamaya göre birincil materyal (6) ve ikincil materyalin(7) yerleri degistirilmistir. Bu uygulamaya göre aktif katman birincil materyalin (6) alt yüzeyine konumlandirilmistir. Bu yapilanmaya göre WBG yari iletken (7), substrat (6) ve seramik kartin (l) termal genlesme katsayisi uyumlandirilmistir. Güç çipinin (2) altta aktif katman bulundurmasi asagidaki sebeplerle avantajlidir: - Sogutucu elemanin WBG güç çipine (2) arkasindan direkt olarak baglanmasina imkan verir. Bu seramik PCB yalitici oldugu durumda mümkündür. 0 Aktif devre elemaninin bulundugu bölümden seramik bölüme dogru olan termal direnç azaltilmis olur. Sekil 5'te tarif edilen uygulamaya göre de, AlN seramik kartin (l) termal genisleme katsayisi yine güç çipinin (2) termal genisleme katsayisina uyumlandirilmakta ve WBG güç çipi termal genisleme katsayisi uyumlandirilmis seramik karta direkt olarak baglanmaktadir. Bu uygulama da AlN seramik kart (l) en az iki tabakan olusacak sekilde çoklu iletken tabaklari (8) bulundurur.Burada her bir tabaka (8) yigin içinde birbirleri ile iliskilendirilecek sekilde desenlendirilmistir. Bu iletken tabakalari (8) tercihen metal yapidadir. Bulus çesitli sayida gömülü iletken tabaklari (8) içeren yiginlar ile isletilebilmektedir. Yine bu uygulamaya göre seramik kart (1) alt bölümünde iletken tabaka (8) bulundurabilir. Farkli yüzeylerde olusturulan iletken tabakalar (8) dikey geçis delikleri (vias) ile iliskilendirilebilir. Bahsi geçen bu dikey geçis deliklerinin matkap ucu ya da lazer kullanilarak açilmasi mümkündür. Geçis delikleri iletken metaller ya da baglanti katmanlari ile doldurulabilir. Çok katmanli iletken tabakalarin (8) olusturulmasi asagidaki sebeplerle önemlidir. - Komplike devreler için baglanabilirlik saglar. 0 Düsük indüktans ve yüksek akim kapasitesine sahip zemin ve güç yüzeyleri olusturulmasina imkan verir. 0 Parazitik baglanma sonucu olusan elektriksel sesin azaltilmasina imkan verir. Bu uygulama dahilinde tarif edilen yapinin bir seramik PCB içinde uygulanmasi maliyetlidir. Bulusun farkli uygulamalarina göre güç çipi (2) tek parça ya da çoklu yapida olusturulabilmektedir. Yine farkli yapilarda ve tiplerde olusturulan güç çiplerinin (2) bulus dahilinde kullanilmasi mümkün olabilecektir. Bulusun farkli uygulamalarina göre güç çipi (2); 0 Standart paketlerden birinde GaN transistör, 0 Çip boyutunda paketlenmis GaN transistör, - Standart paket içinde GaN entegre devre (IC), o Çip boyutunda paketlenmis GaN entegre devre (IC), - Standart paket içinde SiC (Silikon karbit) transistör, 0 Çip boyutunda paketlenmis SiC (Silikon karbit) transistor formunda olabilmektedir. Farkli tipte tek ve çok sayida güç çipi (2) ile isletilen uygulamalar dahilinde aktif devre elemani yine güç çipinin (2) üstüne konumludur. Yüksek hizli güç devreleri kompleks kontrol semalarina ihtiyaç duymalari sebebiyle farkli tipte sürücü entegre devreleri ile kullanilmaya ihtiyaç duyarlar. Bu yapilanma bu tip yüksek hizli güç devrelerinde isletilmek için kullanilabilir.Sekil 6 ise yine AlN seramik kartin (l) termal genisleme katsayisi yine güç çipinin (2) termal genisleme katsayisina uyumlandirilmakta ve WBG güç çipi termal genisleme katsayisi uyumlandirilmis seramik karta direkt olarak bagli oldugu bir uygulamadir. Yine bu uygulamada, farkli tipte tek ve çok sayida güç çipi (2) ile isletilebilmektedir. Bu uygulama dahilinde, aktif katman güç çipinin altina konumludur. AlN seramik kartin (l) termal genisleme katsayisi yine güç çipinin (2) termal genisleme katsayisina uyumlandirilmakta ve WBG güç cipi termal genisleme katsayisi uyumlandirilmis seramik karta direkt olarak baglanmaktadir. Bu uygulama dahilinde güç çipi (2) çip asamasinda paketli (Chip scale packaging) haldedir. Bu uygulama dahilinde çip asamasinda (bu kelimeyi bir daha düsünelim) paketleme termal genlesme katsayisi uyumlu pasivizasyon ile saglanmaktadir. Çip asamasinda paketleme prosesi asagidaki islem adimlarinin uygulamasi ile yapilmaktadir. 0 Seramik kart (l) üzerinde iletken tabakalarinin (8) olusturulmasi, o WBG güç çipinin (2) yüzeye çevrilmesi ve baglanmasi, 0 Güç çipinin (2) pasiflestirilmesi ve uçlarinin mühürlenmesi, 0 Diger elemanlarin (münferit cihazlar ve sürücüler) kaynaklanabilmesi için pencerelerin açilmasi. Çip boyutunda paketleme güç çipinin (2)direkt baglanmasini ve pasifizasyonunu içermektedir. Termal genlesme katsayisi uyumlu materyaller kullanilarak pasifizasyon yapilmasi sistemin termal çevrim kapasitesini arttirmaktadir. Farkli uygulamalari yukarida anlatilan bulus konusu yapilanmalar dahilinde pasif devre elemanlarinin kullanilmasi durumunda, pasif devre esemanlari; kaynaklanan münferit cihazlar ya da entegre edilmis pasif cihazlar olabilmektedir. Bulus konusu olan güç dönüsüm devresinin üretim yöntemine iliskin adimlar asagida sunulmustur. i AlN tabakalarinin tüm yüzeylerine bakirin lamine edilmesi, - Devre çizimine uygun bakir paterninin olusturulmasi, o Bakir lamine edilerek olusturulmus AlN tabakalarinin islem görmesi ya da kismen islem görmüs yesil AlN ile yiginlanmasi, o Atesleme (tercihen düsük sicaklikta / yaklasik , o Lazer delme ile geçis deliklerinin olusturulmasi, o Transistörlerin yüzüstü baglanmasi, o Uçlarinin AlN yesil macun ile kapatilmasi ve kürlenmesi (tercihenr lazer, isil ve plazmar muamelesi yapilabilir), 0 diger devre elemanlarinin baglanmasidir. TR TR DESCRIPTION COEFFICIENT OF THERMAL EXPANSION ADAPTIVE COMPONENTS Technical Field Invention; Adapting the thermal expansion coefficient of the AlN (Aluminum Nitride) ceramic card to the thermal expansion coefficient (CTE-coefficient of thermal expansion) of the WBG power chip is related to the power conversion circuit created by directly connecting the WBG power chip to the thermal expansion coefficient-compatible AlN ceramic card. In this way, high frequency operation Quality/high performance GaN (Galyuni Nitride) devices capable of making State of the Art Power conversion circuits are devices that change the energy coming from the energy supply source at the voltage and frequency appropriate to the energy consuming system. The switching power conversion circuit works in a way that transfers the energy from the input to the output in a pulsed manner. The pulses occur at a special frequency called the cycle frequency. This frequency is mostly constant. The conversion frequency is mostly between 1 kHz-50kHz. All conversion circuits operate with a loss. The energy lost in the transformation is dissipated as heat. Removing this heat from the system is important for system performance. The heat generated during the operation of the conversion circuit causes the temperature of the power conversion circuit to increase. As the load on the conversion circuit changes, successive heating and cooling cycles occur. High operating frequencies with the emergence of GaN (Gallium Nitride) devices. Power conversion circuits operating at high operating frequencies use smaller value inductors and heaters, have lower volumes, and provide higher energy conversion density. Circuits operating at high operating frequencies. Having a higher density is also a prerequisite for making circuits that can operate at high frequencies, as it reduces parasitic capacitance and inductances. High energy conversion density also leads to high energy loss density, which makes circuit board design difficult. The problem of using GaN devices for power conversion at high operating frequencies continues when considered from the circuit board perspective. encountered in existing systems. Another technical problem is delamination. In structures whose thermal expansion coefficient is not harmonized, delamination may occur due to repeated heating and cooling cycles caused by the change of load density. Patent application number CNllOl mentions a power conversion circuit using one or more GaN (Gallium Nitride) based semiconductors. The patent application numbered JPZOl3OOSSll (A) mentions a power module and power conversion circuit. The embodiment subject to the application aims to increase the performance of a power conversion circuit. The mentioned embodiment contains semiconductor switch elements and diodes. Diodes are made of GaN (Gallium Nitride) or diamond structure. Problems the Invention Aims to Solve The purpose of the invention is; It is the creation of quality/high performance GaN (Gallium Nitride) Devices that are capable of operating at high frequencies. For this purpose, AlN (Aluminum Nitride) ceramic card, which has high thermal conductivity and is compatible with the coefficient of thermal expansion (CTE) is used. Within the power conversion circuit of the invention; The AlN (Aluminum Nitride) ceramic card is directly connected to the WBG power chip with its coefficient of thermal expansion (CTE) matched. In this way, it is aimed to eliminate or reduce heat-related problems that arise due to power losses occurring within the power return circuit. Direct connection of the ceramic card with the WBG power chip in harmony with its thermal expansion coefficient also allows eliminating or reducing delamination problems. On the other hand, by using the solution of the invention, the negative effects on the lifespan of the power conversion circuit caused by consecutive heating and cooling cycles caused by the system operating under different power loads can be reduced. AlN (Aluminum Nitride) ceramic cards; It will be possible to create GaN (Gallium Nitride) and other WBG (wide bandgap) based high frequency high density power conversion circuits due to their high thermal conductivity and CTE (coefficient of thermal expansion) adaptation to critical components. Adapting the system components to the coefficient of thermal expansion (CTE) allows reliable thermal cycling and increasing the temperature capacity of GaN (Gallium Nitride) devices. The use of the inventive structure may enable the creation of a power conversion circuit that has high power density (reduced volume), allows wireless power transmission, has high efficiency and can be operated with much easier heat management. Explanation of Figures Figure l. Schematic view of the state in which the active circuit element can be positioned above the power chip. Figure 2. Schematic view of the state in which the active circuit element can be positioned under the power chip. Figure 3. Schematic view of the application in which the power chip is made up of primary material and secondary material, with the primary material on the ceramic card side. Figure 4. Primary material of the power chip Schematic view of the application, in which the application is made of material and secondary material, on the side of the secondary intermaterial ceramic card. Figure 5. Schematic view of the application, in which the ceramic card is composed of stacks containing various numbers of embedded conductive plates (8). Figure 6. The power chip is packaged at the chip stage (Chip scale packaging). schematic view of the application. Explanation of References in Figures. Ceramic card. Primary material . Secondary material (DalmU'li-ßLHNI-l. Conductor layer. Disclosure of the Invention In the most basic form of the power conversion circuit of the invention; the thermal expansion coefficient of the AlN (Aluminum Nitride) ceramic card (l) is the thermal expansion coefficient of the WBG (wide bandgap) power chip. It is adapted to the expansion coefficient and the WBG power chip is directly connected to the ceramic card whose thermal expansion coefficient is adapted. The fact that the power chip (2) is directly connected to the AlN (Aluminum Nitride) ceramic card (l), which has high thermal conductivity, allows heat to be removed efficiently from the WBG power chip. However, in structures whose thermal expansion coefficient is not adapted, delamination may occur due to repeated heating and cooling. The ceramic card (1), whose thermal expansion coefficient is adapted, provides a solution to the delamination problem and thus it is possible for the system to operate reliably at high power densities. It is one of the preferred applications of the invention. The thermal expansion coefficient of the power chip (2) used in the active layer of the ceramic card (1) is adapted according to one of the GaN and GaN can be one of AlN and AlGaN, InGaN, InAlGaN. According to Figure 1 and Figure Z, the WBG semiconductor layer containing the active circuit element of the WBG power chip (2) is one of crystal GaN (Gallium Nitrate) and/or AlGaN, InGaN, InAlGaN alloys, or these compounds and alloys are used together in various ways. In this case, the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor layer or structure used will be adjusted to the thermal expansion coefficient of the ceramic circuit board (l). For this case, the ceramic circuit board (1) may have a ceramic AlN structure. In a case where the active layer of the WBG power chip (2) mentioned in Figure 1 and Figure 2 is mostly GaN, the thermal expansion coefficient of the ceramic circuit board (l) will be adjusted to the GaN thermal expansion coefficient. For this case, the ceramic circuit board (1) may have a ceramic AlN structure. The WBG semiconductor primary material (6) of the two-layer power chip (2), consisting of the primary material (6) and secondary material (7) mentioned in Figure 3 and Figure 4, is crystal GaN and/or one of AlGaN, InGaN, InAlGaN alloys, or In case there is a structure where these compounds and alloys are used together in various ways, the thermal expansion coefficient of the secondary material (7) will be adjusted to be the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor layer or structure used. In this case, the secondary material (7) may have a ceramic AlN structure. In this case, the thermal expansion coefficient of the ceramic circuit board (l) will be adjusted to be the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor layer or structure used. In this case, the ceramic circuit board (1) may have a ceramic AlN structure. In the case where the primary material (6) of the two-layer (6,7) power chip (2) mentioned in Figure 3 and Figure 4, which is a WBG semiconductor, has mostly a GaN structure, the thermal expansion coefficient of the secondary material (7) is the GaN thermal expansion coefficient used. It will be set as follows. In this case, the secondary material (7) may have a ceramic AlN structure. Again, the thermal expansion coefficient of the ceramic circuit board (l) will be adjusted to the GaN thermal expansion coefficient. In this case, the ceramic circuit board (1) may have a ceramic AlN structure. According to the figures, there are also other circuit elements that may be required in the power conversion circuit on the ceramic card. In the figures, examples of these circuit elements can be given as passive devices (3), diode-structured elements (4) and driver integrated circuits (5). Figure 1 shows one of the preferred embodiments of the invention. According to this application, the power chip (2) has an active layer on its upper surface and the critical areas of the circuit elements (e.g. p-n junction for diodes, channel for transistors, etc.) are manufactured in this active layer. According to this application, the active layer positioned on top is associated with the power chip (2) via the substrate or via a cable tie. Figure 2 shows another preferred embodiment of the invention. According to this application, the power chip (2) has an active layer on its lower surface. It is advantageous for the power chip (2) to have an active layer at the bottom for the following reasons: o It allows the heatsink to be directly connected to the WBG power chip (2) from behind. This is possible when the ceramic PCB is insulating. 0 Thermal resistance from the section where the active circuit element is located to the ceramic section is reduced. - The need for vias for the substrate is eliminated. According to the application described in Figure 2, transistors can be used in the active layer. In this case, the transistor can be connected directly to the ceramic card (l) from below. Figure 3 shows another preferred embodiment of the invention. According to this application, the thermal expansion coefficient of the AlN ceramic card (1) is adapted to the thermal expansion coefficient of the power chip (2) and the WBG power chip is directly connected to the ceramic card whose thermal expansion coefficient is adapted. In this application, WBG power chip (2); It consists of primary material (6) and secondary material (7). Preferably, the primary material (6) is the WBG semiconductor and the secondary material (7) is the substrate. According to Figure 3, the power chip (2) contains active circuit elements in its upper part. According to this structure, the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor, substrate and ceramic card (l) are harmonized. Within this application; Directly connecting the power chip (2) to the AlN ceramic card (l) with high thermal conductivity will allow heat to be removed efficiently from the WBG power chip (2). However, in structures whose coefficient of thermal expansion is not adapted, delamination may occur due to repeated heating and cooling. The ceramic card (l), whose coefficient of thermal expansion is adapted, provides a solution to the delamination problem, and thus the reliable operation of the system at high power densities is possible. According to the application mentioned in Figure 3, the secondary material (7) has an active layer on its upper surface. The active circuit element can be a transistor. Again, through holes or cable connections can be created between the primary material (6) and the secondary material (7). In the application shown in Figure 4, the power chip (2); It consists of primary material (6) and secondary material (7). Preferably, the primary material (6) is the WBG semiconductor and the secondary material (7) is the substrate. Within this application, the primary material (6) is positioned on the side of the ceramic card (1). According to the application given in Figure 3, the locations of the primary material (6) and secondary material (7) have been changed. According to this application, the active layer is positioned on the lower surface of the primary material (6). According to this structure, the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor (7), substrate (6) and ceramic card (1) are harmonized. It is advantageous for the power chip (2) to have an active layer at the bottom for the following reasons: - It allows the cooling element to be directly connected to the WBG power chip (2) from behind. This is possible when the ceramic PCB is insulating. 0 The thermal resistance from the section where the active circuit element is located to the ceramic section is reduced. According to the application described in Figure 5, the thermal expansion coefficient of the AlN ceramic card (1) is adapted to the thermal expansion coefficient of the power chip (2) and the WBG power chip is directly connected to the ceramic card whose thermal expansion coefficient is adapted. In this application, the AlN ceramic card (1) contains multiple conductive plates (8) consisting of at least two layers. Here, each layer (8) is patterned to be associated with each other in the stack. These conductive layers (8) are preferably of metal structure. The invention can be operated with stacks containing various numbers of embedded conductor plates (8). Again, according to this application, the ceramic card (1) may contain a conductive layer (8) in its lower section. Conductive layers (8) formed on different surfaces can be associated with vertical through holes (vias). It is possible to open these vertical passage holes using a drill bit or laser. The through holes can be filled with conductive metals or connection layers. Creating multilayer conductive layers (8) is important for the following reasons. - Provides connectivity for complex circuits. 0 It allows the creation of ground and power surfaces with low inductance and high current capacity. 0 It allows reducing the electrical noise resulting from parasitic connection. The structure described in this application is costly to implement in a ceramic PCB. According to different applications of the invention, the power chip (2) can be formed in a single piece or in multiple structures. It will also be possible to use power chips (2) with different structures and types within the scope of the invention. According to different applications of the invention, power chip (2); 0 GaN transistor in one of the standard packages, 0 GaN transistor packaged in the chip size, - GaN integrated circuit (IC) in the standard package, o GaN integrated circuit (IC) packaged in the chip size, - SiC (Silicon carbide) transistor in the standard package, 0 in the chip size It can be in packaged SiC (Silicon carbide) transistor form. In applications operated with single or multiple power chips of different types (2), the active circuit element is also located on the power chip (2). High-speed power circuits need to be used with different types of driver integrated circuits because they require complex control schemes. This configuration can be used to operate in this type of high-speed power circuits. Figure 6 shows that the thermal expansion coefficient of the AlN ceramic card (l) is again adapted to the thermal expansion coefficient of the power chip (2), and the WBG power chip is directly connected to the ceramic card whose thermal expansion coefficient is adapted. is the application. Again, in this application, it can be operated with single or multiple power chips (2) of different types. In this implementation, the active layer is located below the power chip. The thermal expansion coefficient of the AlN ceramic card (1) is again adapted to the thermal expansion coefficient of the power chip (2), and the WBG power chip is directly connected to the ceramic card whose thermal expansion coefficient is adapted. In this application, the power chip (2) is packaged at the chip stage (Chip scale packaging). In this application, packaging at the chip stage (let's think about this word again) is provided by passivation compatible with the coefficient of thermal expansion. At the chip stage, the packaging process is carried out by applying the following process steps. 0 Forming the conductive layers (8) on the ceramic board (l), o Turning and connecting the WBG power chip (2) to the surface, 0 Passivating the power chip (2) and sealing its ends, 0 Opening the windows so that other elements (individual devices and drivers) can be welded . Chip-sized packaging includes direct connection and passivation of the power chip (2). Passivation using materials with compatible thermal expansion coefficient increases the thermal cycle capacity of the system. In case passive circuit elements are used within the embodiments of the invention whose different applications are explained above, passive circuit elements; These can be individual devices or integrated passive devices. The steps regarding the production method of the power conversion circuit, which is the subject of the invention, are presented below. i Lamination of copper on all surfaces of AlN layers, - Creating the copper pattern in accordance with the circuit drawing, o Processing the AlN layers created by laminating copper or stacking them with partially treated green AlN, o Ignition (preferably at low temperature / approximately, o Passage by laser drilling Creating holes, o Connecting the transistors face down, o Covering and curing the ends with AlN green paste (preferably laser, heat and plasma treatment can be done), 0 connecting other circuit elements.TR TR

Claims (2)

1.ISTEMLER .Güç dönüsüm devresinde gerekli olabilecek diger devre elemanlari ile donatilmis alüminyum nitrit seramik karti (1) ve onunla iliskili halde güç çipini (2) bulunduran ve enerji besleme kaynagindan gelen enerjiyi enerji tüketen sisteme uygun olan voltaj ve frekansta degistiren güç dönüsüm devresi olup özelligi; alüminyum nitrit seramik kartin (l), güç çipine (2) termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis halde direkt olarak baglanmis olmasidir. . Istemr l'e göre güç dönüsüm; devresi olup özelligi; termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis seramik kartin (1) aktif katmaninda kullanilan güç çipinin (2) GaN ve/veya AlGaN, InGaN, InAlGaN'dan birisi olabilmesidir. . Istemr l'e göre güç dönüsüm; devresi olup özelligi; pasif aygitlar (3), diyot yapisinda elemanlar (4) ve sürücü entegrelerin (5) biri ya da birkaçindan olusan diger devre elemanlarini bulundurmasidir. . Istem, l'e göre güç dönüsüm, devresi olup özelligi; üstünde aktif devre elemanina sahip güç çipini (2) bulundurmasidir. . Istem. Z'ye göre güç dönüsüni devresi olup özelligi; substrat vasitasiyla ya da kablo bagi vasitasiyla güç çipi (2) ile iliskilendirilmis aktif devre elamanini bulundurmasidir. .Istem 2 veya 5'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; WBG güç çipinin (2) aktif devre elemani bulunduran WBG yari-iletken katmaninin kristal GaN (Galyum Nitrat) ve/veya AlGaN, InGaN, InAlGaN alasimlarindan biri oldugu veya bu bilesik ve alasimlarin çesitli sekillerde bir arada kullanildigi I STEMLER l.Birinçil materyal (6) ve ikinçil materyalden (7) olusan güç çipini (2) ve seramik kartini (l) bulunduran, güç dönüsüm devresinde gerekli olabilecek diger devre elemanlari ile donatilmis AlN' seramik karti (1) ve onunla iliskili halde güç çipini (2) bulunduran ve enerji besleme kaynagindan gelen enerjiyi enerji tüketen sisteme uygun olan voltaj ve frekansta degistiren güç dönüsüm devresi olup özelligi; 0 güç çipine (2) ait WBG yari-iletken olan birinçil materyalinin (6) kristal GaN ve/veya AlGaN, InGaN, bilesik ve alasimlarin çesitli sekillerde bir arada kullanildigi bir yapi oldugu durumda, seramik AlN yapisinda olan ikinçil materyalin (7) termal genisleme katsayisi kullanilan WBG yari- iletken katman veya yapinin termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasi, 0 seramik AlN yapisinda olan seramik kartinin (l) termal genisleme katsayisi da kullanilan WBG yari-iletken katman veya yapinin termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasidir. 1. CLAIMS: It is a power conversion circuit that contains the aluminum nitride ceramic card (1) and the power chip (2) associated with it, equipped with other circuit elements that may be required in the power conversion circuit, and changes the energy coming from the energy supply source at the voltage and frequency appropriate to the energy consuming system. feature; The aluminum nitride ceramic card (l) is directly connected to the power chip (2) with its thermal expansion coefficient adapted. . Power conversion according to claim 1; It is a circuit and its features are; The thermal expansion coefficient is that the power chip (2) used in the active layer of the ceramic card (1) can be one of GaN and/or AlGaN, InGaN, InAlGaN. . Power conversion according to claim 1; It is a circuit and its features are; It contains other circuit elements consisting of passive devices (3), diode-structured elements (4) and one or more of the driver integrated circuits (5). . It is a power conversion circuit according to claim 1 and its feature is; It has a power chip (2) with an active circuit element on it. . Request. It is a power return circuit according to Z and its feature is; It contains the active circuit element associated with the power chip (2) via the substrate or via a cable tie. It is a power conversion circuit according to claim 2 or 5 and its feature is; STEMS in which the WBG semiconductor layer containing the active circuit element of the WBG power chip (2) is one of crystalline GaN (Gallium Nitrate) and/or AlGaN, InGaN, InAlGaN alloys or where these compounds and alloys are used together in various ways l. Primary material (6 ) and secondary material (7), containing the power chip (2) and ceramic card (l), equipped with other circuit elements that may be required in the power conversion circuit, and the AlN' ceramic card (1) containing the power chip (2) associated with it and containing the energy It is a power conversion circuit that changes the energy coming from the supply source at the voltage and frequency appropriate to the energy consuming system. In the case where the WBG semiconductor primary material (6) of the 0 power chip (2) is a structure in which crystalline GaN and/or AlGaN, InGaN, compounds and alloys are used together in various ways, the secondary material (7), which has a ceramic AlN structure, is used for thermal expansion. The coefficient is set to be the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor layer or structure used, and the thermal expansion coefficient of the ceramic card (l), which has a ceramic AlN structure of 0, is set to be the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor layer or structure used. 2. Istem l'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; o iki katmanli (6,7) güç çipinin (2) WBG yari- iletken olan birinçil materyalinin (6) kristal GaN yapisinda oldugu, seramik AlN yapisinda olan ikincil materyalin (7) termal genisleme katsayisi kullanilan WBG yari-iletkenin genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasi, bir yapi oldugu durumda, seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olmasidir. 7. Istem 2 ve 5'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; WBG güç çipinin (2) aktif katmaninin çogunlukla GaN oldugu bir durumda, seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olmasidir. 8. Istem l'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; altinda aktif devre elemanina sahip güç çipini (2) bulundurmasidir. 9. Istem 8'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; aktif devre elemani olarak transistörün, seramik karta (l) alttan direkt bagli olmasidir. lO. Istem l'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; o birincil materyal (6) ve ikincil materyalden (7) olusan güç çipini (2) ve - seramik kartini (1), tamami termal genlesme katsayisi uyumlandirilmis halde bulundurmasidir. ll. Isteni 2 veya lO'a göre güç dönüsüni devresi olup özelligi; o birincil materyal (6) ve ikincil materyalden (7) olusan iki katmanli güç çipinin (2) WBG yari- iletken olan birincil materyalinin (6) kristal GaN ve/veya AlGaN, InGaN, InAlGaN alasimlarindan biri oldugu veya bu bilesik ve alasimlarin çesitli sekillerde bir arada kullanildigi bir yapi oldugu durumda, ikincil materyalin (7) termal genisleme katsayisi kullanilan WBG yari- iletken katman veya yapinin termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasi, o bu durumda ikincil materyalin (7) seramik AlN yapisinda olmasi, 0 seramik AlN yapisinda olan seramik kartinin (l) termal genisleme katsayisi da kullanilan WBG yari-iletken katman veya yapinin termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasidir. . Istem l'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; birinçil materyal (6) olarak WBG yari iletken ve ikincil materyal (7) olarak ise sübstrattan olusan güç çipini (2) bülündürmasidir. .Istem 1 ve 3'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; üst bölümünde aktif devre elemanini bülündürmasidir. Istem 4'e göre güç dönüsüni devresi olup özelligi; aktif devre elemanini ikinçil materyal (7) üst yüzeyinde bülünmadir. . Istem 4'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; aktif devre elemaninin transistör olmasidir. .Istem 1 ve l'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; aralarinda. geçis delikleri ya da kablo baglantilari olüstürülmüs birincil materyal (6) ve ikincil .Istem 1 ve 3'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; seramik kart (l) tarafina konümlandirilmis birinçil . Istem 8'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; birinçil materyalin (6) alt yüzeyine konümlandirilmis aktif devre elemanini bülündürmasidir. Istem l'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; en az iki tabakan olüsaçak sekilde çoklü iletken tabaklarina (8), her bir tabaka (8) yigin içinde birbirleri ile iliskilendirileçek sekilde desenlendirilmis halde sahip olan AlN seramik karti (1) bülündürmasidir. Istem lO'a göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; metal yapida iletken tabakalari (8) bülündürmasidir. 0 seramik devre kartinin (1) termal genisleme katsayisi da kullanilan WBG yari-iletken katman veya yapinin termal. genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasi ve o bu durumda seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olmasidir. 12. Isteni 2 veya lO'a göre güç dönüsüni devresi olup özelligi; o iki katmanli (6,7) güç çipinin (2) WBG yari- iletken olan birincil materyalinin (6) çogunlukla kristal GaN yapisinda oldugu durumda, ikincil materyalin (7) termal genisleme katsayisi kullanilan GaN termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasi, 0 bu durumda ikincil materyalin (7) seramik AlN yapisinda olmasi, 0 seramik devre kartinin (1) termal genisleme katsayisi da kullanilan WBG yari-iletken katman veya. yapinin termal genisleme katsayisi olacak sekilde ayarlanmis olmasi ve o bu durumda seramik devre karti (1) seramik AlN yapisinda olmasidir. 13. Istem lO'a göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; birincil materyal (6) olarak WBG yari iletken ve ikincil materyal (7) olarak ise substrattan olusan güç çipini (2) bulundurmasidir. 14. Isteni 10 ve 13'e göre güç dönüsüni devresi olup özelligi; üst bölümünde aktif devre elemanini bulundurmasidir. 15. Istem 14'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; aktif devre elemanini ikincil materyal (7) üst yüzeyinde bulunmadir. 12. Istem 10 veya 11'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; alt bölümünde iletken tabaka (8) ile donatilmis AlN seramik karti (1) bulundurmasidir. 13. Istem 10, 11 veya 12'ye göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; dikey geçis delikleri ile iliskilendirilmis, farkli yüzeylerde olusturulan iletken tabakalardan (8) olusturulmus AlN seramik karti (1) bulundurmasidir. 14. Istem 13'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; metaller ya da baglanti katmanlari ile doldurulmus geçis deliklerini bulundurmasidir. 15. Yukaridaki istemlerden herhangi birine göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; farkli tipte tek ve çok sayida parçadan olusan güç çipini (2) bulundurmasidir. 16. Istem 25'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; o standart paketlerden birinde GaN transistör, o Çip boyutunda paketlenmis GaN transistör, 0 Standart paket içinde GaN entegre devre (IC), o Çip Iboyutunda. paketlenmis GaN entegre devre 0 Standart paket içinde SiC (Silikon karbit) transistör, o Çip boyutunda paketlenmis SiC (Silikon karbit) transistör formlarindan birinde olan güç çipini (2) bulundurmasidir. 17. Istem 15 veya 16'ya göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; güç çipinin (2) üstüne konumlu aktif devre elemanini bulundurmasidir. 18. Istem 15 veya 16'ya göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; güç çipinin (2) altina konumlu aktif devre elemanini bulundurmasidir. 16. Istem 14'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; aktif devre elemaninin transistör olmasidir. 17. Istem. 10 ve 13'e göre güç dönüsüm. devresi olup özelligi; aralarinda geçis delikleri ya da kablo baglantilari olusturulmus birincil materyal (6) ve ikincil materyali (7) bulundurmasidir. 18. Isteni 10 ve 13'e göre güç dönüsüni devresi olup özelligi; seramik kart (1) tarafina konumlandirilmis birincil materyali (6) bulundurmasidir. 19. Istem 18'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; birincil materyalin (6) alt yüzeyine konumlandirilmis aktif devre elemanini bulundurmasidir. 20. Istem 1'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; en az iki tabakan olusacak sekilde çoklu iletken tabaklarina (8), her bir tabaka (8) yigin içinde birbirleri ile iliskilendirilecek sekilde desenlendirilmis halde sahip olan AlN seramik karti (1) bulundurmasidir. 21. Istem 20'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; metal yapida iletken tabakalari (8) bulundurmasidir. 22. istem 20 veya 21'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; alt bölümünde iletken tabaka (8) ile donatilmis AlN seramik karti (1) bulundurmasidir. 23. Istem 20, 21 veya 22'ye göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; dikey geçis delikleri ile iliskilendirilmis, farkli yüzeylerde olusturulan iletken tabakalardan (8) olusturulmus AlN seramik karti (1) bulundurmasidir. 24. Istem 23'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; metaller ya da baglanti katmanlari ile doldurulmus geçis deliklerini bulundurmasidir. çip asamasinda bulundurmasidir. paketli güç çipini Istem 18'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; Yukaridaki istemlerden herhangi birine göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; farkli tipte tek ve çok sayida parçadan olusan güç çipini (2) bulundurmasidir. Istem 25'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; - standart paketlerden birinde GaN transistör, - Çip boyutunda paketlenmis GaN transistör, 0 Standart paket içinde GaN entegre devre (IC)Jr o Çip .boyutunda paketlenmis GaN entegre devre 0 Standart paket içinde SiC (Silikon karbit) transistör, o Çip boyutunda paketlenmis SiC (Silikon karbit) transistör formlarindan birinde olan güç çipini (2) bulundurmasidir. Istem 25 veya 26'ya göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; güç çipinin (2) üstüne konumlu aktif devre elemanini bulundurmasidir. Istem 25 veya 26'ya göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; güç çipinin (2) altina konumlu aktif devre elemanini bulundurmasidir. Istem 28'e göre güç dönüsüm devresi olup özelligi; çip asamasinda paketli halde olan güç çipini (2) bulundurmasidir. Güç dönüsüm devresinde gerekli olabilecek diger devre elemanlari ile donatilmis alüminyum nitrit seramik. kart (1) ve onunla. iliskili halde güç çipi bulunduran ve enerji besleme kaynagindan gelen enerjiyi enerji tüketen sisteme uygun olan voltaj ve frekansta degistiren güç dönüsüni devresine ait güç çipinin (2) çip asamasinda. paketlemesi için üretim yöntemi olup; o Seramik kart (l) üzerinde iletken tabakalarinin (8) olusturulmasi, O WBG güç çipinin (2) yüzeye çevrilmesi ve baglanmasi, 0 Güç çipinin (2) pasiflestirilmesi ve uçlarinin mühürlenmesi, 0 Diger elemanlarin (münferit cihazlar ve sürücüler) kaynaklanabilmesi için pencerelerin açilmasi islem adimlarini bulundurmasi ile karakterize edilmektedir. Güç dönüsüm devresinde gerekli olabilecek diger devre elemanlari ile donatilmis alüminyum nitrit seramik kart (1) ve onunla iliskili halde güç çipi bulunduran ve enerji besleme kaynagindan gelen enerjiyi enerji tüketen sisteme uygun olan voltaj ve frekansta degistiren güç dönüsüm devresi için üretim yöntemi olup; - AlN tabakalarinin tüm yüzeylerine bakirin lamine edilmesi, - Devre çizimine uygun bakir paterninin olusturulmasi, O Bakir lamine edilerek olusturulmus AlN tabakalarinin islem görmesi ya da kismen islem görmüs yesil AlN ile yiginlanmasi, o Atesleme O Lazer delme ile geçis deliklerinin olusturulmasi, - Transistörlerin yüzüstü baglanmasi - Uçlarinin AlN yesil macun ile kapatilmasi ve kürlenmesi 0 diger devre elemanlarinin baglanmasi islem adimlarini bulundurmasi ile edilmektedir. 32. Isteni 31'e göre güç dönüsüni devresi yöntemi olup; atesleme isleminin gerçeklestirilmesidir. 33. Istemr 31'e göre güç dönüsüni devresi yöntemi olup; uçlarinin AlN yesil karakterize için üretim 200 oC'de için üretim macun ile kapatilmasi ve kürlenmesi için lazer, isi ve plazma uygulamasi yapilmasidir. TR TR2. It is a power conversion circuit according to claim 1 and its feature is; o The primary material (6) of the two-layer (6,7) power chip (2), which is a WBG semiconductor, has a crystalline GaN structure, and the thermal expansion coefficient of the secondary material (7), which has a ceramic AlN structure, is adjusted to be the expansion coefficient of the WBG semiconductor used. In case there is a structure, the ceramic circuit board (1) has a ceramic AlN structure. 7. It is a power conversion circuit according to claims 2 and 5 and its feature is; In a case where the active layer of the WBG power chip (2) is mostly GaN, the ceramic circuit board (1) has a ceramic AlN structure. 8. It is a power conversion circuit according to claim 1 and its feature is; It has a power chip (2) with an active circuit element underneath. 9. It is a power conversion circuit according to claim 8 and its feature is; The transistor, as the active circuit element, is directly connected to the ceramic card (l) from the bottom. 10. It is a power conversion circuit according to claim 1 and its feature is; o It contains the power chip (2) consisting of the primary material (6) and the secondary material (7) and the ceramic card (1), all of which have their thermal expansion coefficients adapted. ll. It is a power return circuit according to the required 2 or 10 and its feature is; o The primary material (6), which is a WBG semiconductor, of the two-layer power chip (2) consisting of primary material (6) and secondary material (7), is one of crystalline GaN and/or AlGaN, InGaN, InAlGaN alloys, or these compounds and alloys are formed in various forms. In case of a structure where they are used together, the thermal expansion coefficient of the secondary material (7) must be adjusted to be the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor layer or structure used, in this case the secondary material (7) must have a ceramic AlN structure, 0 must have a ceramic AlN structure. The thermal expansion coefficient of the ceramic card (l) is adjusted to be the thermal expansion coefficient of the WBG semiconductor layer or structure used. . It is a power conversion circuit according to claim 1 and its feature is; It contains the power chip (2) consisting of WBG semiconductor as the primary material (6) and the substrate as the secondary material (7). It is a power conversion circuit according to claims 1 and 3 and its feature is; It contains the active circuit element in the upper part. It is a power return circuit according to claim 4 and its feature is; The active circuit element is located on the upper surface of the secondary material (7). . It is a power conversion circuit according to claim 4 and its feature is; The active circuit element is a transistor. It is a power conversion circuit according to claims 1 and 1 and its feature is; between them. Primary material (6) and secondary material (6) with through holes or cable connections. It is a power conversion circuit according to claims 1 and 3, and its feature is; primary positioned on the ceramic card (l) side. It is a power conversion circuit according to claim 8 and its feature is; It contains the active circuit element positioned on the lower surface of the primary material (6). It is a power conversion circuit according to claim 1 and its feature is; It contains an AlN ceramic card (1) with multiple conductor layers (8) consisting of at least two layers, each layer (8) patterned in a way that they can be associated with each other in the stack. It is a power conversion circuit according to claim 10 and its feature is; It contains conductive layers (8) in metal structure. The thermal expansion coefficient of the ceramic circuit board (1) of 0 is also used as the thermal of the WBG semiconductor layer or structure. The expansion coefficient is adjusted to be , and in this case the ceramic circuit board (1) has a ceramic AlN structure. 12. It is a power return circuit according to request 2 or 10 and its feature is; o In the case where the primary material (6) of the two-layer (6,7) power chip (2), which is a WBG semiconductor, is mostly in crystalline GaN structure, the thermal expansion coefficient of the secondary material (7) is adjusted to be the thermal expansion coefficient of the GaN used, 0. In this case, the secondary material (7) has a ceramic AlN structure, the thermal expansion coefficient of the ceramic circuit board (1) is 0, or the WBG semiconductor layer used. The structure is adjusted to have a coefficient of thermal expansion and in this case the ceramic circuit board (1) has a ceramic AlN structure. 13. It is a power conversion circuit according to claim 10 and its feature is; It contains the power chip (2) consisting of WBG semiconductor as the primary material (6) and the substrate as the secondary material (7). 14. It is a power return circuit according to requests 10 and 13 and its feature is; It has an active circuit element in the upper part. 15. It is a power conversion circuit according to claim 14 and its feature is; The active circuit element is located on the upper surface of the secondary material (7). 12. It is a power conversion circuit according to claim 10 or 11 and its feature is; It has an AlN ceramic card (1) equipped with a conductive layer (8) in its lower part. 13. It is a power conversion circuit according to claims 10, 11 or 12 and its feature is; It contains an AlN ceramic card (1) made of conductive layers (8) formed on different surfaces, associated with vertical through holes. 14. It is a power conversion circuit according to claim 13 and its feature is; It has passage holes filled with metals or connection layers. 15. It is a power conversion circuit according to any of the above claims and its feature is; It contains the power chip (2) consisting of single and multiple parts of different types. 16. It is a power conversion circuit according to claim 25 and its feature is; o GaN transistor in one standard package, o GaN transistor packaged in Chip size, 0 GaN integrated circuit (IC) in standard package, o Chip in Isize. packaged GaN integrated circuit 0 SiC (Silicon carbide) transistor in the standard package, it contains the power chip (2) in one of the SiC (Silicon carbide) transistor forms packaged in that chip size. 17. It is a power conversion circuit according to claim 15 or 16 and its feature is; It has an active circuit element located on the power chip (2). 18. It is a power conversion circuit according to claim 15 or 16 and its feature is; It has an active circuit element located under the power chip (2). 16. It is a power conversion circuit according to claim 14 and its feature is; The active circuit element is a transistor. Claim 17. Power conversion according to 10 and 13. It is a circuit and its features are; It contains primary material (6) and secondary material (7) with passage holes or cable connections between them. 18. It is a power return circuit according to requests 10 and 13 and its feature is; It contains the primary material (6) positioned on the side of the ceramic card (1). 19. It is a power conversion circuit according to claim 18 and its feature is; It has an active circuit element positioned on the lower surface of the primary material (6). 20. It is a power conversion circuit according to claim 1 and its feature is; It contains an AlN ceramic card (1) with multiple conductor layers (8) consisting of at least two layers, each layer (8) patterned to be associated with each other in the stack. 21. It is a power conversion circuit according to claim 20 and its feature is; It has conductive layers (8) in metal structure. 22. It is a power conversion circuit according to claim 20 or 21 and its feature is; It has an AlN ceramic card (1) equipped with a conductive layer (8) in its lower part. 23. It is a power conversion circuit according to claims 20, 21 or 22 and its feature is; It contains an AlN ceramic card (1) made of conductive layers (8) formed on different surfaces, associated with vertical through holes. 24. It is a power conversion circuit according to claim 23 and its feature is; It has passage holes filled with metals or connection layers. It is present at the chip stage. The packaged power chip is a power conversion circuit according to Claim 18 and its feature is; It is a power conversion circuit according to any of the above claims and its feature is; It contains the power chip (2) consisting of single and multiple parts of different types. It is a power conversion circuit according to claim 25 and its feature is; - GaN transistor in one of the standard packages, - GaN transistor packaged in chip size, 0 GaN integrated circuit (IC)Jr in standard package o GaN integrated circuit packaged in chip size 0 SiC (Silicon carbide) transistor in standard package, o SiC (IC) packaged in chip size It contains the power chip (2) in one of the transistor forms (silicon carbide). It is a power conversion circuit according to claim 25 or 26 and its feature is; It has an active circuit element located on the power chip (2). It is a power conversion circuit according to claim 25 or 26 and its feature is; It has an active circuit element located under the power chip (2). It is a power conversion circuit according to claim 28 and its feature is; It contains the power chip (2) packaged at the chip stage. Aluminum nitride ceramic equipped with other circuit elements that may be required in the power conversion circuit. card (1) and with it. In the chip stage of the power chip (2) of the power return circuit, which has an associated power chip and changes the energy coming from the energy supply source at the voltage and frequency suitable for the energy consuming system. It is a production method for packaging; o Forming conductive layers (8) on the ceramic board (l), o Turning and connecting the WBG power chip (2) to the surface, 0 Passivating the power chip (2) and sealing its ends, 0 Opening the windows so that other elements (individual devices and drivers) can be welded It is characterized by having processing steps. It is the production method for the power conversion circuit, which contains an aluminum nitride ceramic card (1) equipped with other circuit elements that may be required in the power conversion circuit and a power chip associated with it, and which changes the energy coming from the energy supply source at the voltage and frequency appropriate to the energy consuming system; - Laminating the copper on all surfaces of the AlN layers, - Creating the copper pattern in accordance with the circuit drawing, o Processing the AlN layers created by laminating the copper or stacking them with partially treated green AlN, o Ignition, o Creating through holes by laser drilling, - Connecting the transistors face down. - Covering the ends with AlN green paste and curing it is done by connecting the other circuit elements. 32. The power return circuit method according to claim 31; is to carry out the ignition process. 33. The power return circuit method according to claim 31; To characterize the AlN green ends, the production is closed with production paste at 200 oC and laser, heat and plasma application is applied for curing. TR TR
TR2020/03626A 2020-03-09 2020-03-09 POWER CONVERSION CIRCUIT WITH COMPONENTS WITH MATCHED THERMAL EXPANSION COEFFICIENT TR202003626A2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/03626A TR202003626A2 (en) 2020-03-09 2020-03-09 POWER CONVERSION CIRCUIT WITH COMPONENTS WITH MATCHED THERMAL EXPANSION COEFFICIENT
PCT/TR2021/050209 WO2021183084A1 (en) 2020-03-09 2021-03-09 Power conversion circuit having components with a thermal expansion coefficient matched

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/03626A TR202003626A2 (en) 2020-03-09 2020-03-09 POWER CONVERSION CIRCUIT WITH COMPONENTS WITH MATCHED THERMAL EXPANSION COEFFICIENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR202003626A2 true TR202003626A2 (en) 2021-09-21

Family

ID=77670903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2020/03626A TR202003626A2 (en) 2020-03-09 2020-03-09 POWER CONVERSION CIRCUIT WITH COMPONENTS WITH MATCHED THERMAL EXPANSION COEFFICIENT

Country Status (2)

Country Link
TR (1) TR202003626A2 (en)
WO (1) WO2021183084A1 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW408453B (en) * 1997-12-08 2000-10-11 Toshiba Kk Package for semiconductor power device and method for assembling the same
US6319757B1 (en) * 1998-07-08 2001-11-20 Caldus Semiconductor, Inc. Adhesion and/or encapsulation of silicon carbide-based semiconductor devices on ceramic substrates
US8617927B1 (en) * 2011-11-29 2013-12-31 Hrl Laboratories, Llc Method of mounting electronic chips
US9318473B2 (en) * 2012-04-20 2016-04-19 Infineon Technologies Ag Semiconductor device including a polymer disposed on a carrier
TWI588955B (en) * 2012-09-24 2017-06-21 索泰克公司 Methods of forming iii-v semiconductor structures using multiple substrates, and semiconductor devices fabricated using such methods
US9601327B2 (en) * 2014-08-15 2017-03-21 The Board Of Regents Of The University Of Oklahoma High-power electronic device packages and methods

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021183084A1 (en) 2021-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9496245B2 (en) Semiconductor package with integrated semiconductor devices and passive component
US10497648B2 (en) Embedded electronics package with multi-thickness interconnect structure and method of making same
US8148964B2 (en) Monolithic III-nitride power converter
KR100713979B1 (en) Semiconductor device
US12125799B2 (en) Embedded die packaging with integrated ceramic substrate
US20170018478A1 (en) Via structures for thermal dissipation
US20190237416A1 (en) Power device package
US10586750B2 (en) Stackable power module
US6414847B1 (en) Integral dielectric heatspreader
US10770444B2 (en) Electronics package having a multi-thickness conductor layer and method of manufacturing thereof
US10888036B1 (en) Thermal management assemblies for electronic assemblies circumferentially mounted on a motor
CN116314170A (en) SiC double-sided cooling module with low parasitic inductance and high heat dissipation performance
CN117043936A (en) Electronic package with integral heat sink
US20240128197A1 (en) Assemblies with embedded semiconductor device modules and related methods
TR202003626A2 (en) POWER CONVERSION CIRCUIT WITH COMPONENTS WITH MATCHED THERMAL EXPANSION COEFFICIENT
Ma et al. Influence of packaging structure on switch performance of GaN HEMT half-bridge circuits
US11527456B2 (en) Power module with organic layers
CN212209492U (en) Power module
CN113380749A (en) Low-inductance SiC module layout
Polyntsev et al. Design and Optimization of 100 V GaN Multi-chip Power Micromodule Based on AlN DBC Substrate
CN114600238A (en) High power density 3D semiconductor module package
US20230369160A1 (en) Semiconductor Device Package Thermally Coupled to Passive Element
Yu et al. Heterogeneous integration of vertical GaN power transistor on Si capacitor for DC-DC converters
Wang et al. Advanced Packaging Technology of GaN HEMTs Module for High-power and High-frequency Applications: A Review
Pradhan et al. Design and Multiphysics Simulation of a PCB-Embedded-Package Enclosing a Gallium Nitride System on Chip Grown on a Novel Substrate