Top Side Cooling for EV Power Applications
Top side cooling 파워 SMD 패키지를 통한 전력변환 장치의 전력 밀도 향상 및 최적화
2022년 09월호 지면기사  /  글 | 윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr

  

STMicroelectronics                     ST마이크로일렉트로닉스 김 영 곤 부장

ACEPACK SMIT와 HU3PAK은 ST의 Top side cooling이 가능한 SMD 타입 소자다. 이들 소자 모두 PCB 표면에 실장되며 패키지 상단에 외부 방열판을 부착해 소자의 열관리에 유연성을 더할 수 있고 각 소자의 최대 가능 전력에 대한 최적화가 가능하다. 

글 | 윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr


본지가 개최한, 올해 11회를 맞은 “오토모티브 이노베이션 데이(AID, Automotive Innovation Day)” 컨퍼런스에서 ST마이크로일렉트로닉스는 전기-자율주행을 지원하는 그들의 프로덕트 솔루션을 대거 공개했다.  CASE 트렌드와 소프트웨어 정의 자동차로 요약되는 미래차를 위한 전기, 전자, 소프트웨어, 인프라 기술 관련 주요 도전과제 및 해결에 초점을 맞춘 올 컨퍼런스는 특히, 머신러닝 등 AI를 통한 반도체, 기능 및 소프트웨어 정의 자동차, 제어의 중앙집중화, 내외부 네트워크 강화를 통한 전기-자율주행의 미래에 포커스했다. 총 4개 세션(ADAS & Autonomous, Cloud & Connected Vehicle, Electrification & e-Mobility, Digital Cockpit & IVI)에서 36명의 연사가 31개 강연을 제공했는데, ST마이크로일렉트로닉스는 세션을 망라하며 그들의 8가지 주요 솔루션을 공개했다. 사전 인터뷰를 통해 ST를 하이라이트한다.   




Q. 이번 Automotive Innovation Day(AID)에 어떤 내용을 소개하는지 간단한 설명 부탁드립니다. 
A. 기존의 일반적인 파워 SMD는 패키지 바닥 면과 PCB를 통해 방열했으며 이에 따라 PCB 종류(재료), 방열 면적, 그리고 그 레이어 층수 등 PCB 설계에 여러 제약이 있었습니다. 하지만 SMD 패키지의 상단부를 이용해 방열한다면 외부 방열판을 패키지에 직접 맞닿게 할 수 있으며 외부 방열장치의 종류, 크기와 같은 유연성을 확보해 방열 설계의 최적화가 가능합니다. ST는 이런 Top side cooling이 가능한 파워 SMD 패키지를 HU3PAK과 ACEPACKTM SMIT를 통해 ST의 새로운 솔루션으로 고객사에 제시하고 있습니다. 









Q. 이 제품을 소개하게 된 배경은 무엇인가요? 업계의 요구사항은 무엇이고, 그에 대한 반영의 결과로 이전 제품과 현재 제품의 차이는 무엇인가요? 
A. 앞서 말한 것과 같이 파워 SMD 패키지의 방열 구조를 바닥 면에서 상단부로 옮김으로써 기존 SMD 패키지의 방열 제약을 한층 유연성 있게 최적화할 수 있게 됐으며, 이로 인해 바닥 면을 통해 방열했던 기존 SMD 패키지 대비 더 높은 전력밀도 향상을 기대할 수 있게 되었습니다. HU3PAK과 ACEPACKTM SMIT에서 비롯된 향상된 전력밀도를 통해 OBC와 LDC 같은 전기차의 전력변환장치는 기존보다 더 작고 가볍게 개발될 수 있습니다.



Q. 경쟁사 제품과는 어떤 차별점이 있을까요? 
A. HU3PAK과 ACEPACKTM SMIT같은 경우는 이미 그 양산성 및 성능이 글로벌 전기차 업체의 OBC와 LDC같은 전력변환장치를 통해 확인되었습니다. 그리고 ACEPACKTM SMIT같은 경우는 Discrete가 아닌 모듈로 그 패키지 내부 구조를 여러 형태의 토폴로지, 그리고 SCR, Diode, MOSFET, IGBT로 그 내부 디바이스를 고객의 요구에 대한 맞춤 대응이 가능합니다.그래서 AC/DC 혹은 DC/DC 컨버터에 몇몇 개의 ACEPACKTM SMIT를 다양하게 구성한 후 이를 하나의 시스템으로 일원화가 가능하며 이를 구성하면 시스템 사이즈를 줄일 수 있습니다. 외부 방열판도 일원화해 동일한 높이로 사용이 가능하게 됩니다. 즉, 시스템 개발에 들어가는 시간과 노력을 최소화 및 최적화가 가능합니다.
 








Q. 이 제품과 관련 ST는 어떻게 고객을 지원합니까? 
A. HU3PAK과 ACEPACKTM SMIT에 대한 각각의 Package guideline, PCB 체결 그리고 외부 방열판 체결에 대한 Application note를 ST 웹 페이지를 통해 제공하고 있습니다. 또한 고객사의 요청이 있을 경우 지사 및 대리점 엔지니어가 고객사를 직접 방문해 실험 및 평가를 고객사와 공동으로 진행하는 On-site 기술지원이 가능합니다.









Q. 이런 차별화가 가능했던 ST의 원동력, 시장경쟁력은 무엇입니까?
A. 고객사의 새로운 패키지에 대한 필요성을 간과하지 않고 제품 컨셉, 그리고 설계단계에서부터 실제 양산 개발에 이르기까지 긴밀한 소통, 검증을 포함한 지속적 협업이 HU3PAK과 ACEPACKTM SMIT의 출시 원동력이라고 보고 있습니다. 
이 두 디바이스의 시장경쟁력은 Top side cooling이라는 패키지를 통한 설계 유연성과 시스템 최적화 나아가서는 최적화를 통한 개발 노력과 비용, 고객사의 최종 제조 원가 절감이 최고의 경쟁력이라 할 수 있습니다. 이외 추가로 적극적인 기술지원 또한 시장경쟁력을 높이는 하나의 중요한 요소입니다.  

그리고 ST는 지속적인 제품 개발의 일환으로 이들 패키지에 Si MOSFET/Diode 뿐만 아니라 SiC MOSFET/Diode, 그리고 기존 Relay 대체가 가능한 SCR Mixed bridge 형태의 ICL 솔루션이 ACEPACKTM SMIT 하나의 패키지로 이용가능한 솔루션을 새로 개발해 제공하고 있으며 이들 다양한 디바이스의 양산 라인업 및 향후 개발 로드맵을 통해 제품 개발 원동력과 시장경쟁력을 지속적으로 유지하려고 합니다.






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