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AUSGABE FEBRUAR 2006

NÄHE ZUM KUNDEN – NÄHER AM KUNDEN

ELMOS verbindet Kompetenzen SICHERE VERBINDUNG

Neues Testverfahren für Wire-Bonding-Maschinen PRODUKT

PWM controller für LED Applikationen E910.96 SERIE – ELMOS KOMPETENZEN

Licht: Innovative Ansteuerkonzepte sind erforderlich

EDITORIAL

die Entwicklung eines neuen Systems erfordert eine Vielzahl von

Kompetenzen. Wenn nicht jedes Teil optimal in das Gesamtsystem eindesigned ist, leidet darunter die Gesamtperformance. Vor allem die Elektronik im System muss einwandfrei messen, regeln und

dem Gesamtsystem ausgelegt.

Außerdem startet in dem NEWSLETTER unsere neue Serie zu den

steuern.

einzelnen ELMOS-Kompetenzfeldern – beginnend mit einem Inter-

Hierbei können wir für Sie mehr tun. Wir haben deshalb neben un-

genden Ausgaben im Jahr 2006 werden wir u.a. unsere Kompetenz

serem Kerngeschäft - ASICs für die Automobilindustrie - eine eigene

Aktivität gegründet, die Sie aktiv bei Ihrem System unterstützt. Diese neue Abteilung namens „Applikationen und Systeme“ betreut Sie sowohl aus Vertriebssicht als auch beim Entwickeln Ihres Systems.

Der vorliegende Newsletter stellt die neue Abteilung vor und zeigt,

view zum Know-how auf dem Feld der Lichtelektronik. In den folbei Bus-Systemen und Klimaelektroniken vorstellen.

Nicht zuletzt möchte ich mich Ihnen als neuen Vorstandsvorsitzenden der ELMOS Semiconductor AG vorstellen. Ich bin seit Oktober

2005 bei ELMOS und habe am 1. Januar 2006 den Vorstandsvorsitz übernommen. Zuvor war ich bei SiemensVDO, Kostal und Bosch

wie Sie mit der Unterstützung von ELMOS die ASICs und Standard-

tätig – also von ELMOS aus gesehen auf der Kundenseite. Ich denke,

durch die direkte Unterstützung von ELMOS auch die Qualität

samen Chancen gut verstehen. Ich werde mein Möglichstes tun, um

produkte schneller in Ihr System integrieren können. Zudem steigt

Ihres Gesamtsystems – schließlich werden die elektronischen Bau-

EDITORIAL TITELSTORY

ÿ3

Zonescan - eindimensionales Sensorsystem ÿ6

Sichere Verbindung: Neues Testverfahren für Wire-Bonding-Maschinen

ÿ7

PRODUKTE

Übersicht DC/DC-Wandler

ÿ8

PRODUKTE

PWM controller für LED-Anwendungen E910.96

ÿ9

SERIE

ELMOS Kompetenz: Licht „Innovative Ansteuerkonzepte sind erforderlich“

NEWS

Win-Win-Situation zu schaffen.

Nähe zum Kunden - Näher am Kunden:

auf HALIOS®-Basis

INNOVATION

diese Kenntnisse zu Ihrem Vorteil einzusetzen und damit eine echte

ÿ2

ELMOS verbindet Kompetenzen

INNOVATION

ich kann deswegen Ihre Bedürfnisse, die Probleme und die gemein-

Mit freundlichen Grüßen

INHALT

2

elemente in allen Gebieten auf ein optimales Zusammenspiel mit

ÿ 10 ÿ 12

Dr. Anton Mindl

Vorstandsvorsitzender der ELMOS Semiconductor AG

TITELSTORY

ÿ Nähe zum Kunden – Näher am Kunden: ELMOS verbindet Kompetenzen

Bei der Entwicklung und Implementierung eines Halbleiter-Chips in

Auf Bedürfnisse des Kunden eingehen

mit anderen Elementen, schnelle Entwicklung und einfache Imple-

Die eigens gegründete Abteilung AS besteht aus Vertriebsmitarbei-

Muster und Testboards, die schon vorab einen Einblick in die Leis-

Bereiche. Dadurch können wir auf die Bedürfnisse der verschiede-

ein System sind viele Aufgaben gestellt: Optimales Zusammenspiel

mentierung, um nur die Grundlagen zu nennen. Hilfreich sind hier tungsfähigkeit des Halbleiters bieten. Zudem ist unabdingbar, dass

Systementwickler und Halbleiterhersteller die „gleiche Sprache“ sprechen. Und ELMOS geht sogar noch einen Schritt weiter.

Unsere Automobil-Kunden haben sich zumeist auf ein Geschäfts-,

tern und Entwicklungsingenieuren. „Wir vereinen die Vorteile beider

nen Kunden besser eingehen und erzielen eine optimale Lösung für unsere Kunden“, so Müsch. „In unserer Vertriebsabteilung sind die

Mitarbeiter jedoch weiterhin festen Kunden zugeordnet. Am Prinzip „One Face to the Customer“ ändert sich nichts.“

bzw. Applikationsfeld wie Klimatechnik (HVAC), Licht- oder Sicher-

heitsapplikationen spezialisiert. ELMOS als Halbleiterunternehmen

arbeitet daher mit den verschiedenen Experten der einzelnen Kom-

petenzfelder eng zusammen. Die Herausforderung: Die unterschiedlichen Anforderungen und Ansprüche zu verstehen und immer die

„Sprache des Kunden“ zu sprechen. Die Lösung: ELMOS hat eigene

Applikationsexperten, die sich speziell in das Geschäftsfeld des Kunden eingearbeitet haben und dessen Terminologie verstehen und

sprechen. „Durch die Kombination vom ELMOS-Halbleiter-Wissen mit dem Kunden-System-Know-how können wir die Entwicklung wesentlich vereinfachen und beschleunigen“, sagt Erhard Müsch, Leiter der Abteilung Applikationen und Systeme (AS) bei ELMOS.

Erhard Müsch leitet bei ELMOS die Abteilung „Applikationen und Systeme“.

ELMOS-FACHGEBIETE Heizung | Klima (z.B. Klimasteuerung)

Licht (z.B. LED-Ansteuerung)

Safety (z.B. Fahrspurerkennung)

Charging (z.B. Lichtmaschinenregler)

Body (z.B. elektr. Fensterheber-Ansteuerung)

Power Train (z.B. Drosselklappensteuerung)

ELMOS NEWSLETTER FEBRUAR 2006

3

TITELSTORY

Zudem wird die neue Abteilung “AS“ durch das Know-how der

ÜBERBLICK: KUNDEN-VORTEILE

ELMOS Microsystems und des HALIOS®-Patentes unterstützt. Dies

ÿ

effektive Kommunikation durch

hat, welches Auswerte-IC und welcher Sensor in einem kundenspe-

ÿ

schnellere Entwicklung

ÿ ÿ ÿ

„Sprechen der gleichen Sprache“

bedeutet: „Auch wenn der Kunde eine Frage zu einem Mikrosystem zifischen Gehäuse vereint werden, können wir ihm dank der internen

Vernetzung zu ELMOS Microsystems weiterhelfen. Ebenso verhält

geringere Kosten

es sich bei Lösungsansätzen zu berührungslosen Schaltern nach

auf die Bedürfnisse abgestimmte Lösung

zierten Ansprechpartner“, so Müsch weiter.

Bereitstellung von Mustern und Test-Boards

dem HALIOS®-Prinzip. Auch hier hat der Kunde immer einen qualifi-

Dabei gibt es keinen Unterschied in der Betreuung, ob der Kunde

einen speziellen, kundenspezifischen Halbleiter-IC oder einen standardisierten und/oder applikationsspezifischen Baustein benötigt.

„Es spielt dabei keine Rolle, welche Lösung der Kunde benötigt, er erhält von ELMOS einen umfassenden Support“, so Müsch.

Am Beispiel eines ASSPs wird dies hier verdeutlicht: Der Kunde benötigt eine Lösung für sein System, er wägt zusammen mit ELMOS die Vor- und Nachteile für die jeweiligen Applikation ab. Dabei kann

ASIC VS. ASSP Der Unterschied zwischen einem ASIC (Application Specific In-

tegrated Circuit) und einem ASSP (Application Specific Standard

Product) ist nicht immer ganz klar, und es ist auch nicht ganz einfach, eine klare Trennungslinie zu definieren.

Ein ASIC entsteht in der Regel aus den Anforderungen einer ganz

wendungsfall gebraucht werden. In der Mehrzahl der Fälle wird also das ASSP nicht die maßgeschneiderte Lösung darstellen.

Dennoch hat es natürlich seine Berechtigung. Für den Kunden,

der sich für ein ASSP entscheidet, fallen weder Entwicklungs-

spezifischen Anwendung eines einzelnen Kunden in enger Ab-

kosten an, noch muss er lange auf sein Produkt warten, da es

den. Es stellt eine unter Funktions- und Kostengesichtspunkten

schneiderten Lösung kann teilweise durch den Stückzahleffekt,

stimmung zwischen dem Halbleiterhersteller und diesem Kunfür diese Applikation optimierte integrierte Lösung dar. Mög-

liche Freiheitsgrade, etwa durch Parametrierbarkeit einzelner Funktionen, zielen auf die Verwendbarkeit in einer Produktfamilie ab, deren grundsätzlicher Aufbau aber weitgehend identisch ist.

Neben der Funktions- und Kostenoptimierung bietet ein ASIC

dem Kunden in hohem Maße Know-how Schutz. Anders als bei der Realisierung mit Standardkomponenten, deren Datenblätter

ja bereits fertig entwickelt ist. Der Nachteil der nicht-maßgealso das größere Produktionsvolumen beim Halbleiterhersteller,

kompensiert werden. Der mit einem ASIC verbundene Knowhow Schutz bleibt selbstverständlich auf der Strecke. Außerdem gibt es natürlich nicht für alle Applikationen ASSPs, und die Realisierung mit Standardkomponenten ist häufig recht kosten- und

platzaufwändig. Daneben bietet die Integration durch drasti-

sche Reduzierung der Lötstellen auf der Platine noch erhebliches Potenzial zur Qualitätsverbesserung.

öffentlich verfügbar sind, sind die inneren Abläufe in einem ASIC

So gesehen scheint es doch eine klare Abgrenzung zwischen ASIC

nachvollziehbar.

verschwimmen läßt: Viele ASSPs sind ursprünglich als ASICs im

ohne derartige Dokumentation nur mit sehr großem Aufwand

Wie aus der Bezeichnung bereits erkennbar, zielt auch das ASSP auf eine „spezifische Applikation“. Jedoch ist diese Applikation in

der Regel nicht ganz so spezifisch, wie der Name vermuten läßt.

Vielmehr soll mit dem ASSP ein breiterer Markt adressiert wer-

den, sagen wir ein „Applikations-Feld“, weshalb einerseits auf allzu „exotische“ Features verzichtet wird, dafür andererseits

4

aber auch Funktionen angeboten werden, die nicht in jedem An-

und ASSP zu geben, wäre da nicht ein Effekt, der den Übergang Kundenauftrag entwickelt worden. Nach einer gewissen Laufzeit

wurden sie dann vom Kunden für die allgemeine Vermarktung

freigegeben. Zu erwähnen sei noch, dass ELMOS gemeinsam mit den Fahrzeugherstellern und Zulieferern die Standardisierung im Fahrzeug vorantreibt. Als Beispiel sei hier der Steppermotortreiber mit LIN Schnittstelle und Autoaddressierung für die Klimatisierung genannt. (em)

TITELSTORY

ANFORDERUNGEN ASIC / ASSP Die Wege zur Implementierung eines kundenspezifischen Halb-

leiterbausteins (ASICs) und einer Standardlösung (ASSP) haben

viele Gemeinsamkeiten, allerdings auch große Unterschiede. Die Info-Grafik zeigt nicht nur welche Unterschiede zu beachten sind, sondern auch welchen Ansatz ELMOS wählt:

ASIC

ASSP

Merkmal

Vorteil von ELMOS

Merkmal

Vorteil von ELMOS

Design

Kundenspezifisch, Know-how Schutz

Am “Round table“ werden Anforderungen während der Designphase mit dem Kunden erörtert.

Applikationsspezifisch, kostenoptimiert

Ausschöpfen und Nutzen ELMOS eigener IPs

Produktion

Kundenspezifisch

Langzeitversorgung, frühe Bemusterung

Standardisiert

Langjährige Erfahrung

Qualität

Kundenspezifisch

Eigene 6-Zoll -Wafer Produktion sowie Zugriff auf eine 8-Zoll-Wafer Produktion

Standardisiert (z.B. AECQ 100)

Eigene 6-Zoll -Wafer Produktion sowie Zugriff auf eine 8-Zoll-Wafer Produktion

Systemimplementierung

Hochintegriert

Know-how Schutz durch NDA

Applikativ

Time-to-market

Kundenspezifisches Gehäuse

Standard JEDEC-Gehäuse

er sich sicher sein, dass er einen optimierten Halbleiterchip für seine

Durch die standardisierte Produktion sowie durch die Wahl einer

Technik durch die jeweiligen Ansprechpartner beraten. Zeigt sich im

schon nach kurzer Zeit in hohen Stückzahlen erhalten. Durch unse-

Applikation erhält. Denn er wird auf Seiten der Kosten und bei der

Laufe der Zusammenarbeit, dass ein Standardprodukt für seine An-

wendung ausreichend ist, kann er sofort auf zahlreiche Testboards zugreifen.

Schon jetzt kann er mit Hilfe von umfangreichen Tools testen, ob das Standardprodukt in seiner Applikation wie gewünscht arbeitet.

Zudem werden durch das „Sprechen der gleichen Sprache“ zwischen

standardisierten Qualifikation, kann der Kunde den Halbleiterchip

re eigene 6-Zoll-Produktion können wir zudem mögliche Wartezeiten (wie bei einigen Foundries) ausschließen. Zudem haben wir das

Potenzial, durch eine Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für

Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg

auch auf 8-Zoll-Wafern zu produzieren. Aufgrund dieser zweiten Produktionsstätte hat der Kunde eine noch höhere Liefersicherheit.

Kunde und Halbleiterunternehmen mögliche Probleme und Heraus-

Durch umfangreiche Beratung, Bereitstellen von Testsystemen und

also schon in einer sehr frühen Phase ausgeschlossen werden.

auf die jeweiligen Kunden-Fachgebiete lebt ELMOS die Nähe zum

forderungen im Ansatz erkannt. Negative Überraschungen können

Kombination von Vertrieb und Entwicklern mit der Spezialisierung Kunden. (maku)

ELMOS NEWSLETTER FEBRUAR 2006

5

INNOVATION

ÿ Zonescan – eindimensionales Sensorsystem auf HALIOS®-Basis Oft tappt man bei der Suche nach einem Schalter im sprichwörtli-

chen Dunkeln. Abhilfe schafft hier ein kleiner Sensor. Ein Beispiel: Sie bewegen Ihre Hand in Richtung eines Schalters, können diesen aber

in der Dunkelheit schlecht orten. Befinden Sie sich nun im Detek-

tionsbereich des „Zonescan“-Sensors, ein Sensor nach dem HALIOS®-

Prinzip, macht sich der Schalter durch eine dezente Hintergrundbe-

leuchtung bemerkbar. Jetzt haben Sie keine Probleme, diesen zu bedienen, ohne ins Leere zu greifen. Der Sensor erkennt also einen Gegenstand, eine Handbewegung oder einen Bewegungsablauf und reagiert entsprechend.

Außerdem kann mit solch einer Vorfelderkennung eine größere Anordnung von Tastern mit zugeordneten Funktionen geschickt beschrieben werden: Stellen Sie sich vor, Sie haben ein Tastenfeld mit drei mal drei Tastern vor sich – ähnlich dem Zahlenblock auf einer Tastatur. Zudem befindet sich ein Display über diesem Tastenfeld, welches die gewünschte Tastenfunktion anzeigen kann. Und zwar genau dann, wenn Sie Ihren Finger in einem gewissen Abstand über die Tasten bewegen, ohne diese überhaupt zu berühren. Somit können Sie im Vorfeld schon entscheiden, welchen Taster Sie denn nun tatsächlich bedienen wollen. Zudem können die Funktionen, die nicht im Vorfeld angewählt wurden, bei einer möglichen Fehlbedienung – beispielsweise Abrutschen auf den nächsten Taster – unterdrückt werden. Ein weiteres Merkmal des Zonescan besteht darin, dass der Tastvorgang zusätzlich erkannt werden kann. Sie benötigen also nur einen Sensor und die zugehörige Elektronik, um eine Vorfelderkennung inklusive einer Nahbereichsabfrage zu realisieren. Somit sparen Sie die mechanischen Taster. Möglich wird dies durch ein IC von ELMOS, basierend auf dem patentierten HALIOS®-Prinzip der ELMOS-Tochter, Mechaless Systems GmbH.

Durch die eigens entwickelte Software ist die Auswertefunktion für den Schaltausgang und die komplette Regelung des Sensors abgedeckt und optimal auf diesen abgestimmt. Der Sensor wird als fertig montierter Aufbau angeboten, welcher einen Bereich von maximal 25 cm erfassen kann. Die intelligente Regelung im IC erkennt Unterschiede und reagiert bei Änderungen des Sensorsignals in der Anstiegszeit und im Anstiegsverhalten. Langsame Drifterscheinungen oder statische Abweichungen – beispielsweise durch Verschmutzung des Sensors oder eine Veränderung des Abtastbereiches – können so sicher von einem tatsächlich durch die zu detektierende Bewegung erzeugten Signalverlauf unterschieden werden. Die Software regelt immer in den optimalen Bereich, damit die bestmögliche Auswertung erreicht wird. Der Standard-Sensor wird über eine Kabelverbindung von ca. 30 cm mit der zugehörigen Elektronik verbunden. Er besteht aus einer kostengünstigen Anordnung von zwei Infrarot-LEDs und einer Empfängerdiode. Diese Bauteile sind in einem AluminiumKopf mit einer integrierten Mini-Optik montiert und durch eine schwarze, undurchsichtige Perspex-Abdeckung geschützt. Der Sensor selbst hat einen Außendurchmesser von 11 mm bei einer Länge von ebenfalls 11 mm. Das ELMOS-ASIC kann mit minimaler äußerer Beschaltung auch problemlos in einen vorhandenen Aufbau integriert werden. Mit Außenmaßen von jeweils 7 mm und einer Dicke von 0,9 mm ist das Bauteil recht klein. Durch die implementierte PWM können die Ausgänge ohne weitere Beschaltung beispielsweise auf einen Treiberbaustein für externe Leuchtmittel geschaltet werden, um verschiedene Helligkeitsstufen zu realisieren. (bbe)

Zonescan besteht aus zwei Infrarot-LEDs und einer Empfängerdiode. Diese Elemente sind in einem Alu-Kopf mit einer integrierten Mini-Optik montiert, geschützt durch eine schwarze Abdeckung.

6

INNOVATION

ÿ Sichere Verbindung: Neues Testverfahren für Wire-Bonding-Maschinen Die Prozessoptimierung und -kontrolle beim Wire-Bonding – das Verdrahten des Halbleiterchips mit Hilfe des Ultraschall-Verbindungspro-

WAS IST WIRE-BONDING?

ist u.a. das Wire-Bonding für eine einwandfreie Kommunikation des

Das Drahtbonden (engl. Wire-Bonding) ist ein Mikropress-

zesses – ist eine ebenso schwierige, wie wichtige Aufgabe. Schließlich Chips mit der Applikation verantwortlich.

Die herkömmlichen Prozesstestverfahren (Pull- und Sheartest) geben

nicht genügend Informationen über den Zustand der Wire-Bonding-

Maschinen. Verminderte Qualität kann so erst beim fertigen Bauelement oder sogar erst nach dessen Einbau in ein Modul festgestellt werden.

schweißverfahren bei dem der Halbleiterchip mit einem Draht durch Druck, Temperatur und/oder Ultraschall miteinander verbunden wird. Der Draht, der meistens aus Gold besteht,

wird dabei von dem Anschluss auf dem Chip zu den äußeren Kontaktstellen des Leadframes oder des Gehäuses geführt.

Diese Drähte bilden die Verbindung vom Halbleiterchip zur umgebenden Schaltung.

zeit. Das System ist zudem unabhängig vom Typ des Bondverfahrens (Ballbonding oder Wedge-Wedgebonding).

Für die Signalerfassung sind auf dem Testchip drei Mikrosensoren mit

jeweils zwei Messkanälen angebracht. Zudem besteht die Möglichkeit, noch weitere Mikrosensoren auszulesen und zwei zusätzliche,

externe Signale (z.B. Daten der Wire-Bond-Maschine) auszuwerten.

Die Prüfung erfolgt, indem die Wire-Bond-Maschine ohne Draht die Abläufe verrichtet. Dazu wird die Maschine im dry-bonding bzw.

Der Testchip ist nur rund drei mal drei Millimeter groß. Auf ihm sind drei Mikrosensoren mit jeweils zwei Kanälen angebracht.

Und da ist er wieder – der Wunsch nach der „gläsernen Maschine“,

bei der alle Qualitätsaspekte sofort sichtbar werden. ELMOS geht hier einen neuen, effizienten Weg: In Zusammenarbeit mit dem

Center for Advanced Materials Joining der University of Waterloo in

Ontario (Kanada) hat die ELMOS-Tochter ELMOS Advanced Packaging

(Niederlande) ein neues Test- und Analysesystem für Wire-BondingMaschinen evaluiert. Das System erlaubt es, einzelne Maschinen zu

vergleichen und Ausfallerscheinungen an der Maschine frühzeitig

no-wire Modus betrieben.

Tests bei ELMOS Advanced Packaging haben ergeben, dass mit dem Mikrosensor-Systems die Hauptparameter des Wire-Bond-Prozesses,

die für die Qualität und Zuverlässigkeit der Mikroschweißverbindung

verantwortlich sind (Bondforce, Ultraschall), sowie auch mechanische Kenngrößen der Wirebond-Maschine (Bondheadshift, Vibrationen)

verifiziert und analysiert werden können. Die Daten ermöglichen umfassende Aussagen zur Qualität und Leistungsfähigkeit der Maschine. Der Test kann über einen langfristigen Zeitraum periodisch wiederholt

werden und gibt somit einen genauen Rückschluss auf das Langzeit-

zu diagnostizieren.

verhalten der Maschine, noch bevor ein neues Produkt in Serie geht.

Das System besteht aus Mikrosensoren auf einem speziellen Testchip,

ab Mitte 2006 – ein grundlegend neues Qualitäts-Sicherungssystem

der in ein Keramikgehäuse montiert und auf der Maschine angebracht

wird. Dieses Mikrosensor-System ist per Kabel mit einem Laptop ver-

Mit diesem Mikrosensor-System steht ELMOS Advanced Packaging – für Wire-Bond-Maschinen zur Verfügung. (maku/ rdu)

bunden. Auf diesem Laptop können mittels Software die Daten in

Echtzeit analysiert werden. Der drei mal drei Millimeter kleine Test-

chip kann verschiedene, relevante Messdaten, wie Temperatur, Vibra-

tion, Bondforce sowie mechanische Abweichungen auf der x-, y- und z-Achse auslesen.

Signalerfassung in Echtzeit In Aktion: Der Testchip wird

Der große Vorteil des Mikrosensor-Systems besteht darin, dass die

Mikrosensoren auf der Maschine in situ plaziert werden, d.h. die

Signalerfassung erfolgt direkt am Bondwerkzeug (Kapillare) in Echt-

in die Wire-BondingMaschine eingesetzt und ist per Kabel mit einem Laptop verbunden.

ELMOS NEWSLETTER FEBRUAR 2006

7

PRODUKTE

ÿ Übersicht: DC/DC-Wandler Mit der Entwicklung eines Switch Mode Power Supply (SMPS)

Schaltkreisen zur Steuerung eines Autarkiesystems für Kraftfahrzeuge im Jahre 1994 wurde der Grundstein unseres Produktspektrums bei DC/DC Wandlern gelegt. Seither sind neben zahlreichen

ASIC Anwendungen auch integrierte Standard-Bausteine in automobiler Qualität entstanden.

Die Chips zeichnen sich durch einen extrem großen Eingangs-

Beispiel eines

spannungsbereich, hohe Flexibilität und eine äußerst geringe

Evaluationsboards für

Ruhestromaufnahme aus. Mit der Wahl entsprechender externer Komponenten werden die Wandler vielen Erfordernissen gerecht.

Diese Eigenschaften machen unsere Bausteine für eine Vielzahl

DC/DC-Applikationen.

Schwerpunkte zukünftiger Entwicklungen sind zum einen Spezial-

von Anwendungen in KfZ und Industrie interessant. Beispielsweise

wandler für LED Beleuchtungen im Auto, zum anderen eine Weitbe-

ELMOS Schaltregler den Einsatz in allen gängigen Kraftfahrzeug-

bil und Industrie. Ebenso in der Planung sind Mehrspannungsregler

ermöglichen die in Hochvolt CMOS-Technologie entwickelten Bordnetzspannungen (14V, 28V, 42V).

reichs-Step-Down-Schaltreglerfamilie für Anwendungen in Automound Power Converter. (maku)

STANDARD-IC-DC/DC-WANDLER Produkt

Package

Beschreibung

Arbeitsbereich

E910.22

SO20

Weitbereichs Switch Mode Power Supply (SMPS) mit Watchdog

Betriebstemperatur –40°C bis +125°C, Eingangsspannungsbereich 3V bis 55V Ruhestrom typ. 50µA

E910.23

S=16w

Weitbereichs-Sperrwandler mit Reset

Betriebstemperatur –40°C bis +125°C, Eingangsspannungsbereich 3V bis 55V Ruhestrom typ. 50µA

E910.24

SO8

Einstellbares Weitbereichsnetzteil (PFM controller) mit reduziertem Ladestrom bei geringer Last zur EMV Vermeidung und erhöhter ON-Zeit des FETs zur verbesserten Komponentenausnutzung bei geringen Eingangsspannungen

Betriebstemperatur –40°C bis +125°C, Eingangsspannungsbereich 3V bis 60V, Ruhestrom typ. 40µA

E910.25

SO8

Einstellbares Weitbereichsnetzteil (PFM controller) mit reduziertem Ladestrom bei geringer Last zur EMV Vermeidung und Überlastabschaltung (repetierend)

Betriebstemperatur –40°C bis +125°C, Eingangsspannungsbereich 3V bis 60V, Ruhestrom typ. 40µA

E910.26

SO8

Einstellbares Weitbereichsnetzteil (PFM controller), Grundversion

Betriebstemperatur –40°C bis +125°C, Eingangsspannungsbereich 3V bis 60V, Ruhestrom typ. 40µA

KUNDENSPEZIFISCHE DC/DC-WANDLER

>

8

Produkt

Applikation

Betriebstemperatur

Eingangsspannungsbereich

Ruhestrom

1st tier

OEM

E102.07

Stromversorgung

– 40°C bis +105°C

6 bis 50V

75µA

SVDO

DC

E100.35

Energiereserve Airbag

– 40°C bis +85°C

8 bis 16(40)V

100µA

Lear

BMW

E100.40

Stromversorgung Airbag

– 40°C bis +85°C

8 bis 16(40)V

100µA

Lear

BMW

E104.17 | 18

Stromversorgung für Instrumentierung

– 40°C bis +85°C

5,5 bis 24V

500µA

Bosch

BMW | VW

E116.14

Gas Druck Lampe (Xenon)

– 40°C bis +125°C

4,8 bis 15,5V

–

Hella

VW | Audi

Mehr als 20 Millionen ICs im Feldeinsatz

PRODUKTE

ÿ PWM controller für LED Applikationen

E910.96

Das IC wurde für Beleuchtungsanwendungen mit LED Technik, so-

FEATURES

Mit seiner Architektur vereint es die Vorzüge eines Schaltreglers mit

ÿ

wohl für den Innenraum, als auch für den Außenbereich, entwickelt. denen einer linearen Stromregelung für LEDs. Der Chip unterstützt

Step-Up und SEPIC Wandler. Damit darf die Betriebsspannung der

ÿ

Spannungsversorgungsbereich VS 5V bis 40V

ÿ

Konstanter Stromausgang mit 3 identischen Kanälen

ÿ ÿ

LED Cluster sowohl unterhalb als auch oberhalb der Batteriespannung liegen. Die drei linearen Stromquellen erschließen dem Bau-

ÿ

stein eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten, wie beispielsweise

ÿ ÿ

komplette Rückleuchten oder vollfarbige RGB Beleuchtungen im Innenbereich.

ÿ ÿ

Alle LEDs lassen sich separat dimmen, indem man den Strom entweder über eine Variation der Referenzspannung vorgibt oder ihn mit einem PWM Signal moduliert. Eine Diagnosefunktion ist ebenfalls

ÿ

Cluster. Der Chip bietet zwei Stromspar-Modi. Im Sleep-Mode wer-

ÿ

im Chip integriert und ermöglicht ein einfaches Erkennen offener

den lediglich 20µA aufgenommen, was den Chip für KL30 Anwen-

ÿ

dungen qualifiziert. Im Standby-Mode mit eingeschalteter interner

Konstante Versorgungsspannung für alle Kanäle

Unterstützt 2 Schaltnetzteil-Topologien: BOOST und SEPIC Hohe Effizienz

Sehr niedrige Ruhe- und Standby-Stromaufnahme Einstellbarer Oszillator bis zu 500kHz

Hochstromtreiber für externen MOSFET

OTA Treiber für externe Stromquellen, MOSFETs

Jeder Kanal dimmbar mittels PWM Signal oder mit

reduziertem Konstantstrom, abhängig von der jeweiligen Referenz

Pins ‘ON’ und ‘PWM’ einsetzbar auch für automobile

Spannungen (bis 40V) mit 2.5V TTL Schwelle

Arbeitstemperaturbereich –40°C bis + 125 °C QFN32 7x7 Package

ANWENDUNG

Versorgung werden 100µA aufgenommen. Das Netzteil kann dann

ÿ

mit bis zu 20mA für externe Schaltungen belastet werden, z.B. um einen Mikroprozessor zu versorgen.

ÿ

ÿ

Für eine einfache Anbindung an externe Signale dürfen die Eingänge

SLEEP und ON sowie alle PWM Eingänge mit bis zu 40V beaufschlagt

Frontscheinwerfer, Rück- und Bremsleuchten,

Nebelschlusslicht

Blinker, DRL und Parklicht

Armaturenbrett- und Innenraumbeleuchtung

werden, bieten aber normale TTL Schwellen. (tsp/rl)

VBAT VS VSM

int. Supply

VDD

VOUT1 LdDmpDet

MDRV ISEN

SLP

AGND

SMPS

ON

VFB

ExRef

COMP 0,2

SOLL

MUX

1,22

SelExRef SelHighRef

ON

OSC

3

ExRef1 0,2

3

MUX

+ -

SelExRef

DRV

3

ILED

3

LdDmpDet 3

Error

PWM1

Detect 3

CLK

C

+ - 4V

Err1

AnyErr

≥1

ELMOS NEWSLETTER FEBRUAR 2006

9

SERIE

ÿ ELMOS Kompetenz: Licht - „Innovative Ansteuerkonzepte sind erforderlich“ ELMOS hat in fast allen Bereichen der Automobilelektronik und spe-

ziellen Gebieten der Industrieelektronik langjährige Kompetenzen. Die vierteilige Serie stellt einige der Kompetenzfelder vor und gibt einen ersten Einblick in die jeweiligen Ansprüche. Zu Beginn der

Serie stellen wir die Lichtelektronik und Ihren Ansprechpartner für Fragen und Lösungen in diesem Kompetenzfeld der ELMOS vor.

Ralph Langenberg hat schon in seiner Zeit als Student der Elektro-

technik an der Universität Dortmund bei ELMOS gearbeitet. Nach erfolgreichem Abschluss seines Studiums begann er im Jahr 1994 als

Test-Ingenieur, später arbeitete er als Prozessingenieur im Waferprobing und war dort verantwortlich für den Wafer-Parametertest. 2003 wechselte er in die Abteilung Design. Seit der Gründung der

Abteilung Applikationen und Systeme im Sommer 2005, betreut er dort die Bereiche DC/DC-Wandler und Lichtsysteme.

Der NEWSLETTER sprach mit ihm über die Herausforderungen auf

dem Gebiet der Lichtelektronik im Automobil.

NEWSLETTER Seit wann ist ELMOS auf dem Gebiet der Lichtelekt-

ronik aktiv?

Langenberg Das erste Projekt speziell für die Lichtelektronik ging

1994 in Serienproduktion. Dies war ein Xenonlicht-Treiber-Baustein

in Zusammenarbeit mit Hella. Dieser war ein recht komplexer IC mit

penanwendungen low side Treiber mit Diagnose-Funktion, während

sich für LED-Anwendungen unsere DC/DC-Wandler anbieten. Ohne

DC/DC-Wandler wäre der Betrieb von großen LED-Verbänden, sogenannten Clustern, mit Betriebsspannungen oberhalb der Batterie-

Schaltnetzteil und Leistungsregler. Danach haben sich weitere Pro-

spannung nicht möglich. Betrachtet man Anwendungen mit Power

Dashboard-Beleuchtung oder das verzögerte Ausschalten der In-

men, wäre eine lineare Regelung wegen der entstehenden Verlust-

jekte angeschlossen, beispielsweise Chips für die Versorgung der nenraumbeleuchtung.

NEWSLETTER Was ist das Besondere bei Produkten, die im Bereich der

LEDs, die zwischen 350mA und rund einem Ampère Strom aufnehleistung nicht praktikabel. Auch hier bieten sich unsere Schaltregler an – beispielsweise der E910.27. Sie sind effizient und stellen

optimale Arbeitspunkte für die LEDs ein. Das ist auch aufgrund der

Lichtelektronik eingesetzt werden?

Lebensdauer der LEDs wichtig. Deren Hersteller sprechen in der Re-

Langenberg Neben den hohen Qualitätsanforderungen für Halblei-

LED auch innerhalb der Spezifikationen betrieben wird. Und das ist,

terchips in der Automobilindustrie kommen bei Produkten für die

Lichtelektronik weitere Herausforderungen hinzu, die stark vom verwendeten Leuchtmittel abhängen. So ist bei Xenon-Treibern z.B. die

Leistungsregelung oder bei Glühlampen der Einschaltstrom zu nen-

nen. Bei LED-Ansteuerungen ist das besondere Augenmerk auf die

genaue Einhaltung des Betriebsstromes gerichtet. Zudem sind für einige ICs, die beispielsweise in den Frontscheinwerfern arbeiten, hohe Umgebungstemperaturen von 125°C gefordert.

NEWSLETTER Welche ELMOS-Produkte sind für den Einsatz in der Lichtelektronik geeignet?

Langenberg Neben den kundenspezifischen Lösungen, den ASICs, ist

je nach Applikation der Einsatz von Standardprodukten, sogenann-

ten ASSPs, sinnvoll. Beispielsweise eignen sich für kleinere Glühlam-

10

Ralph Langenberg betreut bei ELMOS die Fachgebiete Lichtelektronik und DC/DC Wandler.

gel von mehr als 50.000 Stunden Lebensdauer – aber nur, wenn die

beispielsweise mit Vorwiderständen an der Batteriespannung, nicht zu gewährleisten. Für Sonderfunktionen, wie Dimmen, die man ohne

Regler nicht mehr darstellen kann, haben wir gerade einen Spezial-

baustein E910.96 in der Entwicklung. Der Baustein kann drei LED Kanäle gleichzeitig und individuell mit Konstantstrom versorgen. PWM Ansteuerung und Diagnosefunktionen sind ebenfalls enthalten.

NEWSLETTER Wie verläuft der Vorgang der Implementierung eines

Standardproduktes in ein neues System?

Langenberg Es gibt normalerweise zwei typische Wege. Auf der ei-

nen Seite kommen Kunden zu uns und möchten mit uns eine bestimmte Applikation realisieren. Wir helfen dann unter anderem bei

der Dimensionierung der Schaltung. Zudem unterstützen wir sie auch bei der Auslegung von magnetischen Teilen.

SERIE

Komplexität der Technologie

LED Tagfahrlicht Audi AFS BiXenon Basis Audi, BMW, Mercedes, Opel, Lexus Xenon Hg frei Toyota

Episode Neon BMW BiXenon Audi Xenon, dynamische LWR BMW

AFS Halogen Basis Ford H7 Freiformtechnik alle EU und Japan

H4 Scheinwerfer alle EU und Japan

“aerodynamic styled” headlamps alle US Sealed Beam alle US

Lichttechnologie im Überblick: In den kommenden Jahren

40er

70er

80er

1990

2000

2004

2010

2020

werden insbesondere

2030

Xenon und LED weiterentwickelt werden.

Auf der anderen Seite unterbreiten wir dem Kunden Vorschläge, von

NEWSLETTER Welche Fortschritte im Bereich der Lichtelektronik er-

denen wir glauben, dass sie ihm bei der Umsetzung einer Applikati-

warten Sie in den kommenden Jahren?

sen deren aktuelle Bedürfnisse. Bei diesem Ansatz haben beide Part-

Langenberg In den nächsten Jahren wird die LED-Technik beim Rück-

fließen viele Erkenntnisse zusammen, so dass wir in der Lage sind,

eine Helligkeitssteuerung in Abhängigkeit von den Umweltbedin-

on helfen können. Wir gehen also aktiv auf die Kunden zu und erfasner einen Nutzen: Der Kunde bekommt Unterstützung und bei uns

licht starken Einzug halten. Es werden dort Sonderfunktionen, wie

ASSPs optimal für Funktionen und Kosten auszulegen. Welcher Weg

gungen, beispielsweise Dunkelheit, Nebel oder Regen, in Serie pro-

dukten Datenblätter, Evaluation Boards sowie eine umfangreiche

intensiv nachgedacht. Dies bedeutet, dass innovative Ansteuerkon-

für den Kunden auch sinnvoller ist, wir bieten ihm zu Standardpro-

Beratung an.

NEWSLETTER Was macht für Sie persönlich die Faszination an der Betreuung der Lichtelektronik aus?

Langenberg Faszinierend ist, dass der Bereich der Lichtelektronik sich sehr gut mit dem Bereich der DC/DC-Wandler ergänzt, die ich

duziert. Auch über Konzepte einer Car-to-Car-Kommunikation wird

zepte erforderlich sein werden. Das Tagesfahrlicht wird nach aktuellen Prognosen bald gesetzlich vorgeschrieben. Hierzu wird ein separater Scheinwerfer notwendig, bei dem der Einsatz einer LED Lösung

aus Gründen der Energieeinsparung nahezu unvermeidbar scheint. Der Hauptscheinwerfer wird mittelfristig diesem Trend folgen und

somit auch mit LED´s aufgebaut sein. Erste Konzeptstudien liegen

bereits vor. Die LED Beleuchtung bietet revolutionäre Design-Mög-

auch unterstütze. Es ergeben sich viele Synergie-Effekte bei der

lichkeiten und Langlebigkeit. Andererseits ist der Leistungsbedarf

die stärker aufkommenden LED-Applikationen ansieht, können die-

Wandler-Konzepten darstellbar. Schon in naher Zukunft werden wir

Konzeption von Wandlerbausteinen. Wenn man sich zum Beispiel

se nicht mehr ohne leistungsfähige DC/DC-Konverter realisiert wer-

den. Es ist spannend, wenn man mit dem Kunden zusammen ein neues Wandlerkonzept entwickelt, das sich durch hohe Flexibilität oder andere Besonderheiten auszeichnet.

von 50 bis 60 Watt pro Scheinwerfer nur noch schwer mit Standardhier mit neuen Konzepten die alten Aufbauten ersetzen können und

damit insbesondere bei der Elektromagnetischen Verträglichkeit, der Baugröße und den Kosten Fortschritte erzielen. (maku)

ELMOS NEWSLETTER FEBRUAR 2006

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NEWS

ÿ Mikrotechnologe-Azubi prämiert Fabian Kohlmorgen, Mikrotechnologe bei ELMOS, hat für seine Ab-

ÿ Mitarbeiter spenden 1.176,42 Euro Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der ELMOS Semiconductor AG ha-

schlussarbeit den Microtech-Award gewonnen. Insgesamt wurde

ben 1.176,42 Euro an den Elterntreff e.V. in Dortmund gespendet. Für

men verliehen.

die einen Rundgang durch die Produktionsstätten in Dortmund und

der Preis an drei ehemalige Auszubildende verschiedener Unterneh-

Der Preis wird jährlich für besonders ausgezeichnete Arbeiten auf

dem Gebiet der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik verliehen. Ge-

ihre Spende erhielten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter eine DVD,

Nijmegen (Niederlanden) zeigt. Einige Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben den Film vollständig auf Eigeninitiative produziert.

sponsert wird der Award von den vier Dortmunder Unternehmen

Der Elterntreff e.V. will die Rahmenbedingungen für krebskranke Kin-

heim microParts und HL-Planartechnik.

sich für verschiedene Projekte ein, beispielsweise ein Clown-Projekt.

ELMOS Semiconductor AG, Bartels Mikrotechnik, Boehringer Ingel-

Die Ausbildung zum Mikrotechnologen am Standort Dortmund

der und deren Angehörige angenehmer gestalten. Der Verein setzt

Dieses soll den Kindern auf der onkologischen Station der Kinderkli-

nik des Klinikums Dortmund helfen, für kurze Zeit den Klinikalltag

wurde von ELMOS mitinitiiert. Die dreijährige Ausbildung ist speziell

zu vergessen. Zudem werden ärztliche sowie psycho-soziale Betreu-

technologie zugeschnitten. Jährlich werden bei ELMOS mehr als 15

und Kuren mit der Spende finanziell unterstützt.

auf das Arbeiten im Reinraum und den Umgang mit der HalbleiterMikrotechnologen ausgebildet.

Der bereits zum vierten Mal verliehene Preis zeichnet jedes Jahr die

besten Abschlussarbeiten der dual ausgebildeten Mikrotechnolo-

gen sowie Umschüler aus dem Bereich Halbleiter- und Mikrosystemtechnik aus. (maku)

ungen, medizinisch-technische Ausstattungen sowie Feriencamps

„Wir sind stolz auf die wohltätige Initiative unserer Mitarbeiterinnen

und Mitarbeiter“, sagt Dr. Klaus Weyer, Mitgründer und Vorstandsmitglied der ELMOS Semiconductor AG. „Mit der Spende können wir den Kindern den Aufenthalt in der Klinik, aber auch danach in Feriencamps oder in Kuren, hoffentlich etwas angenehmer gestalten.“ (jwie)

ÿ ELMOS beim Tech-Day im FIZ bei BMW Am 11. Mai 2006 wird ELMOS seine gesamte Kompetenz bei BMW im

Des Weiteren werden an dem Tag der Vorstand und Mitarbeiter aus

ELMOS zeigt an einem Tag auf ca. 200m2 sein Produktportfolio und

sentationen über die Zukunft und Innovation in der Automobilelek-

FIZ (Forschungs- und Innovationszentrum) in München präsentieren. die langjährige Produkthistorie mit BMW. Die Schwerpunkte werden bei ELMOS-Produkte für die Bereiche Motor, Body, Safety und

tronik mit ELMOS-Produkten informieren.

E-Motorcontrol liegen. An Anschauungsbeispielen und Applikatio-

Für weitere Fragen steht Ihnen bei ELMOS als Ansprechpartner Herr

cher anhand eines Films einen Einblick in die Produktion bei ELMOS.

unter +49-231 7549-145 zur Verfügung. (tsp)

nen wird jedes Produkt einzeln vorgestellt. Zudem erhalten die Besu-

ÿ Soziales & ökologisches Engagement ELMOS handelt nach hohen sozialen, ökologischen und ökonomischen Ansprüchen. Diese gleichrangigen Ziele hat ELMOS nun im

„Kodex des verantwortungsvollen Handelns“ zusammengefasst. Der Kodex informiert detailliert über die Verantwortung für das

Unternehmen, die Mitarbeiter, die Umwelt und die Gesellschaft.

So wird beispielsweise vorgestellt, dass ELMOS regelmäßig Einführungsveranstaltungen für neue Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter,

Fremdsprachenkurse und Gefahrenstoffschulungen anbietet. Zudem werden die Eckpunkte der Jugend- und Ausbildungsförderung

beschrieben. Derzeit sind etwa rund zehn Prozent der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Standort Dortmund in der Ausbildung. „Wir

wollen mit dem Kodex ein weiteres Stück Transparenz schaffen“, so Dr. Klaus Weyer, Vorstand für Technik. (maku)

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den Bereichen Vertrieb sowie Applikationen und Systeme mit Prä-

Christian Tegethoff unter [email protected] oder telefonisch

IMPRESSUM Herausgeber ELMOS Semiconductor AG Chefredakteur Christian Tegethoff (ct) Redaktion und Produktion Thomas Speckbrock (tsp), Mathias Kukla (maku), Janina Wiegmann (jwie), Diana Kasperek (dka), Erhard Müsch (em), Bernd Berger (bbe), Reinhard Dust (rdu), Ralph Langenberg (rl) Redaktionsanschrift ELMOS Semiconductor AG, Heinrich-Hertz-Str. 1, D-44227 Dortmund Telefon + 49 (0) 231 - 75 49 - 0 Telefax + 49 (0) 231 - 75 49 - 548 [email protected], www.elmos.de