Auslegen von IGBTs – thermische Messung oder Simulation?

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ALPHA-Numerics GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Differenzen zwischen realer maximaler Kontakttemperatur und Messfühler

Betrachten wir den Aufbau des IGBT in Bild 3. Hier ist gut zu sehen, dass der NTC dezentral im Baustein angesiedelt ist und somit durch die inneren Wärmeleitwege die Hotspot-Region zu weit verlässt.

Selbst die internen Wege zum NTC sind hier schlechter gekoppelt als der Weg vom Chip zur Kühlsenke. Dies ist nicht schlecht – schließlich möchten wir die Wärme auch Richtung Kühlsenke ableiten, doch sollte man die Erkenntnis, dass ein ΔT zwischen dem heißesten Chip und dem NTC besteht in seine Überlegungen von Anfang an mit einbinden.

Leider findet man keinen Hinweis in einem IGBT-Datenblatt auf dieses ΔT. So bleibt einem eigentlich nur der Weg über die 3-D-Simulation oder über eine gemessene Kontakttemperatur, welche durch die angegebenen thermischen Widerstände Rückschlüsse auf die maximalen Chiptemperaturen zulassen.

Zuverlässigkeitstests

Der Einfluss von Lastwechseln auf die Lebensdauer von IGBTs

Zusammenfassend kann man sagen, dass sich der Einsatz eines 3-D-Simulationswerkzeuges immer lohnt. Oft wird der Einsatz von Simulationssoftware in Unternehmen belächelt, welche bisher ausschließlich mit Messungen ihren Weg gehen konnten.

Doch der Preis- und der Zeitdruck sowie die „virtuelle Sicherheit“ sein System besser zu verstehen, halten diese Werkzeuge auf Erfolgskurs. Beim Vergleich zwischen Simulation und Messung kann man lediglich feststellen: Falsche Simulationsergebnisse beruhen meist auf falschen Eingaben, genauso wie Messungen genügend Fallen für Messfehler bereithalten. Aber man sollte zumindest sicherstellen, Äpfel nicht mit Birnen zu vergleichen.

Thermo-Simulation

Vias in Leiterplatten sind kühler als man denkt

* Tobias Best ist Geschäftsführer der ALPHA-Numerics GmbH in Nastätten.

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