Leistungshalbleiter für die Einpressmontage PressFIT-Technologie verbessert Zuverlässigkeit und Energieeffizienz von Leistungskomponeten

Der Trend zu höheren Temperaturen und neuen Anwendungen für Leistungshalbleitermodule verlangt neue Verbindungsmethoden. Die Lötverbindung auf Leiterkarten etwa lässt sich durch die einfach anwendbare Einpresstechnologie ersetzen. Diese sorgt dann insbesondere in Anwendungen der rauen Industrieumgebung für eine höhere Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.

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SAB Bröckskes GmbH & Co KG

Heitec AG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Infineon Technologies AG

Leistungselektronik ist zur Schlüsseltechnik bei der Regelung elektrischer Energie geworden, und zwar in der gesamten Verfahrenskette von der Erzeugung bis zum Verbraucher. Die entsprechenden Leistungshalbleiter sorgen für den präzisen Energiefluss entsprechend den Lasten und sind verantwortlich für Zuverlässigkeit und Stabilität der Stromversorgungsinfrastruktur. Der Einsatz in rauer Industrieumgebung verlangt hohe Ausfallsicherheit der Elektronik, selbst bei Vibration und Stoß. Durch den Ersatz von kritischen Lotverbindungen wird der Forderung nach Ausfallsicherheit entsprochen. Welche Vorzüge die PressFIT-Technologie hat und wie sie funktioniert, ist nachfolgen ausführlich erklärt.

Wenn zwei Kontaktflächen zusammengefügt werden, sind sie nur an wenigen Punkten tatsächlich (von Metall zu Metall) verbunden. Auch dann, wenn die Oberflächen poliert sind. Der Mindestradius einer derartigen Kontaktstelle beträgt im typischen Fall 10 µm. Bei der Einpresstechnologie, wie auch bei dem PressFIT-Kontakt, erfolgt immer eine plastische Verformung an diesen Kontaktpunkten innerhalb des Loches und der Kontaktzone. Diese Verformung ist auf den hohen Kontaktdruck zurückführen, der auftritt, weil die makroskopische Kontaktkraft auf einen mikroskopisch kleinen Kontaktbereich konzentriert ist. Die beiden Flächen werden dabei miteinander verschmolzen.

Die effektive Kontaktzone wird somit vergrößert und (der wichtigste Aspekt) es entsteht eine gasdichte Kontaktzone, die sehr robust gegenüber Umwelteinflüssen ist. Das Verbindungsprinzip ist der bekannte Kaltschweißeffekt, der speziell für Dauerkontakte verwendet wird, an die oft sehr viel höhere Zuverlässigkeitsanforderungen gestellt werden.

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