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PCIM Europe 2015

Technologietrends auf dem Gebiet der Leistungselektronik

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Anbieter zum Thema

Technische Universität Chemnitz
Heitec AG
MEV Elektronik Service GmbH
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Hohe Leistung und niedrige Induktivität des Gehäuses

Hitachi hat ein niederinduktives IGBT-Modul für 1700 V/900 A entwickelt. Die interne parasitäre Induktivität ist halbiert, sodass bei geschickter Parallelschaltung die Induktivität des Systems einschließlich Verschienung um 61% gesenkt werden kann.

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Auch Infineon stellt einen Leistungsbaustein vor und zeigt, dass im hohen Leistungsbereich weniger als 60 nH Systeminduktivität möglich ist. Ebenso im Bereich mittlerer Leistung gibt es Neuerungen. Infineon hat ein auf Mold-Technik basiertes, beidseitig kühlbares kompaktes Modul entwickelt, das speziell für die Elektromobilität vorgesehen ist (Bild 4). Der „Spacer“ ersetzt die Bonds am Lastanschluss, er bringt zusätzliche Wärmekapazität an die besonders effektiv wirkende Stelle auf der Chip-Oberseite.

Für die Zuverlässigkeit leistungselektronischer Bauelemente sind die chipnahen Verbindungen von besonderer Bedeutung. Eine Möglichkeit zur Steigerung der Zuverlässigkeit von Aluminium-Drahtbonds wird von der TU Berlin vorgestellt. Ausgehend von der Beobachtung, dass die Lebensdauer von Drahtbonds im Lastwechseltest mit der Dicke abnimmt, werden durch Lasertechnik Schnitte in den Bondfuß eingebracht (siehe Bild 5). Damit wird einerseits die Lebensdauer erhöht; andererseits kann bei einer in-situ-Messung während des Lastwechsels im Labor mit einer Thermokamera der Rissfortschritt in diesen Spalten besser beobachtet werden.

Zum Einfluss der Oberflächenmetallisierung von DCB-Substraten auf Eigenschaften der Lötverbindung mit klassischem SnAg3.5-Lot werden interessante Ergebnisse vom Imperial College London vorgestellt. Auf Substraten mit Ni- oder Ni/Au-Oberflächen bildet sich im Lot beim Lötprozess eine metastabile NiSn4-Phase, deren langsamer Zerfall die Scherfestigkeit der Lotverbindung deutlich reduziert. Maßnahmen zur Unterdrückung der Ausbildung dieser metastabilen Phasen werden vorgeschlagen.

Semikron stellt Ergebnisse zu Lastwechseln vor. Sie konnten den Ausfallmechanismus Bonddraht-Lift-off und Lotermüdung separieren und für jedes ein quantitatives Modell bilden. Der Beitrag ist wertvoll für das tiefere Verständnis und die weitere Modellbildung.

Auch Mitsubishi beschäftigt sich mit verbesserten Bonddrähten und Silber-Sintern, es wird eine deutlich höhere Lastwechselfestigkeit erreicht.

Darüber hinaus kommen andere Aspekte der Zuverlässigkeit kommen zur Sprache. Mitsubishi behandelt in einem Vortrag das Problem der Stabilität von Modulen gegen Feuchtigkeit. Feuchtigkeit durchdringt bei allen Modulen die Gehäuse und die Vergussmassen. Der Test wird für ein 6,5-kV-Modul bei einer Gleichspannung von 5,2 kV durchgeführt. Durch eine neue Vergussmasse und eine verbesserte Passivierung kann eine hohe Feuchteresistenz erreicht werden.

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