VISION

Verbesserte thermische Impedanzspektroskopie zur Charakterisierung leistungselektronischer Bauelemente

Halbleiter in einem leistungselektronischen Modul© ISEA Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe RWTH Aachen

Energiewandler haben seit langem Einzug in zahlreiche Anwendungen gefunden. Ihr Ausfall ist jedoch eine der häufigsten Fehlerursachen in modernen Systemen, wie beispielsweise Windkraft- oder Photovoltaikanlagen. Ein zentraler Alterungsmechanismus in Halbleitermodulen, dem Herzstück aller Energiewandler, sind Temperaturschwankungen, die zu mechanischen Spannungen führen, die z. B. Risse und Materialablösungen verursachen. Im Projekt wird nun erstmals ein Prüfstand entwickelt und aufgebaut, der neben der herkömmlichen TTI-Technologie (transiente thermische Impedanzspektroskopie) auch die thermische Impedanzspektroskopie im Frequenzbereich implementiert. Damit können die neuen Verfahren nicht nur validiert und mit dem Stand der Technik verglichen, sondern auch Anwendern wie Halbleiterherstellern in einem prototypischen Prüfstand zur Verfügung gestellt werden, der zukünftig in Serie produziert werden soll.

Ein solcher Prüfstand wird es den Anwendern ermöglichen, ihre Produktion besser zu überwachen und ihren Kunden verbesserte Produktinformationen zur Verfügung zu stellen, um die Zuverlässigkeit und das Ausfallverhalten von Halbleiterbauelementen zu verbessern, Fertigungsfehler und -toleranzen besser zu erkennen und das thermische Design von leistungselektronischen Energiewandlern zu verbessern. Die angestrebte Verwertung soll durch Standardisierung und eine Ausgründung erfolgen.