Power Devices und Trends Die PCIM Europe 2022 ist zur Präsenz zurückgekehrt

Von Gerd Kucera

Mit einer Fülle neuer Komponenten konnte die PCIM Europe 2022 nach zwei Jahren Live-Pause an die abgerissene Erfolgsserie wieder anknüpfen. Rund 11.300 Besucher diskutierten bei bester Laune mit 384 Ausstellern neue Lösungen.

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An allen drei Messe-Tagen war der Wunsch spürbar, eventuell Versäumtes nachzuholen. Bedarf bestand vor allem am persönlichen Austausch.
An allen drei Messe-Tagen war der Wunsch spürbar, eventuell Versäumtes nachzuholen. Bedarf bestand vor allem am persönlichen Austausch.
(Bild: Mesago / Klaus Mellenthin)

Höhere Leistungsdichte bei steigender Schaltfrequenz erzwingen deutliche Verbesserungen in der Aufbau- und Verbindungstechnik. Denn geeignete Ansätze, etwa 3D-Aufbautechnik, machen parasitäre Effekte gezielt beeinflussbar. Die Wahrung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer bleibt weiterhin zentrale Aufgabe. Im Mittelpunkt der parallel stattfindenden Konferenz (711 Teilnehmer) mit rund 280 Vorträgen standen unter anderem Materialien, Konzepte, Aufbautechniken, Systemintegration und Zuverlässigkeitsfragen. Ob aller Fortschritte bei SiC & GaN Devices steht die WBG-Technologie auch 2022 noch am Anfang ihrer Entwicklung.

Zugleich sind Siliziumbauelemente nicht am Ende und überraschen immer wieder mit beeindruckenden Leistungssteigerungen. „Damit bleiben sie auch in den nächsten zwei Dekaden weiterhin Umsatzträger der Branchen“, konstatiert Prof. Dr. Leo Lorenz (President ECPE), „generell, und insbesondere bei den Wide-Bandgap-Leistungsbauteilen, geht es weiterhin um die sichere Beherrschbarkeit der Devices in der konkreten Schaltung. Damit sind Wärme-Management, Robustheit, Zuverlässigkeit und Packaging zentrale Themen, auch für Halbleiter aus Silizium, quer durch die Branchen.

Arrow Electronics: glänzende Zukunft für SiC & GaN

Die technologische Weiterentwicklung der SiC-Bauteile schätzt Steven Shackell, Director Supplier Management bei Arrow Electronics, wie folgt ein: „Die Spannungsklassen der SiC-Komponenten werden stetig weiter ansteigen und schließlich bis in den Mittelspannungsbereich vorstoßen, da sich die SiC-Technologie im Vergleich zu Silizium sehr gut für solche höheren Spannungen eignet. Inzwischen bringen immer mehr SiC-Hersteller auch 1700-V-Bauteile auf den Markt, die vor allem für die Hilfsstromversorgung in industriellen Anwendungen vorgesehen sind. Der nächste Schritt wird dann eine Erhöhung auf 3,3 kV sein. Es gibt auf dem Markt bereits solche Bauteile einiger Hersteller. Aber ich glaube nicht, dass 3,3 kV schon das Ende ist, ganz im Gegenteil, ich vermute eher, dass es weiter in Richtung 10 kV gehen wird. Es wird einen Schub hin zu höheren Spannungen geben, dennoch werden die gängigen Spannungen von 650 V und 1200 V weiterhin Triebfeder für künftige Leistungssprünge sein. Vor allem die Automobilindustrie wird darauf drängen, dass die SiC-Hersteller ihre Entwicklungsarbeit im Bereich der Zwischenspannungen von 650 V bis 1200 V fortsetzen, um die Leistung der Elektrofahrzeuge zu optimieren und ihre Reichweite zu erhöhen.“

Die GaN-Technologie indes entwickelt sich laut Shackell zu einer zunehmend praktikablen Lösung, „weil die Anbieter nach und nach viele der Sicherheits- bzw. Zuverlässigkeitsprobleme lösen können. Einer der gängigsten Lösungsansätze besteht darin, den GaN-Schalter in den Gate-Treiber zu integrieren. Damit wird sichergestellt, dass das Gate des GaN-Schalters mit allen erforderlichen Schutzmaßnahmen zur Gewährleistung der Stabilität und Zuverlässigkeit korrekt angesteuert wird.

Steven Shackell, Arrow: „Die GaN-Technologie entwickelt sich zu einer zunehmend praktikablen Lösung.“
Steven Shackell, Arrow: „Die GaN-Technologie entwickelt sich zu einer zunehmend praktikablen Lösung.“
(Bild: Arrow Electronics)

Für die technologischen Weiterentwicklung der Leistungselektronik generell sei die Wafer-Technologie ein entscheidender Faktor. „Aber das ist nur die Hälfte der Geschichte“, sagt Shackell, „auch die Packages gewinnen immens an Bedeutung. Bei den Niederspannungs-MOSFETs etwa, bei denen der Trend in Richtung 0,5 mΩ geht, wird jeder Bestandteil des Gehäuses analysiert, um den durch das Gehäuse verursachten Widerstand zu verringern. Da die Systementwickler außerdem auf stets höhere Leistungsdichten drängen, bringen die Hersteller umfangreichere Portfolios heraus, die auch beidseitig kühlbare Gehäuse erlauben.“

Damit ist es verständlich, dass laut aktueller Studie des französischen Analysten Yolé Développement das Marktpotenzial für Halbleiter-Packaging mittelfristig auf 48 Mrd. US-$ zulegen soll. Aufgrund der Bedeutung der Gehäusetechnik für IDMs (Integrated Device Manufacturer), Foundries und OSATs (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) wurden laut Analyse im vergangenen Jahr mehr als 10 Mrd. US-$ in das Advanced Packaging investiert.

Vincotech: thermische Performance optimiert

„Die VINcoPress-Technologie und neue flow-E3-Gehäuse sind für die Leistungselektronik in vielerlei Hinsicht von Vorteil“, konstatiert dazu Edoardo Guiotto, VP Sales and Marketing bei Vincotech. Mit der VINcoPress-Technologie wird ein direkt gepresstes Substrat hergestellt, entwickelt für eine optimierte thermische Performance. Ergebnis ist eine gleichmäßige Verteilung von Druck und thermischem Widerstand (Rth). Das erhöht die Leistungsfähigkeit und Leistungsdichte der Module und erlaubt schließlich eine robuste, zuverlässige Kühlkörperanordnung.

Durch die VINcoPress-Technologie wird eine gleichmäßige Verteilung von Druck und thermischem Widerstand (Rth) erreicht.
Durch die VINcoPress-Technologie wird eine gleichmäßige Verteilung von Druck und thermischem Widerstand (Rth) erreicht.
(Bild: Martin Bolle)

Guiotto : „Die neue Gehäuse erweitern das Lösungsangebot an 12-mm-Leistungsmodulen ohne Sockelplatte und mit geringer Induktivität. Diese flow-E3-Module bieten die Vorteile der flow E-Gehäuse, die dem Industriestandard entsprechen, ermöglichten es aber, die Leistung älterer Designs mit nur geringen mechanischen Anpassungen zu erhöhen. Sowohl eine flow-S3- als auch eine flow-E3-Gehäuselinie nutzen VINcoPress und ein vorappliziertes Phase-Change-TIM (PC-TIM) nebst weiterentwickelter Die-Attach-Technologie und einer optionalen AlN DCB (Aluminiumnitrid Direct Copper Bonded).“

Infineon: 2-kV-SiC-MOSFET & -SiC-Diode für 1500 V

Weil Entwickler vermehrt auf Bus-Spannungen von 1500 VDC setzen, entwickelte Infineon ein erweitertes CoolSiC-Portfolio für Hochspannungslösungen als Grundlage für die nächste Generation von Photovoltaik-, EV-Lade- und Energiespeichersysteme. Damit lässt sich die Nennleistungsdichte pro Wechselrichter erhöhen, allerdings stellen Systeme auf Basis von 1500 VDC auch größere Herausforderungen an den Systementwurf. So erfordert schnelles Schalten bei hoher Gleichspannung zum Beispiel typischerweise eine Multi-Level-Topologie. Letztlich führt das zu einem komplexen Design und einer relativ hohen Anzahl von Komponenten.

Das erweiterte CoolSiC-Portfolio bietet 2-kV-MOSFETs aus Siliziumkarbid sowie eine 2-kV-SiC-Diode speziell für Anwendungen mit 1500 VDC Systemspannung. Der neue SiC-MOSFET kombiniert niedrige Schaltverluste und eine hohe Sperrspannung in einem Bauelement, das auf die Anforderungen von 1500-VDC-Systemen optimiert ist. Charakteristisch ist auch der niedrige Drain-Source-Einschaltwiderstand, die robuste Body-Diode ist für hartes Schalten geeignet. Das Device zeichnet sich ebenso durch eine ausreichende Überspannungsmarge aus und bietet im Vergleich zu SiC-MOSFETs der Spannungsklasse 1700 V eine zehnmal geringere durch kosmische Strahlung verursachte Fehler-Rate (FIT). Aufgrund des erweiterten Gate-Spannungsbereichs der Bauelemente garantiert Infineon eine einfache Implementierung in die Zielanwendungen.

Das erweiterte CoolSiC-Portfolio bietet 2-kV-MOSFETs aus Siliziumkarbid sowie eine 2-kV-SiC-Diode speziell für Anwendungen mit 1500 VDC Systemspannung.
Das erweiterte CoolSiC-Portfolio bietet 2-kV-MOSFETs aus Siliziumkarbid sowie eine 2-kV-SiC-Diode speziell für Anwendungen mit 1500 VDC Systemspannung.
(Bild: Infineon)

Basis dieses SiC-MOSFET-Chips ist die kürzlich vorgestellte M1H-SiC-MOSFET-Technologie. Die jüngsten Weiterentwicklungen ermöglichen ein deutlich erweitertes Gate-Spannungsfenster, das den On-Widerstand bei gegebener Chipgröße verbessert. Gleichzeitig bietet das größere Gate-Spannungsfenster eine hohe Robustheit gegenüber treiber- und layoutbedingten Spannungsspitzen am Gate, ohne Einschränkungen selbst bei hohen Schaltfrequenzen. Infineon bietet zur Design-in-Unterstützung der 2-kV-SiC-MOSFETs eine Reihe von EiceDRIVER-Gate-Treibern mit einer funktionalen Isolation bis 2,3 kV.

Muster der 2 kV CoolSiC-MOSFETs sind ab sofort in EasyPACK 3B- und 62-mm-Modulen verfügbar und später in einem neuen diskreten TO247-PLUS-Gehäuse für hohe Spannungen. Zusätzlich bietet Infineon ein Design-in-Ökosystem mit einem 2,3 kV-isolationsgeprüften EiceDRIVER an. Der Produktionsstart des Easy 3B (DF4-19MR20W3M1HF_B11), eines Leistungsmoduls mit vier Boost-Schaltungen, das als MPPT-Stufe im 1500-V-PV-Stringwechselrichters fungiert, ist für Q3 2022 geplant. Das 62mm-Modul in Halbbrückenkonfiguration (3, 4 und 6 mΩ) folgt in vierten Quartal 2022. Die diskreten Bauteilemit XT-Verbindungstechnik sollen Ende 2022 verfügbar sein.

onsemi: 7. IGBT-Generation und optimierte Devices

Die 7. Generation von IGBTs und Dioden zeigte onsemi. Darunter der 1200-V-FS7-IGBT mit einer um 20% geringeren Vorspannung in Durchlassrichtung im Vergleich zum Vorgänger, um die Effizienz und Leistungsdichte in Motorsteuerungen zu verbessert. Eine schnelle Version des FS7-IGBT ist für Anwendungen mit mittlerer bis hoher Schaltfrequenz in Solar-, USV- und Energiespeichern vorgesehen. Dieser verringert die Schaltverluste um die Hälfte. Das FS7-Angebot wird durch 750- und 1200V-VE-Trac-Direct-Lösungen (Automotive-qualifiziert) erweitert, die sich durch hohe Robustheit, sanftes Schalten und hohe Effizienz auszeichnen, so onsemi, um die jüngsten Anforderungen an EV-Antriebe zu erfüllen.

Unter den SiC-Halbleitern gibt es mehrere optimierte Devices, etwa der erste im TOLL-Gehäuse gekapselte 650 V/33-mΩ-SiC-MOSFET (NTBL045N065SC1) mit reduziertem Platzbedarf und geringerer Gehäuse-Induktivität. Er hat eine Kelvin-Source-Konfiguration für geringere Schaltverluste und weniger Gate-Rauschen und garantiert MSL1 (Moisture Sensitivity Level 1).

Power Integrations: Treiber-Boards für Automotive

SCALE EV heißt eine Serie von Gate-Treiber-Boards für EconoDUAL-Module, vorgesehen für Automobil- und Traktionswechselrichter in Elektro-, Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeuge. Die Gate-Treiber-Boards sind für 400-, 800- und 1200-V- Systeme ausgelegt und unterstützen laut Power Integrations sowohl Siliziumkarbid-MOSFETs als auch Silizium-IGBTs. Das Design ist für eine Einsatzhöhe von 5500 m geeignet und optional mit einer Schutzlackierung für technische Reinheitsanforderungen erhältlich.

Muster des ASIL-B-zertifizierten Treibers 2SP02152FQ (Scale EV) sind ab sofort erhältlich, die Serienproduktion soll im vierten Quartal 2022 aufgenommen werden.
Muster des ASIL-B-zertifizierten Treibers 2SP02152FQ (Scale EV) sind ab sofort erhältlich, die Serienproduktion soll im vierten Quartal 2022 aufgenommen werden.
(Bild: Power Integrations)

Das Design umfasst eine Vielzahl von Schutzeinrichtungen, darunter aktiver Kurzschluss, aktive Entladung des angeschlossenen Zwischenkreiskondensators, Überspannungsbegrenzung durch aktive Gate-Steuerung, Diagnosefunktionen wie Gate-Überwachung, Überwachung der Signalübertragung und On-Chip-Temperaturüberwachung sowie Kurzschluss- und Überstromreaktionen von weniger als 1 µs für SiC-MOSFETs und weniger als 3 µs für IGBTs. Muster des Treibers 2SP02152FQ sind ab sofort erhältlich, die Serienproduktion soll im vierten Quartal 2022 aufgenommen werden.

ROHM & SiCrystal: Höhenflug der SiC-Wafer

Schwerpunktmäßig fallen die zahlreichen Leistungshalbleiterlösungen von ROHM ebenfalls in die E-Mobilität und zudem in die Energieumwandlung. Laut Hersteller ist die vierte Generation der SiC-MOSFETs geprägt durch bis zu 50% reduzierte Schaltverluste und einen um 40% niedrigeren Einschaltwiderstand, ohne die Kurzschlussfestigkeit zu beeinträchtigen. Diese Generation bietet einen flexibleren Gate-Spannungsbereich von 15 bis 18 V und unterstützt das Abschalten mit 0 V, um einfache Gate-Ansteuerungen mit unipolarer Versorgung verwenden zu können.

SiCrystal (Nürnberg) will sowohl die Kapazitäten als auch das Personal deutlich aufzustocken.
SiCrystal (Nürnberg) will sowohl die Kapazitäten als auch das Personal deutlich aufzustocken.
(Bild: SiCrystal)

ROHM hat die Produktionskapazität für SiC-Leistungshalbleiter mit der Fertigstellung eines neuen Gebäudes im Apollo-Werk in Chikugo (Japan) erhöht. Da die Nachfrage nach SiC-Wafern weiter zulegt, plant ROHM eine neuerliche Ausweitung der Investitionen und Produktionskapazitäten. Auch ist geplant, in der Produktionstochtergesellschaft SiCrystal (Nürnberg) Kapazitäten und Personal deutlich aufzustocken (mehrere 100.000 Substraten pro Jahr).

SEMIKRON & ST: eMPack-Power-Module für EVs

ST produziert ein breit gefächertes Portfolio an SiC-MOSFETs, die in Standard-Leistungsgehäusen oder als Bare Die ausgeliefert werden. Letztere eignen sich für Module, bei denen eine hohe Leistungsdichte höchste Priorität haben. Jetzt vorgestellt wurden die Power-Module der eMPack-Familie. Diese Leistungshalbleiter sind das Ergebnis einer vierjährigen SiC-Technologie-Zusammenarbeit von ST und SEMIKRON zum Einsatz in Elektrofahrzeugen.

Die Zusammenarbeit hatte das Ziel, die SiC-Leistungshalbleiter von ST dafür einzusetzen, um mit kompakteren Systemen einen herausragenden Wirkungsgrad und ein branchenführendes Performance-Niveau zu erreichen. SiC entwickelt sich laut ST zusehends zur bevorzugten Power-Technologie der Automobilindustrie für EV-Antriebe, in denen sie zur Verbesserung der Reichweite und Zuverlässigkeit beiträgt.

eMPack-Module mit Nennspannungen von 750 V und 1200 V sind für Anwendungen von 100 kW bis 750 kW sowie für 400-V- und 800-V-Batteriesysteme vorgesehen.
eMPack-Module mit Nennspannungen von 750 V und 1200 V sind für Anwendungen von 100 kW bis 750 kW sowie für 400-V- und 800-V-Batteriesysteme vorgesehen.
(Bild: SEMIKRON)

Partner SEMIKRON gab den Eingang eines Milliarden-Euro-Auftrags bekannt, in dem es um die Lieferung der eMPack-Power-Module an einen deutschen Automobilhersteller ab dem Jahr 2025 geht. Karl-Heinz Gaubatz, Chief Executive Officer (CEO) und Chief Technical Officer (CTO) von SEMIKRON: „Im Vorfeld der künftigen Serienfertigung bietet uns die Kooperation mit ST die Gewähr für eine robuste Lieferkette, die die Kontrolle über die Qualität und die Liefer-Performance bietet.“ Mithilfe der Parameter der in Bare-Die-Form zugelieferten SiC-MOSFETs von ST gelang SEMIKRON die Realisierung von eMPack-Plattformen mit Nennspannungen von 750 V und 1200 V, die für Anwendungen mit Leistungen von 100 kW bis 750 kW sowie für 400-V- und 800-V-Batteriesysteme konzipiert sind.

Mitsubishi & Siemens: SiC für die Bahntechnik

Um den Einsatz der Hochspannungs-SiC-Technologie zur Steigerung der Energieeffizienz von Bahnantriebssystemen voranzutreiben unterzeichneten Siemens Mobility und Mitsubishi Electric Europe ein Memorandum, in dem beide Unternehmen die Zusammenarbeit auf dem Gebiet der SiC-Module vereinbaren. Ziel ist der effiziente Schienenverkehr und die Einsparung von elektrischer Energie im Transportsektor. Leistungshalbleiter spielen in Schienenfahrzeugen eine Schlüsselrolle. Hierfür werden Standard-Leistungshalbleiter in Silizium kontinuierlich weiterentwickelt und gleichzeitig neue Technologien vorangetrieben, beispielsweise der Einsatz von SiC-Devices.

Bei LV100-Full-SiC-Modulen lassen sich die Verluste im Vergleich zu herkömmlichen Si-Leistungshalbleiter-Modulen im Wechselrichterbetrieb um ca. 75% reduzieren.
Bei LV100-Full-SiC-Modulen lassen sich die Verluste im Vergleich zu herkömmlichen Si-Leistungshalbleiter-Modulen im Wechselrichterbetrieb um ca. 75% reduzieren.
(Bild: Mitsubishi Electric)

Nach Angaben von Mitsubishi haben sich SiC-Leistungshalbleiter in anspruchsvollen Anwendungen wie Traktionsumrichter in Zügen bewährt. Das Potenzial für Energieeinsparungen durch den Einsatz der breiten Palette von SiC-Modulen von Mitsubishi Electric in der Bahntechnik besteht speziell im Bereich der Traktionsantriebe. Insbesondere die Full-SiC-3300-V-Power-Module tragen zur Energieeinsparung und zur Verkleinerung von Traktionsumrichtern bei, heißt es. Der für schnelles Schalten geeignete SiC-Chipsatz wird im standardisierten LV100-Gehäuse eingesetzt. Das LV100-Gehäuse bietet laut Mitsubishi eine geringe Streuinduktivität und einfache Parallelschaltbarkeit. Die Leistungsverluste von LV100-Full-SiC-Modulen können im Vergleich zu herkömmlichen Si-Leistungshalbleiter-Modulen im Wechselrichterbetrieb um ca. 75% reduziert werden.

Mireo Plus B: Im März 2020 erhielt Siemens Mobility den ersten Auftrag für eine Bauart, die mit einer Batterie ausgestattet ist. Die Reichweite des Mireo Plus B im alleinigen Batteriebetrieb liege bei etwa 80 km.
Mireo Plus B: Im März 2020 erhielt Siemens Mobility den ersten Auftrag für eine Bauart, die mit einer Batterie ausgestattet ist. Die Reichweite des Mireo Plus B im alleinigen Batteriebetrieb liege bei etwa 80 km.
(Bild: Siemens Mobility)

Siemens leistete beim Bau elektrisch angetriebener Züge seit jeher Pionierarbeit. Mit dem batteriebetriebenen Zug Mireo Plus ermöglicht Siemens Mobility die Elektrifizierung von Bahnstrecken auch ohne durchgehende Oberleitung. Die Energieaufnahmen aus dem Netz ist mit einem energetisch optimierten Antriebsystem durch Einsatz von SiC-Bauelementen um annähernd 10% niedriger als bei aktuellen Fahrzeugen, sagt Siemens. Das größte Potenzial der SiC-Technologie liegt in der höheren Energieeffizienz und in der Gewichtsersparnis.

Nexperia: 240 Produkte in CFP-Gehäusen

Die jetzt vorgestellten Dioden ergänzen die mehr als 240 Produkte in CFP-Gehäusen, die Nexperia derzeit anbietet. Die CFP-Gehäuse werden für Nexperias Schottky-, Fast Recovery und Silizium-Germanium-Dioden genutzt, eignen sich aber laut Nexperia auch bestens für Bipolartransistoren. Nexperias Angebot umfasst eine Vielzahl von Produkten, darunter Single/Dual-Konfigurationen mit Nennströmen von 1 bis 20 A, die das Leiterplattendesign vereinfachen.

Für Leistungsanwendungen gibt es die Dioden im neuen CFP2-HP-Gehäuse (Clip-Bonded FlatPower) bis 200 V.
Für Leistungsanwendungen gibt es die Dioden im neuen CFP2-HP-Gehäuse (Clip-Bonded FlatPower) bis 200 V.
(Bild: Nexperia)

Seit der PCIM Europe gibt es von Nexperia 14 Dioden für Leistungsanwendungen im neuen CFP2-HP-Gehäuse (Clip-Bonded FlatPower). Dazu gehören 45-, 60- und 100-V-Trench-Schottky-Dioden mit 1-A und 2-A, darunter die PMEG100T20ELXD-Q, eine 100-V/2-A-Trench-Schottky-Diode. Für Anwendungen die eine Fast Recovery Diode erfordern, bringt Nexperia außerdem die 200 V/1 A-Version PNE20010EXD-Q Diode auf den Markt. Die neuen CFP2-HP Dioden sind als AEC-Q101 qualifizierte und Standard-Version erhältlich.

Moderne Fahrzeugarchitekturen zeichnen sich durch den Einsatz leistungsstarker und funktionsreicher Steuereinheiten (ECU) aus, die unter anderem für die Steuerung der Vorder- und Hinterachse sowie der Karosserie zuständig sind. Um die dadurch entstehende höhere Bauteildichte zu realisieren, setzen Hersteller zunehmend auf moderne mehrlagige Leiterplatten. Aufgrund des vertikalen thermischen Designs dieser modernen Platinen sparen Entwickler mit dem CFP2-HP-Gehäuse bis zu 75 % Platz, so Nexperia, bei gleicher elektrischer Leistung im Vergleich zu einem Bauteil im SMA-Gehäuse. Das robuste Gehäuse-Design ermöglicht längere Betriebszeiten und höhere Zuverlässigkeit auf Leiterplattenebene, während die neue Form der Anschlüsse die automatische optische Inspektion (AOI) verbessert.

„Die Umstellung auf kleinere Gehäuse wie CFP ist bereits in vollem Gange, und Nexperia möchte als treibende Kraft diesen Übergang weiter beschleunigen", so Frank Matschullat, Product Group Manager Power Bipolar Discretes bei Nexperia, „wir investieren kontinuierlich in den Ausbau unserer Kapazitäten, um der wachsenden Nachfrage nach Produkten im CFP-Gehäuse zu begegnen. Wir wachsen auch deutlich stärker in CFP Packages als der ohnehin schon schnell wachsende Markt. Nexperia investiert weiterhin in Portfolio und Kapazitäten, um langfristig allen Kunden- und Marktanforderungen gerecht zu werden."

Viscom: Drahtbondinspektion (AOI) in 3D

AOI-Experte Viscom thematisierte auf der PCIM Europe 2D- und 3D-Ansätze der Drahtbondinspektion, die speziell auf Anforderungen in der Leistungselektronik abgestimmt sind. Typische Applikationen (etwa Inverter-Technologie) gibt es in der Stromversorgung mit regenerativen Energieträgern, Bahnsteuerungen und ganz besonders in der Elektromobilität mit ihren Hybrid- bzw. rein batterieelektrischen Fahrzeugen. Die AOI-Lösungen sind prädestiniert für hundertprozentige Inline-Prüfung bis hin zur Vermessung der Drahtverläufe, sagt VISCOM.

Die AOI-Lösungen erlauben die hundertprozentige Inline-Prüfung bis hin zur Vermessung der Drahtverläufe.
Die AOI-Lösungen erlauben die hundertprozentige Inline-Prüfung bis hin zur Vermessung der Drahtverläufe.
(Bild: VISCOM)

Mit dem Inline-Röntgeninspektionssystem iX7059 Module Inspection wendet sich VISCOM insbesondere als Lösung für steigende Anforderungen an die Qualitätsprüfung von Leistungshalbleitern entwickelt wurde. Das System 3D-AXI durchstrahlt Flächenlötungen auch dann rundum einwandfrei, wenn die Prüfobjekte über spezielle Kühlkörper verfügen. Diese dürfen z.B. aus Kupfer bestehen und es können sogar potenzielle Störstrukturen vorhanden sein, die eine Prüfung erschweren. In solchen Fällen ist eine stärkere Durchstrahlung gefordert. Mittels leistungsstarker Computertomografie generiert iX7059 Module Inspection exakte Volumenansichten und Schichtbilder, die z.B. genauen Aufschluss über den Void-Gehalt in den Anbindungen geben. Um die hier typischen Prüfobjekte wie etwa IGBT-Module taktzeitoptimiert zu prüfen, sind Handhabungs-Optionen mit speziellen Rahmen und Werkstückträgern Bestandteil des Systemkonzepts.

Rohde & Schwarz: Leistungselektronik testen

Zur Validierung, Fehlersuche und Erfüllung von beispielsweise Power-Integrität in der Leistungselektronik ist geeignete Messtechnik die entscheidende Voraussetzung. Hierzu entwickelte Rohde & Schwarz geeignete Oszilloskope, beispielsweise RTO6 für Power-Integrity-Messungen im mV-Bereich. Es lassen sich sporadisch auftretende Restwelligkeiten sowie periodische oder zufällige Abweichungen schnell erkennen. Ganz neu im Rohde & Schwarz Portfolio sind die LCX-LCR-Meter, eine Familie universell einsetzbarer Impedanzmessgeräte für vielfältige Anwendungen. Das LCX200 etwa bestimmt Induktivität, Kapazität und Widerstand der Bauteile im Frequenzbereich von 4 Hz bis 10 MHz. In Kombination mit einer externen Sweep-Software lassen sich dynamische Impedanzmessungen durchführen. Sweeps sind auch über andere Parameter wie Prüfspannung oder Prüfstrom möglich.

Das RTO6-Oszilloskop ermöglicht beispielsweise die Power-Integrity-Messungen im mV-Bereich.
Das RTO6-Oszilloskop ermöglicht beispielsweise die Power-Integrity-Messungen im mV-Bereich.
(Bild: Rohde & Schwarz)

Höhere Schaltgeschwindigkeiten in der Leistungselektronik bringen das Risiko höherer elektromagnetischer Störungen mit sich, was zur Erreichung der EMV-Konformität oft eine Herausforderung ist. Die frühzeitige Erkennung von Design-Problemen macht deren Behebung einfacher. Die auf der PCIM Europe gezeigten Lösungen umfassten Oszilloskope zur EMI-Fehlersuche bis hin zu Signal-und Spektrumanalysatoren für Precompliance-Tests. RTO6-Oszilloskope mit ihrer hohen Messdynamik und einer Eingangsempfindlichkeit von 1 mV/div bei voller Messbandbreite ermöglichen die Erfassung selbst schwacher Störaussendungen. Schnelle Diagnosefunktionen liefern leicht lesbare Ergebnisse mit hoher Reproduzierbarkeit. Für automatisierten Zertifizierungs- und Precompliance-Messung zeigte Rohde & Schwarz außerdem die ELEKTRA-EMV-Testsoftware.

Entwicklerforum Leistungselektronik

Chips, Tipps und Tools für effiziente Leistungselektronikentwicklung

Entwicklerforum Leistungselektronik
(Bildquelle: VCG)

Die Leistungselektronik – mit Leistungshalbleitern als grundlegendes Produktsegment – ist die unverzichtbare Basis, um die Welt energieeffizienter zu gestalten. Dies gilt für Traktionssysteme für den Schienenverkehr und Elektrofahrzeuge genauso, wie für Industrieroboter, Elektrogeräte und ITK-Systeme.

Lernen Sie im Austausch mit Experten aus der Industrie Leistungshalbleiter richtig anzuwenden, welchen Einfluss parasitäre Effekte auf den Leistungsteil haben und wie man sie clever nutzen kann.

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