Messen des stationären Wärmewiderstands

Thermisches Verhalten Leistungselektronik: Mit der Strukturfunktion die Degeneration analysieren

26.07.2023 Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter Lesedauer: 2 min

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Damit Entwickler einen Defekt in leistungselektronischen Produkten erkennen können, bieten sich Strukturfunktionen an. Sie geben Einblick in den thermischen Pfad.

Paul Schuster vom Fraunhofer-Institut IZM zeigt, wie sich mit der Strukturfunktion das thermische Verhalten von Leistungselektronik analysieren lässt.
(Bild: Fraunhofer IZM)

Für zuverlässige leistungselektronische Produkte müssen Entwickler den thermischen Widerstand kennen. Dieser bestimmt den Temperaturanstieg im Betrieb und eine Überschreitung der Grenztemperatur der Sperrschicht lässt Halbleiter ausfallen. Der stationäre Wärmewiderstand lässt sich direkt oder indirekt durch Messung der Sperrschicht- und Kühlmitteltemperatur bestimmen. Es fehlen jedoch Informationen über den thermischen Pfad, also das thermische Verhalten der Aufbau- und Verbindungstechnik sowohl des Moduls als auch seiner Anbindung an die Wärmesenke.

Messen des stationären Wärmewiderstands

Genügt es, sich auf den stationären Wärmewiderstand zu beschränken? „Der stationäre Wärmewiderstand trifft nur eine Aussage darüber, ob ein Defekt vorliegt. Strukturfunktionen bilden die thermischen Zeitkonstanten einer Anwendung ab und geben einen Einblick in das Innere des thermischen Pfades“, sagt Paul Schuster vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin.

Auf den Cooling Days am 18. Oktober wird Paul Schuster die Berechnung von Strukturfunktionen sowie die messtechnische Erfassung der dazu notwendigen Abkühlkurven in seinen Vortrag grundlegend behandeln. „Ich werde in meinem Vortrag darüber hinaus einen Überblick über die Möglichkeiten geben, die Strukturfunktionen im Rahmen der Zuverlässigkeitsanalyse sowie der Entwicklung von Leistungsmodulen und deren Kühltechnologien bieten“, sagt Schuster.

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Im Vortrag über das thermische Verhalten von Leistungselektronik wird Schuster außerdem über Zeitkonstanten thermischer Systeme und ihre Abbildung in der Strukturfunktion. Außerdem zeigt er, wie die Strukturfunktion als ein Hilfsmittel bei einer Defektanalyse dienen können sowie die Strukturfunktion aus Simulation während des gesamten Entwicklungsprozesses hilft.

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