Automotive-Qualität über AEC-Q100/101 hinaus sicherstellen Paradigmenwechsel bei der Bauteil-Qualifizierung

Die Freigabe von Produkten auf der Basis von AEC-Q101, einer Stichproben-basierenden Methode, die ursprünglich für den Test von Munition um 1940 entwickelt und in den 60er Jahren im Automotive-Bereich implementiert wurde, ist für eine Null-Fehler-Strategie vollkommen...

Automotive-Qualität über AEC-Q100/101 hinaus sicherstellen

Die Freigabe von Produkten auf der Basis von AEC-Q101, einer Stichproben-basierenden Methode, die ursprünglich für den Test von Munition um 1940 entwickelt und in den 60er Jahren im Automotive-Bereich implementiert wurde, ist für eine Null-Fehler-Strategie vollkommen unzureichend. Durch einen kombinierten Einsatz modernster Design-Tools und Methoden zur Validierung der Robustheit sind die Entwickler aber für diese Herausforderungen gewappnet.

Der Transportsektor ist heute für mehr als ein Viertel der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Steigende Treibstoffpreise und strengere Emissions-Regelungen fördern fortschrittliche Technologien wie der Piezo-Direkteinspritzung und die Entwicklung alternativer Antriebssysteme. Die weltweite Nachfrage nach Hybrid- oder Elektro-Fahrzeugen soll rasch ansteigen. Für das Jahr 2013 wird bereits erwartet, dass mehr als fünf Millionen solcher Fahrzeuge verkauft werden – das entspricht rund sechs Prozent des weltweiten Pkw-Absatzes. Der Anteil der Elektronik in den Autos hat in den letzten 13 Jahren um 255 Prozent zugenommen. Eine der größten Herausforderungen in der Entwicklung der Fahrzeuge der nächsten Generation ist die Elektrifizierung des Leistungspfades. Damit wird das Wachstum der Leistungselektronik weiter beschleunigt.

In industriellen Motorsteuerungen gehören IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) derzeit zu den am häufigsten eingesetzten Schaltbauteilen in Motorumrichtern. Mit der kommenden Hybridisierung werden die IGBTs bald auch den Markt des Automotive-Leistungspfades erobern. Der IGBT ist ein MOS-Gate-gesteuerter Leistungsschalter. Die Zell-Struktur und die Fertigungsprozesse sind sehr ähnlich wie bei einem MOSFET. Der MOS-Gate-Kanal ist mit zwei n(+)-Typ-Regionen verbunden, die in benachbarten p-Wannen in einer n-leitenden Epi-Schicht eingebettet sind. Diese wiederum befinden sich auf einem p-leitenden Wafer. Diese Struktur des klassischen PT-IGBTs (Punch-Through) wurde vor ungefähr 25 Jahren von Frank Wheatley erfunden. Bild 1 zeigt die Grundstruktur und das Ersatzschaltbild eines IGBT. Ein NPT-IGBT (Non-Punch-Through) wird auf der Basis eines n-leitenden Substrats mit einem p(+)-Implantat und anschließender Bearbeitung der Oberseite und Wafer-Dünn-Ätzen hergestellt.