Neue Aufbautechnologie bei gelöteten Thyristormodulen Neue Aufbautechnologie bei gelöteten Thyristormodulen #####

Der Trend auf dem Elektronikmarkt nach weiterer Erhöhung der Zuverlässigkeit ist auch für die Entwicklung von gelöteten bipolaren Modulen richtungsweisend. Eine neuartige Konstruktion mit weniger Lötverbindungen...

Der Trend auf dem Elektronikmarkt nach weiterer Erhöhung der Zuverlässigkeit ist auch für die Entwicklung von gelöteten bipolaren Modulen richtungsweisend. Eine neuartige Konstruktion mit weniger Lötverbindungen, Rand-Gate-Thyristoren und Federkontakttechnologie ermöglicht die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Module bei gleichzeitiger Reduzierung des Wärmewiderstandes. Der Ausgangsstrom konnte damit um 10 % erhöht werden.

Der Einsatz von Leistungsmodulen in industriellen Anwendungen macht eine kontinuierliche Optimierung der Moduleigenschaften bezüglich ihrer Leistungsdichte, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz erforderlich. Aus Sicht der Hersteller von Leistungshalbleitern wird diesem Trend durch die Entwicklung neuer Module mit erhöhter Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Kostenminimierung Rechnung getragen.

Die nächste SEMIPACK-1-Modulgeneration zeichnet sich nicht nur durch die Verwendung von Federdruckkontakten aus, die eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften bewirken, sondern auch die mechanischen Eigenschaften wurden durch den Wegfall von Lötschichten verändert. Die dadurch erreichte Reduktion des Wärmewiderstandes ermöglicht höhere Ausgangsströme, und die Zuverlässigkeit wird erhöht.

Trotz einer Vielzahl von Verbesserungen bleiben die neuen SEMIPACK-1-Module in ihren äußeren Dimensionen unverändert gegenüber der Vorgängergeneration. Die Außenabmaße sowie Höhe und Position der Anschlüsse bleiben unverändert, es müssen keine konstruktiven Anpassungen beim Kunden vorgenommen werden, wie etwa beim Zwischenkreisanschluss oder beim Kühlkörperbohrbild.

Ziel der Entwicklung der neuen Version mit reduzierten Lötverbindungen war es, im Vergleich zur Vorgängerversion die äußeren Abmaße und die elektrischen Eigenschaften zu verbessern. Im Einzelnen wurden die Molybdenschicht und die Kupferschicht unter der DCB eliminiert. Die Chips wurden direkt auf das Substrat gelötet (Bild 1).

Ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Zuverlässigkeit eines Thyristormoduls ist der Stoßstrom-Grenzwert. Er definiert die Robustheit von Dioden bzw. Thyristoren. Der Stoßstrom-Grenzwert ist der höchstzulässige Scheitelwert eines einmaligen Stoßstromes in Form einer einzelnen Sinus-Halbschwingung von 10 oder 8,3 ms Dauer (50 oder 60 Hz), den die Diode bzw. der Thyristor unter Störbedingungen, die nur selten auftreten dürfen, schadlos übersteht. Der Stoßstrom-Grenzwert bei den neuen Modulen liegt trotz kleinerer Chips im Bereich der Vorgängergeneration.

Alle Produkte durchlaufen ein umfangreiches Qualitätsprüfungsprogramm. Ziel ist es, die konstruktiven Toleranzen unter einer Vielzahl von Testbedingungen zu ermitteln, Produktionsprozesse zu überprüfen und Vorschläge für Änderungen in der Produktion und Konstruktion unter dem Gesichtspunkt ihrer Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit zu bewerten. Hierzu gibt es eine Reihe von definierten Standardtests und Prüfbedingungen. Die Tests konzentrieren sich auf die Chips und den konstruktiven Aufbau [4]. Alle SEMIPACK-Produkte besitzen eine amtliche Zulassung z.B. nach dem Zertifizierungsverfahren von Underwriters Laboratories (UL-Zulassung). Die Tabelle zeigt die für eine Freigabe notwendigen Standard-Prüfverfahren.