Manche mögen’s etwas heißer
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Manche mögen’s etwas heißer
Für die Zulassung zu AECQ100 Grade 0 sind viele Testhürden festgelegt. Die wichtigsten hiervon sind:
- 2000 Temperaturzyklen,
- 1000 Stunden funktionaler Test bei +150 °C (HTOL),
- 2000 Stunden Hochtemperaturlagerung bei +150 °C (HTS)
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Resultierend aus der speziell auf Hochtemperatur ausgelegten Entwicklung und nachgewiesen durch die AEC-Qualifikation zeichnen sich Grade-0-Bauelemente also dadurch aus, dass sie genügend Reserven haben, um bei erhöhter Temperatur noch sicher ihren Dienst zu versehen. In der Praxis bedeutet dies, dass die maximal zulässige Sperrschichttemperatur der Bauelemente bei +150 °C oder sogar darüber liegen muss. Eine Einschränkung bleibt allerdings: Die Grade-0-Spezifikation nach AEC-Q100 sagt nicht zwangsläufig aus, dass das Bauelement unbegrenzte Zeit bei hoher Temperatur eingesetzt werden kann. Eine zuverlässige Langzeitfunktion des Bauteils ist also nicht automatisch gewährleistet. In der Praxis muss der Entwickler also bei in komplexen Prozessen gefertigten Bausteinen – wie zum Beispiel Mikrocontroller mit Embedded Flash – das Temperaturprofil aus dem Datenblatt überprüfen oder auch ergänzende Erläuterungen berücksichtigen, die für die jeweilige Applikation relevant sind.
Probleme auch bei moderater Hitze
Doch die maximale Sperrschichttemperatur erreicht ein Bauteil nicht nur bei Umgebungstemperaturen über +125°C. Auch wenn geringere Temperaturwerte vorliegen, kann sich das Bauelement unter ungünstigen Bedingungen so stark erwärmen, dass die Sperrschicht dennoch die zulässige Maximaltemperatur überschreitet. Beispiele sind Anwendungen, bei denen kosten- oder bauraumbedingt auf Kühlung verzichtet werden muss, oder auch exponierte Einsatzorte, an denen durch fehlende Nachkühlung ein Wärmestau entstehen kann.
Wenn es also (zu) heiß werden kann, bietet der Weg zu einer Standardisierung der Bauelemente als HT-Bauteile gemäß Grade 0 viele Vorteile. Mit dieser Spezifikation sind unter anderem Mikrocontroller auf Flash-Basis und Netzwerkkomponenten wie Transceiver für die Bussysteme LIN und CAN oder System-Basis-Chips (SBCs) verfügbar. Durch Integration von Lösungen auf Basis des »Serial Peripheral Interface « (SPI) wie beispielsweise H-Brückentreiber wird es möglich, bereits bei niedrigen Stückzahlen Hochtemperaturanwendungen ohne aufwändige Fertigungstechniken zu realisieren. Dabei öffnet der Einsatz der Flash-Technik den Weg hin zu modularen Konzepten, mit denen sich auch bei einer Vielzahl von Varianten, wie sie in der Kfz-Elektronik typisch ist, sowohl die Kosten als auch der logistische Aufwand senken lassen.
Für Mikrocontroller stellen +125 °C nach wie vor den weit verbreiteten Hochtemperaturstandard dar. Neue Flash-Familien werden von den Herstellern aber immer öfter für Anwendungen mit noch höheren Temperaturen qualifiziert. So bietet Infineon diesem Trend folgend in der 8051-kompatiblen Familie »XC800« die »XC800HOT«-Derivate an. Diese sind vom Design her bereits auf eine maximale Sperrschichttemperatur von +150 °C ausgelegt und für den bedingten Einsatz bei +140 °C qualifiziert. Zudem weisen die Bauteile bereits eine LIN-Schnittstelle und ein High-Speed-Serial-Interface auf.
- Manche mögen’s etwas heißer
- 8-Bit-Mikrocontroller für über +140 °C
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