Beitrag zur Zustandsüberwachung von IGBT-Modulen mit temperatursensitiven Parametern

Abstract

In dieser Arbeit werden die klassischen Alterungsmechanismen Lotschicht- und Bonddraht-Degradation betrachtet. Es wird eine Messschaltung vorgestellt, die dazu in der Lage ist, an einem IGBT-Modul die urchlassspannung und die Zeitdauer des Ausschaltvorgangs (Ausschaltzeit) zu messen. An einem geöffneten IGBT-Modul mit geschwärzter Oberfläche wird gleichzeitig die Oberflächentemperatur der IGBT-Chips betrachtet. Die Abhängigkeit der Durchlassspannung und der Ausschaltzeit von der virtuellen Sperrschichttemperatur des IGBTs werden im Rahmen dieser Arbeit betrachtet. Abschließend wird ein Verfahren vorgestellt, das es erlaubt mittels einer kombinierten Auswertung von Durchlassspannung und Ausschaltzeit Veränderungen in der Bonddrahtverbindung zu erkennen. Das Verfahren wurde experimentell validiert, indem an einem geöffneten IGBT- Modul Bonddrähte durchtrennt wurden. Das beschriebene Verfahren zur Alterungsdetektion ist auch an einem kommerziell verfügbaren geschlossenen IGBT-Modul einsetzbar.