Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Vor, während und nach Abschluss der Tests werden relevante Bauelementparameter gemessen,
um den Einfluss der Tests auf die Lebensdauer abzuschätzen. Als fehlerhaft gilt, wenn ein Bauelement
folgende Änderung aufweist:
Thyristoren/Dioden
Sperrstrom/Blockierstrom I RD
/I DD
:
+ 100 % über oberem Grenzwert
Gate Trigger Spannung/Strom V GT
/ I GT
:
+ 10 % über oberem Grenzwert
Durchlassspannung V T
/ V F
:
+ 10 % über oberem Grenzwert
IGBT/MOS
Einschaltwiderstand/Durchlassspannung R DS(on)
, V CEsat
: + 20 % des Anfangswertes
max. Veränderung Schwellenspannung V GS(th)
, V GE(th)
: ± 20 % der Grenzwerte
Gateleckstrom I GSS
/ I GES
:
+ 100 % über oberem Grenzwert
Sperrstrom I DSS
/ I CES
:
+ 100 % über oberem Grenzwert
Alle Module
Innerer thermischer Widerstand R th(j-c)
:
+ 20 % des Anfangswertes
Isolationsprüfspannung V isol
:
spezifizierter Grenzwert
Ein Datenblatt beschreibt ein Produkt zum Zeitpunkt der Auslieferung an den Kunden. Veränderungen
während der Lebensdauer sind dabei nicht abgedeckt. Dies steht im Gegensatz zu einigen
Dokumenten der Halbleiternorm IEC-60747, welche in ihrer letzten Edition ein Einhalten der oberen
Parametergrenzwerte auch nach Abschluss der Lebensdauertests verlangen.
2.7.3.1 Heißsperr-Dauertest (HTRB), Gatestress-Test (HTGB), Feuchte-Wärme-Test (THB)
Diese drei Tests dienen vorrangig der Qualifizierung der verwendeten Chips hinsichtlich ihrer
Sperrfähigkeit, der Qualität der Passivierung und des Gateoxids. Sie werden in Klimakammern
mit angelegter Spannung durchgeführt. Während des Tests werden die Leck- bzw. Sperrströme
überwacht. Nach dem Ende werden die relevanten statischen elektrischen Parameter wie oben
beschrieben abgeprüft.
2.7.3.2 Hoch- und Tieftemperaturlagerung (HTS, LTS)
Die Lagerung bei extremen Temperaturen stellt vor allem die Qualität des Gehäuses unter hohem
thermischen Stress sicher. Am Ende des Tests dürfen die Gehäuse keine Beschädigungen (z.B.
Risse) aufweisen.
2.7.3.3 Temperaturwechseltest (TC)
In diesem Test werden die Bauelemente periodisch zwischen einer Kühlkammer und einer Heizkammer
mit Hilfe eines Fahrstuhlkorbes auf und ab bewegt (Bild 2.7.2). Das Bauelement wird
passiv erwärmt. Die Testzeiten sind relativ lang, so dass alle Teile des Prüflings die Kammertemperatur
angenommen haben. Mit diesem Test werden kritische mechanische Spannungen im Gehäuse
selbst und zwischen Schichten mit verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
abgeprüft. Gestresst werden insbesondere die großflächigen Lötungen zwischen DCB und Cu-
Bodenplatte. Simuliert wird mit dem Test die passive Erwärmung, wie sie durch Tag- und Nachtwechsel
oder durch Aufwärmkurven des Kühlmittels erfolgen. Für industrielle Anwendungen werden
üblicherweise 100 Wechsel zwischen minimaler und maximaler Lagertemperatur gefordert
(-40°C/+125°C). Moderne Bauelemente mit gesinterten Chips und ohne Bodenplatte erreichen
1500 Wechsel und mehr.
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