Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

6 Handhabung und Umweltbedingungen
6 Handhabung und Umweltbedingungen
Nachfolgend sind die wichtigsten Anforderungen zusammengefasst, die an Transport, Lagerung,
Montage und Betrieb von diskreten Leistungshalbleitern und Leistungsmodulen bestehen. Die
Transport- und Lagerungsanforderungen sind sinngemäß auch für in Geräten eingebaute Module
zu erfüllen, um einen zuverlässigen Betrieb über die gesamte Gerätelebensdauer sicherzustellen.
6.1 ESD-Empfindlichkeit und Schutzmaßnahmen
Alle Leistungsmodule mit IGBT oder MOSFET sind aufgrund ihrer nur wenige zehn Nanometer dicken
Gateisolierung (Gateoxidschicht) empfindlich gegenüber ESD (Electro Static Discharge) und
werden deshalb gemäß EN 61340-5-1 und EN 61340-2-3 als EGB (Elektrostatisch Gefährdete
Bauelemente) – d.h. Bauelemente, die durch elektrostatische Felder oder elektrostatische Entladung
während routinemäßiger Handhabung, Prüfung und Transport beschädigt werden können –
eingestuft. IGBT und Leistungs-MOSFET mit großen Chipflächen weisen hohe Eingangskapazitäten
auf und gelten deshalb im Sinne der MIL-STD 883C, Methode 3015.6 als weniger empfindlich
im Vergleich zu Kleinsignalbauelementen.
Bei der Handhabung von Leistungsmodulen mit IGBT oder MOSFET sind die Vorschriften der
o.g. MIL-Norm sowie der DIN VDE 0843 T2, identisch mit IEC 801-2, zu beachten. Eingangsprüfung
und Weiterverarbeitung dürfen nur an speziell eingerichteten Arbeitsplätzen mit leitfähigen
Ablagen, Masseverbindungen usw. von geeignet bekleideten Mitarbeitern (antistatische Kittel,
evt. Handgelenkband) durchgeführt werden. Transport- und Montageeinheiten sowie Leiterplatten
müssen vor der Verarbeitung ESD-gefährdeter Bauelemente auf gleiches Potential gebracht und
ein Aufladen verhindert werden. Verpackungen von EGB sind mit dem Warnlabel nach IEC 60417,
Reg.-Nr. 5134 als EGB gekennzeichnet (Bild 6.1.1).
Bild 6.1.1 Warnlabel für Verpackungen von EGB
Im Anlieferungszustand der Leistungsmodule sind Gate- und Emitter- bzw. Sourceanschlüsse
durch ein geeignetes, leitfähiges Verpackungssystem, in die Verpackung eingelegten leitfähigen
Schaumstoff oder Gummimatten, selbstklebende Metallfolien, auf die Anschlüsse aufgeschobene
Ringniete oder auf Steckerleisten aufgesetzte Kappen kurzgeschlossen. Soweit möglich, sollte
dieser Kurzschluss erst beim Verschalten des Gateanschlusses aufgehoben werden.
6.2 Umweltbedingungen für Lagerung, Transport und Betrieb
Die Ausführungen dieses Abschnitts beziehen sich auf die Klassifizierung und Beschreibung der
Umweltbedingungen nach EN 50178 und EN 60721-3 (IEC 721-3) mit den Teilen EN 60721-3-1
(Lagerungsbedingungen), EN 60721-3-2 (Transportbedingungen) und EN60721-3-3 (Betriebsbedingungen
von Einrichtungen für ortsfesten, wettergeschützten Einsatz). Weitere Teile, auf die
hier nicht eingegangen wird, beschreiben Betriebsbedingungen von Einrichtungen für ortsfesten,
nicht wettergeschützten Einsatz (EN60721-3-4), Fahrzeuge (EN60721-3-5), Schiffsausrüstung
(EN60721-3-6) und von Einrichtungen für portablen, nicht ortsfesten Gebrauch.
Wie in Bild 6.2.1 dargestellt, muss mit dem Auftreten unterschiedlicher Belastungsarten gerechnet
werden, die nach EN60721-3 in entsprechenden Umweltbedingungen zusammengefasst werden.
Bereits bei der Entwicklung/Konstruktion eines elektronischen Gerätes müssen diese später zu
erwartenden Umweltbedingungen berücksichtigt werden – einschließlich der Auswahl der Leistungshalbleiter,
deren Kühlverfahren und des Einbaus.
Dies bedeutet letztlich, dass – um durch die Applikation, den Einsatzort und die Bedingungen
der Lagerung/des Transportes bis zum endgültigen Einsatz sowie die Verhältnisse während Einsatzunterbrechungen
vorgegebene Umweltbedingungen erfüllen zu können – im Entwicklungs-
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