Fehleranalyse
Um den Stand der Technik stets voran zu treiben, ist es notwendig die Schwachstellen aktueller und älterer Generationen von Leistungsbauelementen zu kennen. Welche Fehlerbilder werden durch welchen abnormalen Betriebszustand hervorgerufen und welche Abnutzungserscheinungen treten unter bestimmten Betriebsbedingungen auf? Diese und andere Fragen setzen eine umfangreiche Auseinandersetzung mit dem Bauteil, dem Package und der Applikation voraus.
Gegenstand der Fehleranalyse sind eine umfangreiche Beschreibung des gegenwärtigen Zustandes eines Leistungsbauelements und die Rückführung von Ausfällen oder verschlechterten Betriebszuständen auf die Applikation. Die Untersuchungen schließen dabei neben einer visuellen Prüfung auf mechanische Beschädigungen, eine elektrische Funktionsvalidierung und letztlich abschnittsweise Analyse der einzelnen Bauteilschichten mit ein.
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Fehlerzustände und kritisch veränderte Betriebsbedingungen von Bauelementen können auf unterschiedliche Ursachen zurückgeführt werden:
- Unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten innerhalb des Leistungsbauelements und zwischen den verschiedenen Schichten eines Leistungsmoduls
- Unzureichende Qualität des Packaging-Prozesses
- Ungünstig gewählte Lastprofile
- Kritische Schalt- und Überlastvorfälle
- ESD-Vorfälle und unsachgemäße Handhabung von leistungselektronischen Baugruppen
- Missachtung von bauteilkritischen Umgebungsbedingungen
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Letztlich setzt die Fehleranalyse, d.h. die Beurteilung des Fehlerbildes und deren Ursache, eine umfangreiche Beschäftigung mit dem Bauteil und der Applikation auf mechanischer, elektrischer und thermodynamischer Ebene voraus. Unterstützt wird die Analyse dabei durch verschiedenste Verfahren:
- Optische und Ultraschallmikroskopie
- Bonddrahtzupf- und Schertests
- Gehäuse und Halbleitersimulationen
- Lastwechsel- und dynamische Schalt- und Überlastuntersuchungen
- Chemische Aufbereitung und Abtragung von Bauteilschichten