Zuverlässige Lötverbindungen für die Leistungselektronik in regenerativen Energiesystemen

可再生能源系统中电力电子设备的可靠焊接连接

• 批准号: 210393662
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Josef Lutz
• 金额: --
• 依托单位: Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2015-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/210393662?language=en
• 关键词: Zuverl; ssige; tverbindungen; die; Leistungselektronik

Entscheidungen über den Bau von Großanlagen künftiger regenerativer Energiesysteme (z.B. Offshore-Windparks) setzen deren Zuverlässigkeit und abschätzbare Lebensdauer voraus. Eine Schlüsselkomponente dieser Systeme sind moderne Halbleiter-Bauelemente auf IGBT-Basis (Module), deren Zuverlässigkeit derzeit weniger durch den Halbleiter als durch die Aufbau- und Verbindungstechnik begrenzt ist. Ein Versagen tritt dabei zunehmend in den Lötverbindungen auf. Es existieren derzeit verschiedene Modelle zur Abschätzung der Lebensdauer von Modulen der Leistungselektronik: Physiknahe Modelle auf Basis passiver Lastwechseltests und empirische Modelle basierend auf aktiven Lastwechseltests. Die physiknahen Modelle bilden reale Einsatzprofile nicht ab, berücksichtigen Schädigungen in den Lötverbindungen nur von außen und erlauben keine Einbeziehung eines Temperaturgradienten im Modul. Die empirischen Modelle berücksichtigen keine Materialparameter (hervorgerufen durch z.B. unterschiedliche Lötprozesse und -profile), sind rein empirisch und können daher für neue Lotsysteme keine verlässlichen Daten liefern. In diesem Projekt soll, ausgehend von einem physiknahen Modell für passive Tests, ein weitergehendes physiknahes Modell für aktive Tests und damit reale Einsatzprofile entwickelt werden. Aufbauend auf diese Ergebnisse sollen in der späteren Phase neue Lotsysteme unter Nutzung von Materialien der Nanotechnologie für erhöhte Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.SynergieDurch die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der Leistungselektronik und der Werkstoffwissenschaft ergeben sich wichtige Synergien. Die Kompetenzen der Leistungselektroniker liegen auf dem Gebiet der Bauelemente, der entstehenden Verlustwärme, der Wärmeabfuhr und der entstehenden thermischen Zyklen. Über die werkstoffwissenschaftliche Betrachtung können die thermisch-mechanischen Wechselwirkungen mit Hilfe der materialbezogenen Grundlagen die Schädigungsmechanismen erklärt und die Möglichkeiten einer Reduzierung der Schäden erarbeitet werden.

Entscheidungen über den Bau von Großanlagen künftiger regenerativer Energiesysteme（z.B.海上风电场）设置Zuverlässigkeit和abschätzbare Lebensdauer voraus。Eine Schlüsselkomponente dieser Systeme sind moderne Halbleiter-Bauelemente auf IGBT-Basis（Module），deren Zuverlässigkeit derzeiger durch den Halbleiter als durch die Aufbau- und Verbindungstechnik begrenzt ist.一个版本可以在Lötverbindungen上运行。这是一个非常重要的模型，用于计算电子设备寿命系数：基于被动最后测试的物理模型和基于主动最后测试的经验模型。Die physiknahen Model bilden reale Einsatzprofile nicht ab，berücksichtigen Schädigungen in den Lötverbindungen努尔von außen und erlauben keine Einbeziehung eines Temperaturgradienten im Modul.经验模型没有材料参数（通过z.B. unterschedliche Lötprozesse und -profile），sind rein empirisch und können daher für neue Lotsysteme keine verlässlichen Daten liefern.在这个项目中，我们需要了解一个用于被动测试的物理模型，一个用于主动测试的物理模型和一个韦尔登的实际物理模型。Aufbauend auf diese Ergebnisse sollen in der späteren Phase neue Lotsysteme unter Nutzung von Materialien der Nanotechnologie für erhöhte Zuverlässigkeit bereitgestellt韦尔登. SynergieDauf die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der Leistungselektronik und der Werkstoffwissenschaft ergeben sich wichtige Synergien.电子照相机的竞争力主要集中在部件、发光体、散热器和热敏Zyklen上。Über die werkstoffwissenschaftliche Betrachtung können die thermisch-mechanischen Wechselkungen mit Hilfe der materializogenen Grundlagen die Schädigungsmechanismen erklärt und die Möglichkeiten einer Reduzierung der Schäden erarbeitet韦尔登.

项目成果

Methods for virtual junction temperature measurement respecting internal semiconductor processes

考虑内部半导体工艺的虚拟结温测量方法

• DOI: 10.1109/ispsd.2015.7123455
• 发表时间: 2015
• 期刊: 2015 IEEE 27th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD)
• 作者: C. Herold;J. Franke;R. Bhojani;A. Schleicher;J. Lutz
• 通讯作者: J. Lutz