Getrieben durch steigende Anforderungen an leistungselektronische Systeme und gestützt durch die Entwicklung immer leistungsfähigerer Halbleiter setzt sich der Trend zu höheren Leistungsdichten ungebremst fort. Damit einher gehen die Forderungen nach einer Ausweitung der maximal zulässigen Betriebstemperaturen und ein anwendungsbedingtes Anwachsen der auftretenden Temperaturhübe (ΔT). Für die eingesetzten Leistungshalbleitermodule als zentrale Komponenten dieser Systeme bedeutet dies in vielen Fällen, dass die Einsatzbedingungen dicht an die physikalisch determinierten Grenzen stoßen: Zum einen sind durch das verwendete Silizium und die Gehäusematerialien die maximal möglichen Temperaturen begrenzt, zum anderen muss die Verlustwärme aus den Modulen abgeführt werden, wodurch die maximale Modulleistung begrenzt wird. Des Weiteren führen vergrößerte Temperaturhübe zu einer Reduzierung der Lebensdauer der elektrischen und mechanischen Verbindungen. Die Möglichkeiten klassisch aufgebauter Module sind daher fast ausgereizt. Eine weitere Erhöhung der Leistungsdichte ist in vielen Fällen nur durch den Einsatz innovativer Technologien und Materialien möglich. Dieser Artikel beschreibt die aus modernen Applikationen abgeleiteten Einsatzbedingungen für Leistungsmodule sowie die daraus resultierenden Herausforderungen und zeigt Lösungsansätze auf, um diese zu meistern. Dabei liegen die Schwerpunkte zum einen auf der Verbesserung der Entwärmung der Module durch innovative Kühlmethoden, zum anderen auf der Erhöhung der Lebensdauer durch neue Formen der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) und nicht zuletzt auf ganzheitlichen Optimierungsansätzen, die das Modul im Verbund mit dem leistungselektronischen System betrachten.
Leistungsmodule - Einsatzbedingungen und Lösungsansätze
2012
18 Seiten, 15 Bilder, 19 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Datenträger
Deutsch
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