In leistungselektronischen Modulen werden Netzwerke aus passiven Bauelementen eingesetzt, um die Folgen schneller Schaltvorgänge abzudämpfen. Die monolithische Integration eines solchen RC-Netzwerks auf einem Siliziumsubstrat ermöglicht es, für dessen Aufbau auf dem Leistungsmodul die gleichen Techniken anzuwenden, wie sie für die aktiven Bauelemente des Moduls verwendet werden.
Im Rahmen des Projekts sollte die reproduzierbare Herstellbarkeit monolithisch integrierter RC-Netzwerke der Spannungsklasse von 200 V erreicht werden. Mittels Zuverlässigkeitsuntersuchungen auf Bauelement- und Modulebene sollten Ausfallmechanismen und die Lebensdauer der Bauelemente beurteilt werden. Des Weiteren sollte die Anwendbarkeit auf Spannungsklassen von 600 V und höher evaluiert werden.
rechts: Erarbeitung von neuartigen Analysemöglichkeiten, wie z. B. die Aufnahme der lokalen Leckstromverteilung eines 200 V-RC-Bauelements nach dem Durchbruch des Dielektrikums bei 570 V. Falschfarbendarstellung der Bauelementerwärmung mit Lock-in Thermographie
Einflussgrößen für Schwankungen im Herstellungsprozess wurden erkannt und durch den Einsatz geeigneter Methoden zur Prozesskontrolle minimiert. Mit Hilfe unterschiedlicher zerstörender Messverfahren wurden die Zuverlässigkeit und die Ausfallwahrscheinlichkeit der Bauelemente untersucht. Es wurde eine Testmethode (Screening) entwickelt, mit der potenziell früh ausfallende Bauelemente zuverlässig erkannt werden. Die Zuverlässigkeit und die Langzeitstabilität aufgebauter Bauelemente im Leistungsmodul konnten durch den Einsatz gängiger Testverfahren verifiziert werden. Durch eine Skalierung des Dielektrikums und der Bauelementgeometrie konnten RC-Bauelemente für eine Betriebsspannung von 600 V realisiert werden, sodass der Grundstein für den Einsatz dieser Technologie in leistungselektronischen Modulen mit IGBTs gelegt wurde.
Die erzielten Resultate führen zu einer positiven Beurteilung der Technologie, weshalb der Praxiseinsatz der RC-Bauelemente durch die Projektpartner nun in einer bilateralen Zusammenarbeit weiter vorangetrieben wird.
