1. Einführung

• Aufgaben der Aufbau- und Verbindungstechnik

• Grundstruktur eines Leistungsmoduls

• Verlustleistung
  

2. Thermische Grundlagen

• Mechanismen der Wärmeableitung

• Analogien zwischen thermischer und elektrischer Leitung

• Thermische Ersatzschaltbilder
  

3. Thermische Messverfahren

• Messung durch Kontaktsensoren

• Berührungslose Messverfahren

• Das Leistungsbauelement als Sensor
  

4. Materialien in der Aufbau- und Verbindungstechnik

• Elektrisch leitfähige Materialien

• Elektrisch isolierende Materialien

• Gehäusewerkstoffe und Silikone
  

5. Verbindungstechnologien

• Löten oder Kleben

• Drahtbonden

• Druckkontakttechnik

• Federkontakte
  

6. Parasitäre Effekte

• Parasitärer elektrischer Widerstand

• Parasitäre Kapazitäten

• Parasitäre Induktivitäten
  

7. Zuverlässigkeit

• Bauelementbezogene Prüfungen

• Gehäusebezogene Prüfungen

• Lebensdauerrelevante Prüfungen
  

8. Bauformen von Leistungsmodulen

• Monolithisch integrierte Systeme

• Bauformen für die Leiterplattenmontage

• Klassische Module mit Grundplatte

• Module ohne Grundplatte

• Architekturen in Druckkontakttechnik

• Systemintegration für hohe Leistungen
  

9. Datenblätter

• Elektrische Kenngrößen

• Grenzwerte der Belastung

• Isolationskoordination
  

10. Systemaufbau

• Kühlkörper

• Thermische Koppelmedien

• Parallelschaltung
  

11. Fehler- und Ausfallanalyse

• Thermische Überlastung

• Zerstörung durch Überspannung

• Höhenstrahlung

• Korrosion durch Umwelteinflüsse
  

12. Entwicklungstendenzen und Herausforderungen

• Erhöhung der maximal zulässigen Sperrschichttemperatur

• Synergien durch Systemintegration

• Kandidaten für eine zuverlässigere Verbindungstechnik

(automatisch geplant, erwartete Hörerzahl original: 30, fixe Veranstaltung: nein)

Title:

Packaging Technology for Power Electronic Devices

Credits: 2,5

Prerequisites

Lecture Power Electronics

Contents

The lecture will give an outline on the basic principles of packaging technology in power electronic systems. Future development and application engineers will be acquainted with the fundamental concepts of power electronic packages. Basic knowledge about power electronic devices and power electronic circuits are required, as they are taught in the lecture „Power Electronics". The lecture will be given by a representative from the industry, who has a longtime experience in the development and qualification of power electronic modules. He is therefore able to illustrate the presented theoretical material by practical examples.

1. Introduction

• Basic functions of the packaging technology

• Fundamental structure of power modules

• Power losses
  

2. Fundamental Thermal Principles

• Mechanisms of heat dissipation

• Analogies between thermal and electrical conduction

• Thermal equivalent circuits
  

3. Thermal Measurements

• Measurement by physical contact

• Contactless measurement techniques

• The power device as temperature sensor
  

4. Materials in Packaging Technology

• Electrically conductive materials

• Electrically insulating materials

• Housing materials and silicones
  

5. Connection Technologies

• Soldering and gluing

• Wire bonding

• Pressure contact technology

• Spring contacts
  

6. Parasitic Effects

• Parasitic electrical resistance

• Parasitic capacities

• Parasitic inductance
  

7. Reliability

• Device related tests

• Package related tests

• Lifetime related tests
  

8. Architectures of Power Modules

• Monolithically integrated systems

• Packages for PCB assembly

• Classical modules with base plate

• Modules without base plate

• Architectures in pressure contact technology

• System integration for high power applications
  

9. Data Sheets

• Electrical parameters

• Limits of load

• Insulation coordination
  

10. System Design

• Cooling system

• Thermal coupling materials

• Paralleling of power modules
  

11. Fault and Breakdown Analysis

• Thermal overload

• Destruction by overvoltage

• Cosmic ray failures

• Corrosion by environmental influences
  

12. Development Trends and Challenges

• Extending the maximum junction temperature limit

• Synergies in system integration

• Candidates for a more reliable packaging technology

Literature

Dierk Schröder: Leistungselektronische Bauelemente, 2.Auflage, Springer, Berlin, 2006. (Kapitel 10, S. 706-772)
Josef Lutz: Halbleiter-Leistungsbauelemente, Springer, Berlin, 2006. (Kapitel 4-7, S. 269 ff)
Peter R. W. Martin (Hrsg.): Application manual power modules, ISLE, Ilmenau, 2000.