Feuchte- und Material-induzierte Fehlermechanismen in der Leistungselektronik

Moderne und energieeffiziente Leistungselektronik ist eine der großen Schlüsseltechnologien bei der Gewinnung erneuerbarer Energien, wie beispielsweise in Windkraftanlagen. Auch deren Einsatz in Fahrzeugen im Rahmen der Elektromobilität rückt immer stärker in den Fokus.

Bei diesen Anwendungen sind die Leistungsmodule teils rauen Umgebungsbedingungen – insbesondere Feuchtigkeit – ausgesetzt. Daher stellt sich die Frage, welche Ausfallmechanismen und Alterungseffekte bei diesen Bedingungen die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Leistungsmoduls – und damit die Funktionalität des gesamten Systems – negativ beeinflussen.

Der typische feuchtebedingte Ausfallmechanismus bei Niederspannungsanwendungen ist die allgemein bekannte elektrochemische Migration (ECM). Im Gegensatz dazu kann in Hoch-voltanwendungen zumeist ein anodisch-kathodisches Migrationsphänomen (AMP) beobachtet werden.

In diesem Whitepaper wird anhand konkreter Fallbeispiele vorgestellt, welche Bedingungen in einer Elektronik erfüllt sein müssen, dass eine Änderung des „Basis-Fehlermechanismus“ der ECM, weg von einem kathodisch- anodischen Migrationsphänomen hin zu einem anodisch-katho- dischen Phänomen – dem AMP – stattfindet.