Zuverlässigkeit von Leistungselektronik/Modulen in Elektrofahrzeugen

Optische in situ Analyse von Leistungsbauelementen unter aktiver Lastwechselbelastung

Beispielhafte Darstellung von Verschiebungsfeldern, die daraus abgeleiteten Scherdehnungen sowie mittels IR-Kamera aufgenommene Temperaturverteilungen eines diskreten Leistungsbauelementes unter aktiver Lastwechselbelastung.
© Fraunhofer ENAS
Beispielhafte Darstellung von Verschiebungsfeldern, die daraus abgeleiteten Scherdehnungen sowie mittels IR-Kamera aufgenommene Temperaturverteilungen eines diskreten Leistungsbauelementes unter aktiver Lastwechselbelastung.

Zur Visualisierung und Analyse von thermo-mechanischen (Schädigungs-)Vorgängen in Leistungselektronikaufbauten unter aktiver Belastung wurde eine in situ Untersuchungsmethodik realisiert. Diese basiert auf einer In-plane-Verformungsmessung, wozu die zu untersuchenden Aufbauten bis zur gewünschten Schliffebene präpariert werden, gleichzeitig deren elektrische Funktionsfähigkeit aber sichergestellt werden muss. Im nächsten Schritt werden unter unterschiedlichen Lastwechselbelastungsbedingungen mikroskopische Aufnahmen jeweils im belasteten als auch im unbelasteten Zustand generiert, aus welchen mittels digitaler Bildkorrelation Verschiebungsfelder sowie mechanische Dehnungen abgleitet werden können. Damit lässt sich bspw. die Interaktion zwischen Chipanschlusskontaktierung und Moldmasse für unterschiedliche Lastbedingungen analysieren. Darüber hinaus erlaubt der Ansatz auch die Untersuchung thermisch-transienter Vorgänge im Bauteilquerschliff unter Verwendung einer IR-Kamera. Eine Herausforderung besteht aber in der Translation der Untersuchungsergebnisse zurück auf die unpräparierten Bauteile. Dazu ist es erforderlich, diese Untersuchungen zukünftig noch mit FE-Methoden zu kombinieren.