DE102018131644A1

DE102018131644A1 - Messvorrichtung, System und Verfahren zur Detektion einer Degradation wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle

Info

Publication number: DE102018131644A1
Application number: DE102018131644.5A
Authority: DE
Inventors: Gerd Griepentrog; Michael Wolff
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2020-06-10

Abstract

Es wird eine Messvorrichtung (1) zur Detektion einer Degradation wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle wenigstens eines elektronischen Moduls (2), das wenigstens einen Halbleiterchip aufweist, vorgeschlagen. Die Messvorrichtung (1) umfasst wenigstens einen Magnetfeldsensor (7) zur Erzeugung wenigstens eines Signals, welches ein Magnetfeld in einer Umgebung eines elektronischen Moduls (2) repräsentiert. Die Messvorrichtung (1) umfasst auch eine Auswerteelektronik (8, 25, 26) zum Ermitteln einer aktuellen Magnetfeldsignatur anhand des wenigstens einen durch den wenigstens einen Magnetfeldsensor (7) erzeugten Signals, wobei die Auswerteelektronik (8, 25, 26) ausgebildet ist, anhand einer Änderung der Magnetfeldsignatur eine Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle zu ermitteln. Außerdem wird ein System und ein Verfahren zur Verfolgung einer Degradation wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur Detektion einer Degradation einer elektrischen Kontaktstelle. Speziell beschreibt die vorliegende Offenbarung eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur Detektion bzw. Verfolgung einer Degradation einer elektrischen Kontaktstelle in einem elektronischen Modul mit Halbleitern, die der Umformung elektrischer Energie dienen, wie beispielsweise IGBT (insulated-gate bipolar transistor) oder MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
Es sind Verfahren zur Bestimmung der Alterung von elektronischen Modulen mit Halbleiterchips bekannt. Die bekannten Verfahren, die insbesondere auf Ermittlung der Junction Temperatur und auf Temperaturabhängigkeit elektrischer Parameter von Halbleiterchips basieren, sind jedoch fehlerbehaftet und ungenau.
Es besteht Bedarf nach einer besseren Möglichkeit zur Detektion bzw. Verfolgung der Alterung von elektronischen Kontaktstellen in elektronischen Modulen.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Messvorrichtung zur Detektion einer Degradation wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle eines elektronischen Moduls mit wenigstens einem Halbleiterchip vorgeschlagen.
Als elektronisches Modul wird im Folgenden ein elektronisches Bauteil verstanden, welches wenigstens einen montierten Halbleiterchip umfasst. Beispielsweise stellt ein Halbleiterchip mit einem Gehäuse nach der hier verwendeten Definition bereits ein Modul dar. Ein elektronisches Modul kann auch mehrere montierte Halbleiterchips bzw. ein Halbleiterchiparray in einem gemeinsamen Gehäuse aufweisen. Ein elektronisches Modul kann insbesondere als ein Leistungshalbleitermodul mit wenigstens einem Leistungshalbleiterchip, insbesondere als ein IGBT- und/oder MOSFET-Modul ausgebildet sein. Insbesondere bei solchen Leistungshalbleitern wie IGBTs, die für höhere Ströme ausgelegt sind und flächige Kontaktstellen aufweisen, kann es durch Alterungsprozesse zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung über die Kontaktflächen kommen, was zu einer ungleichmäßigen Strombelastung und letztlich zum Ausfall des Halbleiterchips führen kann. Über das Monitoring der Magnetfeldsignatur um den Leistungshalbleiter kann auf den Alterungszustand und die Art des Alterungsprozesses zurückgeschlossen werden, um ggf. Instandhaltungsmaßnahmen für Anlagen mit solchen Leistungsmodulen rechtzeitig einzuleiten bzw. besser zu koordinieren.
Die wenigstens eine Kontaktstelle kann wenigstens eine Kontaktstelle zum elektrischen Kontaktieren wenigstens eines IGBT-Chips, wie insbesondere Chip-Kontaktstellen bzw. Bonddraht-Kontaktstellen, umfassen. Mit einer Chip-Kontaktstelle kann ein Chip mit einem elektrisch leitenden Substrat bzw. Chip-Insel kontaktiert werden. Eine Chipkontaktstelle kann insbesondere eine auf einer Aufbau-Verbindungstechnik (AVT), wie DCB (Direct Copper Bonding) basierte Kontaktstelle sein, durch welche beispielsweise IGBT-Chips kollektorseitig mit elektrisch leitenden Substraten kontaktiert werden. Eine Bonddraht-Kontaktstelle kann insbesondre bei IGBT-Chips zur emitterseitigen Kontaktierung verwendet werden. Bei flächigen AVT-Kontaktstellen wird die Magnetfeldsignatur insbesondere durch die Stromverteilung über die Fläche beeinflusst.
Die Messvorrichtung umfasst wenigstens einen Magnetfeldsensor zur Erzeugung wenigstens eines Messsignals, welches ein Magnetfeld in einer Umgebung, insbesondere in einer unmittelbaren Umgebung, eines elektronischen Moduls repräsentiert. Der wenigstens eine Magnetfeldsensor kann insbesondere zur Erzeugung eines das Magnetfeld in der Umgebung des elektronischen Moduls repräsentierenden elektrischen Signals ausgebildet sein.
Die Messvorrichtung umfasst ferner eine Auswerteelektronik zum Ermitteln einer aktuellen Magnetfeldsignatur anhand des wenigstens einen durch den wenigstens einen Magnetfeldsensor erzeugten Signals. Die Auswerteelektronik ist ferner ausgebildet, anhand einer Änderung der Magnetfeldsignatur eine Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle zu ermitteln. Die Auswerteelektronik kann insbesondere ausgebildet sein, die Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle qualitativ und/oder quantitativ zu ermitteln.
Die Magnetfeldsignatur ist eine - im Allgemeinen mehrdimensionale - vektorielle Größe, die die räumliche Verteilung des Magnetfelds, insbesondere um das zu untersuchende elektronische Modul, charakterisiert. Die Magnetfeldsignatur eines elektronischen Moduls wird insbesondere durch die elektrischen Ströme verursacht bzw. beeinflusst, welche durch das elektronische Modul bzw. in dem elektronischen Modul fließen. In diesem Zusammenhang soll ein Eigenfeld bzw. ein Magnetfeld, das durch den Stromfluss innerhalb des elektronischen Moduls verursacht wird, von einem Fremdfeld bzw. von einem Magnetfeld unterschieden werden, dessen Ursache außerhalb des elektronischen Moduls liegt. Eine Änderung des Stromflusses bzw. der räumlichen Verteilung der Stromdichte in dem elektronischen Modul aufgrund einer Degradation wenigstens einer Kontaktstelle innerhalb des elektronischen Moduls kann zu einer entsprechenden Änderung der Magnetfeldsignatur des elektronischen Moduls führen. Insbesondere kann eine Änderung der Magnetfeldsignatur Aufschluss über die Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle in dem elektronischen Modul geben, ohne dabei in den Betrieb des elektronischen Moduls eingreifen zu müssen.
Die Änderung der Magnetfeldsignatur kann insbesondere auf solche Alterungserscheinungen wie beispielsweise Ablösung von Bonddrähten und/oder Delamination bzw. Degradation von Chiplot bzw. DCB-Kuper schließen lassen. Denn diese Alterungserscheinungen können zu einer Änderung der Stromdichteverteilung in dem elektronischen Modul bzw. in dem Chip und somit zu einer entsprechenden Änderung der räumlichen Verteilung der Magnetfeldflussdichte bzw. Magnetfeldsignatur um das elektronische Modul bzw. um den Chip führen. Somit kann durch die Änderung der Magnetfeldsignatur um ein IGBT-Modul auf den Alterungszustand bzw. die Art des Alterungsprozesses zurückgeschlossen werden.
Durch die Verfolgung der Magnetfeldsignatur kann der Alterungszustand von Kontaktstellen in einem elektronischen Modul in situ bzw. während des Betriebs des elektronischen Moduls detektiert werden, ohne in dessen regulären Betrieb einzugreifen, insbesondere ohne zusätzliche galvanische Verbindungen in das zu untersuchende Modul einzubringen.
Der wenigstens eine Magnetfeldsensor kann mehrere, insbesondere mehrere in jeder räumlichen Richtung sensitive Magnetfeldsensoren umfassen. Insbesondere kann der in jeder räumlichen Richtung sensitive Magnetfeldsensor ausgebildet sein, das Magnetfeld in drei orthogonale Richtungen zu erfassen, so dass neben der Größe der magnetischen Flussdichte auch die Richtung des Magnetfeldvektors erfasst werden kann. Mit mehreren Magnetfeldsensoren kann eine räumliche Verteilung des Magnetfeldes zur Ermittlung der Magnetfeldsignatur erfasst werden. Durch die Verwendung von in jeder räumlichen Richtung sensitiven Magnetfeldsensoren kann die räumliche Verteilung des Magnetfelds und somit die Magnetfeldsignatur präzise erfasst werden.
Als Magnetfeldsensoren können insbesondere GMR- (Giant Magneto-Resistance) Sensoren eingesetzt werden. Die GMR-Sensoren weisen eine kompakte Bauweise und eine hohe Empfindlichkeit sowie hohe Messgenauigkeit, insbesondere bei niedrigen Magnetfeldern auf.
Der wenigstens eine Magnetfeldsensor kann an wenigstens einer vordefinierten Stelle bezüglich des zu untersuchenden elektronischen Moduls positionierbar sein. Durch die Positionierung des wenigstens einen Magnetfeldsensors an vordefinierten Stellen, können auf unterschiedliche elektronische Module angepasste Vorrichtungen bereitgestellt werden. Bei einer entsprechenden Positionierung der Messvorrichtung bezüglich des zu untersuchenden elektronischen Moduls kann das Magnetfeld an für die Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle empfindlichen bzw. relevanten Stellen erfasst werden, so dass die Änderung der Magnetfeldsignatur präzise und reproduzierbar ermittelt werden kann. Der wenigstens eine Magnetfeldsensor kann insbesondere ein Magnetfeldsensorarray zur Erfassung der von einem oder mehreren Leistungshalbleiter bzw. Halbleiterchiparray innerhalb eines elektronischen Moduls erzeugten Magnetfelder umfassen. Insbesondere kann das Magnetfeldsensorarray im Raum außerhalb, bevorzugt oberhalb eines zu untersuchenden elektronischen Moduls gemäß der Halbleiterchipanordnung innerhalb des zu untersuchenden elektronischen Moduls positioniert sein.
Die Auswerteeinheit kann insbesondere ausgebildet sein, die Änderung der Magnetfeldsignatur durch Ermittlung von Abständen, insbesondere von Euklidischen Abständen, zwischen Magnetfeldvektoren des aktuellen Magnetfelds und Magnetfeldvektoren eines einem Normalzustand der wenigstens einen Kontaktstelle entsprechenden Magnetfelds zu charakterisieren. Die Abstände, insbesondere Euklidische Abstände, stellen ein adäquates Maß zur Charakterisierung von lokalen Änderungen der Magnetfeldsignatur dar und als skalare Größen beanspruchen sie zudem wenig Speicherplatz.
Die Messvorrichtung kann wenigstens einen Fremdsensor zur Erzeugung wenigstens eines ein Fremdfeld bzw. ein Hintergrundfeld repräsentierenden Signals umfassen. Fremdfelder können insbesondere durch den Vergleich der Messsignale von mind. zwei Sensoren identifiziert. Der wenigstens eine Fremdfeldsensor kann insbesondere in größerer Entfernung von dem elektronischen Modul positioniert werden als Eigenfeldsensoren bzw. Magnetfeldsensoren, die zur Erfassung des durch die in dem elektronischen Modul fließenden Ströme verursachten Magnetfelds eingesetzt werden. Das von dem wenigstens einen Fremdfeldsensor erzeugte Signal kann bei der Ermittlung der Magnetfeldsignatur zur Kompensation von Fremdfeld-Einflüssen herangezogen werden.
Die Messvorrichtung kann einen oder mehrere weitere Sensoren umfassen. Insbesondere kann die Messvorrichtung einen Stromsensor zur Erfassung eines aktuellen durch das elektronische Modul bzw. durch die wenigstens eine Kontaktstelle fließenden Stroms und/oder einen Temperatursensor zur Erfassung einer aktuellen Temperatur des elektronischen Moduls umfassen. Mit den Temperatur- bzw. Stromsensoren kann der aktuelle Betriebszustand des elektronischen Moduls überwacht werden. Durch die Erfassung des aktuellen Stroms und der aktuellen Temperatur kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Erfassung der Magnetfeldsignatur unter vergleichbaren Betriebsbedingungen des elektronischen Moduls erfolgt.
Die Messvorrichtung kann eine doppelseitig bestückbare Messplatine mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite aufweisen, wobei der wenigstens eine Magnetfeldsensor auf der ersten Seite der Messplatine angeordnet ist, und die Auswerteelektronik wenigstens teilweise auf der zweiten Seite der Messplatine angeordnet ist. Durch die Anordnung der Auswerteelektronik auf der zweiten Seite der Messplatine, kann die erste Seite der Messplatte bzw. die Magnetfeldsensoren dicht an das elektronische Modul angebracht werden, so dass die Eigenfelder des elektronischen Moduls besser erfasst werden können.
In einigen Ausführungsformen ist der wenigstens eine Fremdfeldsensor auf der zweiten Seite der Messplatine angeordnet. Somit kann der Fremdfeldsensor von den durch das Betrieb des elektronischen Moduls erzeugten elektromagnetischen Feldern besser abgeschirmt werden.
Die Auswerteelektronik kann wenigstens einen A/D-Wandler (Analog-Digital-Wandler) zur Umwandlung des wenigstens einen von den Sensoren erzeugten elektrischen Signals in Digitalsignale bzw. in Bitstreams zur weiteren Auswertung umfassen. Der wenigstens eine A/D-Wandler kann insbesondere in unmittelbarer Nähe des wenigstens einen Magnetfeldsensors, insbesondere auf derselben Messplatine wie der wenigstens eine Magnetfeldsensor, angeordnet sein. Durch die Anordnung der A/D-Wandler in der unmittelbaren Nähe zu dem wenigstens einen Magnetfeldsensor können etwaige induzierte Signalstörungen durch äußere elektromagnetische Felder reduziert werden. Denn digitale Datenübermittlung ist weniger störanfällig, was insbesondere eine zuverlässige on-line-Überwachung der Alterungsprozesse ermöglichen kann.
Die Auswerteelektronik kann ferner eine Logikeinheit zur Aufbereitung des wenigstens einen durch A/D-Wandler gelieferten Digitalsignale bzw. Bitstreams für eine weitere Auswertung umfassen. Durch die Logikeinheit kann insbesondere der Bitstream gefiltert und in ein für eine weitere Auswertung durch eine Auswerteeinheit geeignetes Format gebracht werden.
Die Auswerteelektronik kann auch eine digitale Schnittstelle zur Übermittlung der digitalisierten Signale, der zur Auswertung aufbereiteten Daten und/oder der ausgewerteten Daten umfassen. Die durch die digitale Schnittstelle übermittelten Daten können zur weiteren Verarbeitung bzw. zur Visualisierung der Magnetfeldsignaturänderung und/oder on-line Überwachung der Alterungsprozesse herangezogen werden.
Die Messvorrichtung kann ferner wenigstens eine Treiberschaltung zur Inbetriebnahme des elektronischen Moduls umfassen. Die Treiberschaltung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das elektronische Modul, insbesondere die wenigstens eine Kontaktstelle, einer kontrollierten Strombelastung ausgesetzt wird. Die kontrollierte Strombelastung ermöglicht es, Magnetfeldsignaturen unter vergleichbaren Betriebsströmen zu erfassen, um die Änderung der Magnetfeldsignaturen bei vergleichbaren Betriebsbedingungen des elektronischen Moduls ermitteln zu können.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein System mit einer Messvorrichtung vorgeschlagen. Das System umfasst ein elektronisches Modul, wobei das elektronische Modul wenigstens einen Halbleiterchip mit wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle aufweist. Das System umfasst ferner eine Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Messvorrichtung zur Verfolgung einer Degradation der wenigstens einen elektrischen Kontaktstelle des elektronischen Moduls ausgebildet ist. Das elektronische Modul kann insbesondere als ein IGBT-Modul mit einem oder mehreren IGBT-Chips ausgebildet sein.
Das System kann insbesondere so ausgebildet sein, dass sich der wenigstens eine Magnetfeldsensor der Messvorrichtung in der Nähe des elektronischen Moduls befindet bzw. dicht an dem elektronischen Modul anliegt. Durch die Nähe der Magnetfeldsensoren können die Eigenfelder des elektronischen Moduls besser erfasst werden.
Die Messvorrichtung kann insbesondere elektrisch mit dem elektronischen Modul verbunden sein. Die elektrische Verbindung der Messvorrichtung mit dem elektronischen Modul kann zur Erfassung von solchen Betriebsparametern des elektronischen Moduls wie Strom und Temperatur genutzt werden, so dass sie bei der Datenauswertung mitberücksichtigt werden können.
Die elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Modul und der Messvorrichtung kann insbesondere mit Kontaktstiften realisiert werden, die insbesondere als mechanische Halterungen zur Befestigung der Messvorrichtung an dem elektronischen Modul ausgebildet sein können. Mit Kontaktstiften kann somit sowohl eine mechanische als auch elektrische Befestigung auf einfache Weise bewerkstelligt werden.
Das System kann ferner als ein integrales elektrisches Bauteil ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein Leistungshalbleiterbauteil mit Möglichkeit der Verfolgung dessen Degradation bereitgestellt werden. Ein solches Bauteil kann beispielsweise bei zuverlässigkeitskritischen Anwendungen insbesondere in leistungselektronischen Systemen, wie Bahnantriebe, Umrichter für Windkraftanlagen oder Wechselrichter für elektrische Fahrzeuge, eingesetzt werden, so dass die Degradation des Bauteils während des Betriebs überwacht werden kann.
Nach einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Detektion einer Degradation wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle wenigstens eines elektronischen Moduls vorgeschlagen, das wenigstens einen Halbleiterchip mit wenigstens einer Kontaktstelle aufweist. Das Verfahren umfasst:

- Bereitstellen eines elektronischen Moduls, das wenigstens einen Halbleiterchip mit wenigstens einer Kontaktstelle aufweist;
- Inbetriebnahme des elektronischen Moduls, so dass ein Strom durch die wenigstens eine Kontaktstelle fließen kann;
- Erfassen einer aktuellen Magnetfeldsignatur des in Betrieb genommenen elektronischen Moduls;
- Ermitteln einer Änderung der Magnetfeldsignatur; und
- Ermitteln einer Degradation der Kontaktstelle anhand der Änderung der Magnetfeldsignatur.

Das Verfahren ermöglicht eine indirekte Verfolgung des Alterungsvorgangs der wenigstens einen Kontaktstelle, ohne in den Betrieb des elektronischen Moduls eingreifen zu müssen. Das Verfahren kann insbesondere sowohl für eine qualitative als auch für eine quantitative Ermittlung der Degradation eingesetzt werden.
Die Änderung der Magnetfeldsignatur kann insbesondere anhand von Abständen zwischen Magnetfeldvektoren des aktuellen Magnetfelds und Magnetfeldvektoren eines einem Normalzustand der wenigstens einen Kontaktstelle entsprechenden Magnetfelds zu charakterisieren. Die Abstände, insbesondere Euklidische Abstände als skalare Größen eignen sich gut für eine Quantifizierung bzw. für eine quantitative Bewertung der Änderung der Magnetfeldsignaturen. Zudem sind sie auch für eine qualitative Bewertung der Änderung der Magnetfeldsignatur geeignet, in dem man beispielsweise die räumliche Verteilung der Abstände ermittelt und visuell darstellt.
Das Ermitteln der Magnetfeldsignatur kann Ermitteln der Magnetfeldsignatur in einem stationären Modus umfassen. Im stationären Modus wird der in das elektronische Modul eingeprägte Strom im Wesentlichen konstant gehalten. Dadurch können die Auswirkungen von transienten Stromschwankungen, insbesondere bei Umschaltvorgängen in dem elektronischen Modul, auf die Magnetfeldsignatur unterdrückt bzw. vermindert werden.
Das Ermitteln der Magnetfeldsignatur kann ferner Ermitteln der Magnetfeldsignatur in einem dynamischen bzw. transienten Modus umfassen. Im dynamischen Modus können sich die Messergebnisse bzw. die Magnetfeldsignaturen stark von den im stationären Modus erhaltenen Messergebnissen unterscheiden. Insbesondere kann der Skin-Effekt oder die durch Umschaltvorgänge hervorgerufene Spannungsinduktion zu deutlichen Veränderungen in der Stromdichteverteilung innerhalb des elektronischen Moduls und somit zu Veränderung der Magnetfeldsignatur führen. Andererseits können die im dynamischen Modus erhaltenen Daten wichtige Informationen enthalten, die Aufschluss über den Degradationszustand sowie über die für die Degradation der elektrischen Kontakte verantwortlichen Mechanismen enthalten.
Das Verfahren kann Überwachen der Magnetfeldsignatur über einen Testzeitraum umfassen. Durch Überwachung der Magnetfeldsignatur, insbesondere unter Einstellung unterschiedlicher Testzeiträume bzw. unterschiedlicher Abtastraten können sowohl Langzeittrends, insbesondere über mehrere Tage, als auch Kurzzeittrends, insbesondere bis zu wenigen Sekunden, in der Magnetfeldsignaturänderung ermittelt werden. Aus diesen zeitlichen Trends können Rückschlüsse über Degradations- bzw. Ausfallmechanismen und voraussichtliche Lebensdauer elektrischer Kontaktstellen getroffen werden.
Das Verfahren kann Ermitteln einer Änderungsgeschwindigkeit der Magnetfeldsignatur umfassen. Anhand der ermittelten Änderungsgeschwindigkeit der Magnetfeldsignatur kann auf Degradationsmechanismen von elektrischen Kontaktstellen innerhalb des elektronischen Moduls zurückgeschlossen wird. Insbesondere bei IGBTs kann eine Ablösung eines Bonddrahts deutlich schneller erfolgen als eine Degradation einer Kollektorkontaktstelle, beispielweise hervorgerufen durch Lot-Alterung oder Kupfer-Delamination.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet.

1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf des durch ein elektronisches Modul fließenden Stroms gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
4 zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Verfolgung einer Degradation einer Kontaktstelle eines elektronischen Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung zur Verfolgung einer Degradation einer elektrischen Kontaktstelle eines elektronischen Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Messvorrichtung 1 der 1 ist zusammen mit einem zu testenden elektronischen Modul 2 dargestellt. Die Messvorrichtung 1 umfasst eine Messplatine 3, die als eine doppelseitig bestückbare Messplatine mit einer ersten dem zu testenden elektronischen Modul 2 zugewandten Seite 4 und mit einer zweiten dem elektronischen Modul 2 abgewandten Seite 5 ausgebildet ist. Die Messplatine 3 weist elektrische Kontaktstiften 6 zum elektrischen Kontaktieren der Messvorrichtung 1 mit dem zu testenden elektronischen Modul 2 auf.
Auf der dem elektronischen Modul 2 zugewandten Seite 4 der Messplatine 3 sind Magnetfeldsensoren 7 angeordnet, wobei die Magnetfeldsensoren 7 dicht an dem elektronischen Modul 2 zwischen der Messplatine 3 und dem elektronischen Modul 2 positioniert sind.
Die Messvorrichtung 1 weist ferner A/D-Wandler 8 zur Umwandlung der von den Magnetfeldsensoren 7 erzeugten elektrischen Analogsignale in Digitalsignale. Die Messvorrichtung 1 weist auch weitere elektronische Komponenten 9, insbesondere diskrete elektronische Komponenten, auf, die auf der dem elektronischen Modul 2 abgewandten Seite 5 der Messplatine 3 montiert sind.
Die Messvorrichtung 1 der 1 weist ferner eine digitale Schnittstelle 10 auf, mit welcher digitale Signale ausgegeben werden können.
In einigen Ausführungsformen weist die Messvorrichtung eine Logikeinheit zur Aufbereitung der durch A/D-Wandler gelieferten Bitstreams für eine weitere Auswertung durch eine Auswerteeinheit. In einigen Ausführungsformen ist die Auswerteeinheit als Teil der Messvorrichtung ausgebildet. Die Logikeinheit und/oder die Auswerteeinheit können insbesondere auf der zweiten Seite 5 der Messplatine 3 angeordnet sein.
Das in der 1 dargestellte elektronische Modul 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Leistungshalbleitermodul ausgebildet, welches IGBT-Chips mit jeweils einem Emitter, einem Kollektor und einem Gate umfasst. Die IGBT-Chips innerhalb des elektronischen Moduls 2 sind in 1 nicht dargestellt. Über die Kontaktstifte 6 können verschiedene Sensoren, wie Temperatur und/oder Stromsensoren, an dem elektronischen Modul 2 angeschlossen werden. Das IGBT-Modul 2 weist Montagelöcher 11 zur Montage des elektronischen Moduls 2, insbesondere auf einem Kühlkörper, auf.
Die Magnetfeldsensoren 7 sind in diesem Ausführungsbeispiel als GMR (Giant Magneto-Resistance) Sensoren ausgebildet. Die GRM-Sensoren weisen eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Messgenauigkeit bei niedrigen magnetischen Flussdichten, insbesondere im niedrigen µT Bereich, auf. In einigen Ausführungsformen sind die Magnetfeldsensoren vom Typ GA757 der Firma Sensitec. Diese Sensoren sind in der Lage Magnetfeldflussdichte in alle drei Raumrichtungen getrennt, aber dennoch gleichzeitig zu bestimmen. Zudem sind sie mit einer Chipgröße von 920 µm × 920 µm kompakt genug, um eine Magnetfeldsignatur mit einer ausreichenden räumlichen Auflösung zu erfassen.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Messvorrichtung 1 gemäß der 2 umfasst Magnetfeldsensoren 7 zur Erfassung des Magnetfelds in der Umgebung des elektronischen Moduls 2 (nicht gezeigt). Ferner umfasst die Messvorrichtung 1 einen Stromsensor 21 zur Erfassung eines aktuellen durch das elektronische Modul fließenden Stroms und einen Temperatursensor 22 zur Erfassung einer aktuellen Temperatur des elektronischen Moduls 2. Die Messvorrichtung 1 umfasst auch einen Fremdfeldsensor 23 zur Erfassung eines Hintergrundmagnetfelds bzw. eines von anderen Quellen als das elektronische Modul stammenden Magnetfelds, das auch als „Fremdfeld“ bezeichnet wird. Die Messvorrichtung umfasst außerdem eine Reihe von A/D-Wandlern 8, die jeweils den Magnetfeldsensoren 7, dem Fremdfeldsensor 23, dem Stromsensor 21 und dem Temperatursensor 22 zur Umwandlung von analogen Sensorsignalen in Digitalsignale nachgeschaltet sind.
Die Messvorrichtung 1 umfasst auch eine Logikeinheit 25, die mit Ausgängen der D/A-Wandler 8 verbunden ist. Die Logikeinheit 25 und die Auswerteeinheit 26 sind mit einem bidirektionalen Bus 27 miteinander verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Logikeinheit 25 als ein FPGA (field programmable gate array) ausgebildet. Die Auswerteeinheit 26 ist als ein Micro-Controller mit einer Speichereinheit (nicht gezeigt) ausgebildet.
Im Betrieb der Messvorrichtung 1 wird das Magnetfeld um das elektronische Modul 2 mit den Magnetfeldsensoren 7 und das Fremdfeld bzw. Fremdmagnetfeld mit dem Fremdfeldsensor 23 erfasst. Der aktuelle durch das elektronische Modul fließende Strom wird mit dem Stromsensor 21 erfasst und die aktuelle Temperatur wird mit dem Temperatursensor 21 erfasst. Die A/D-Wandler 8 erhalten entsprechende Analogsingale von den Sensoren 7, 21, 22, 23 und wandeln diese in Digitalsignale, welche digitalisierte Messwerte repräsentieren. Diese Digitalsignale werden als Bitstreams 28 an die Logikeinheit 25 weitergegeben. Die erhaltenen Digitalsignale werden durch die Logikeinheit synchronisiert und für weitere Auswertung aufbereiten.
Das durch die Logikeinheit 25 übernommene Aufbereiten der Daten umfasst insbesondere Bereinigung der Daten von Messrauschen, Filterung der Daten, statistische Bereinigung, insbesondere von Ausreißern, Fremdfeldkorrektur bzw. Korrektur der erfassten Magnetfelddaten unter Berücksichtigung von Fremdfeldern, sowie Komprimierung von Daten insbesondere zur Durchführung von Langzeitbeobachtung. Insbesondere kann die Logikeinheit 25 ausgebildet sein, diese Operationen unter Synchronisation von den durch die Sensoren erfassten Daten in Echtzeit durchzuführen. Die Aufbereitung der Daten ermöglicht es, das Verfahren in einer Umgebung durchzuführen, die durch interne und Fremd-Quellen starken elektromagnetischen Beeinflussungen sowie Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Die bereinigten und komprimierten Daten werden über den bidirektionalen Bus 27 an die Auswerteeinheit 26 weitergegeben.
Die Auswerteeinheit 26 archiviert die durch die Logikeinheit 25 aufbereiteten Daten in der Speichereinheit und wertet die archivierten Daten kontinuierlich aus, um jeweils den aktuellen Alterungszustand des elektronischen Moduls zu bestimmen.
In einigen Ausführungsformen erfolgt die Verarbeitung der Messdaten durch kontinuierlicher Mittelwertbildung. Dabei werden die Messwerte der Sensoren in der Logikeinheit zu Mittelwerten verrechnet, wobei sowohl Kurzzeittrends, insbesondere unter wenigen Sekunden und speziell unter wenigen ms, als auch Langzeittrends, insbesondere über mehrere Tage, nachverfolgt werdend können. In einem Ausführungsbeispiel wird der gemittelte Tagestrend an die Auswerteeinheit bzw. den Mikrocontroller übergeben. Durch die Nachverfolgung von Kurzzeittrends ist es möglich, plötzliche Schäden wie ein Bonddrahtabriss zu erkennen. Die Erkennung der Lot- bzw. AVT-Alterung kann basierend auf den archivierten Tagesmittelwerten innerhalb des Mikrocontrollers über einen längeren Zeitraum realisiert werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Auswerteelektronik, insbesondere die Logikeinheit 25 und die Auswerteeinheit 26, zur Echtzeit-Verarbeitung von solchen Datenmengen ausgebildet, die bei hohen Sampling-Raten über eine lange Messdauer, insbesondere bis zu mehreren Tagen, entstehen können.
Die durch die Auswerteeinheit 26 ausgewerteten Messdaten können an ein Steuerungssystem zur Datenanalyse, Datenvisualisierung und/oder zum Einleiten notwendiger Korrekturmaßnahmen weitergegen werden. Das Steuerungssystem kann als Teil der Messvorrichtung ausgebildet sein.
Die Änderung der Magnetfeldsignatur wird in der Auswerteeinheit 26 anhand Euklidischer Abstände $‖ Δ \vec{B} ‖$
zwischen Magnetfeldvektoren $\vec{B_{neu}} (\vec{r})$
in einem Normalzustand des elektronischen Moduls, insbesondere bei intakten Kontaktstellen, und aktuell ermittelten Magnetfeldvektoren $\vec{B_{alt}} (\vec{r})$
berechnet. $‖ Δ \vec{B} ‖ = \sqrt{Δ B_{x}^{2} + Δ B_{y}^{2} + Δ B_{z}^{2}} = \sqrt{{(B_{x, neu} - B_{x, alt})}^{2} + {(B_{y, neu} - B_{y, alt})}^{2} + {(B_{z, neu} - B_{z, alt})}^{2}}$
B_x,neu,B_y,neu,B_x,neu und B_x,alt,B_y,alt,B_x,alt sind kartesische Komponenten der magnetischen Flussdichte in dem Normal- bzw. Neuzustand und in dem aktuellen bzw. gealterten Zustand des elektronischen Moduls. Die Euklidischen Abstände können in mehreren Punkten im Raum in der Umgebung des elektronischen Moduls ermittelt werden, so dass eine räumliche Verteilung bzw. ein räumliches Bild der Änderung der Magnetfeldsignatur erzeugt werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Magnetfeldsignatur bzw. die Euklidischen Abstand $‖ Δ \vec{B} ‖$
in einer zweidimensionalen Ebene ermittelt, die parallel einer Chip-Ebene des IGBT-Moduls liegt und sich in ca. 5 mm oberhalb der IGBT-Chips des elektronischen Moduls befindet. Dieser Abstand entspricht einer Entfernung zwischen Chip- und Gehäuseoberfläche eines kompakten IGBT-Moduls.
Zur Kalibrierung der Messvorrichtung können gezielt manipulierte Module geprüft werden. Beispielsweise kann eine komplette Charge eines Halbleiterwafers verwendet werden, um gleiches Verhalten der Chips sicherzustellen. Die an den manipulierten Modulen gewonnenen Messdaten werden mit den Messdaten an den nicht manipulierten Modulen verglichen. Die manipulierten Module können insbesondere manipulierte bzw. modifizierte AVT-Kontakte aufweisen. Beispielsweise können durch Ätzungen des Kupfers am Kollektorkontakt des IGBT-Chips Bereiche der Metallisierung unterbrochen und damit passiviert bzw. deaktiviert werden. Der Stromfluss unter diesen Gebieten wird damit unterbunden und die Stromaufteilung verändert sich, was sich auch auf die Magnetfeldsignatur des elektronischen Moduls auswirkt. Auf diese Weise können „Fußabdrücke“ bzw. charakteristische Muster unterschiedlicher Degradierungsgrade und/oder Degradierungsarten ermittelt werden, um diese dann bei der Diagnostik der Degradation als Referenz verwenden werden zu können. Die durch die Ätzungen entstandenen Gräben können durch eine nicht leitfähige Vergussmasse plan aufgefüllt werden. Somit kann die während des Chiplötens bzw. Die-Bonding entstehenden Biegemomente, die die Chips zerstören oder ihre Funktionalität beeinflussen können, unterdrückt bzw. verringert werden.
Die Manipulation von Test-Modulen kann ferner sukzessives Durchtrennen einzelner Bonddrähte umfassen. Somit können die Auswirkungen der Bonddrahtausfälle untersucht und die Ermittelten Signaturänderungen als Referenz verwendet werden. Bei der Kalibrierung der Messvorrichtung können Messungen insbesondere an manipulierten Modulen ohne Verguss durchgeführt werden. Damit kann die Chip-Diagnostik, beispielsweise die Erfassung des Chips mit einer Infrarotkamera ohne den störenden Effekt des Vergusses durchgeführt werden.
Zur Kalibrierung des Messsystems können ferner die elektronischen Module einer beschleunigten Alterung insbesondere durch zyklische Belastung bzw. Power-Cycling unterzogen werden. Nach dem Power-Cycling werden die Magnetfeldsignaturen den Ergebnissen der Alterungsuntersuchen insbesondere den Ergebnissen von Ultraschaluntersuchungen der Degradation der Kontaktstellen gegenübergestellt, um die daraus gewonnenen Erkenntnisse beim Referenzieren der Magnetfeldsignaturänderung zur Ermittlung der Art und des Grades einer Degradation von Kontaktstellen zu verwenden. Ferner kann eine Modifikation der Treiberelektronik, insbesondere eine Veränderung der Gate-Widerstände bei IGBT- bzw. FET-Modulen, im Hinblick auf die Magnetfeldsignatur vorgenommen werden. Insbesondere kann bei der Kalibrierung der Messvorrichtung die Treiberelektronik bzw. das Layout der Treiberelektronik auf die Positionierung der Magnetfeldsensoren und/oder die Positionierung der Magnetfeldsensoren auf die Treiberelektronik angepasst werden, so dass der Einfluss der durch die Treiberelektronik fließenden Ströme auf die Magnetfeldsignatur minimiert wird bzw. dem Normalbetrieb angepasst wird. Durch Anpassung der Treiberelektronik kann die Degradationsprognose verbessert werden.
3 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf des durch ein elektronisches Modul fließenden Stroms gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die in der 3 gezeigte Kurve, die einen Kollektor-Strom eines IGBT-Chips des elektronischen Moduls schematisch wiedergibt, weist einen dynamischen Bereich bzw. Einschaltphase, einen stationären Bereich und einen Abkling-Bereich bzw. Abschaltphase des Chips auf.
Die Messungen bzw. die Erfassung der Magnetfeldsignatur des elektronischen Moduls können in allen diesen Bereichen durchgeführt werden. In dem in 3 dargestellten Beispiel werden die Messungen im stationären Bereich durchgeführt. Wie anhand der in 3 angedeuteten Messpunkte bzw. Abtastpunkte in dem stationären Bereich zu erkennen ist, wird eine Messreihe für unterschiedliche Zeitpunkte mit einer im Wesentlichen konstanten Abtastrate durchgeführt.
Der stationäre Messbereich, der in diesem Ausführungsbeispiel eine Dauer von etwa 100 µs aufweist, folgt nach dem dynamischen Bereich und umfasst den Zeitabschnitt nach dem Abklingen der transienten Einschaltvorgänge in dem dynamischen Bereich bis zum Beginn der Abschaltung des Chips. In dem stationären Bereich bleibt der Kollektorstrom I_c, insbesondere im Vergleich zu dem Stromverhalten in dem dynamischen Bereich und in der Abschaltphase, im Wesentlichen konstant. Der Strom in dem stationären Bereich hängt u.a. von der an dem Modul angeschlossenen Last ab. Insbesondere kann in Abhängigkeit von der an dem elektronischen Modul angeschlossenen Last von einem konstanten Strom, wie bei einer rein Ohm'schen Last, oder langsam steigenden bzw. fallenden Strom, wie bei einer induktiven Last, ausgegangen werden.
Die Messungen in dem stationären Bereich haben den Vorteil, dass sich das den Chip bzw. das Modul umgebende Magnetfeld im Wesentlichen proportional dem Strom ist, und dass der Einfluss von durch die Ein- bzw.- Ausschaltvorgänge verursachten transienten elektromagnetischen Feldern sowie von den mit Wechselströmen verbundenen Skineffekten auf die Magnetfeldmessungen minimiert werden kann.
Die Erfassung der Magnetfeldsignatur kann auch in dem dynamischen Bereich erfolgen. Je nach Ausführungsbeispiel kann der dynamische Bereich eine Dauer von ca. 0,1 µs bis 1 µs aufweisen. Die Messungen können insbesondere während der Anstiegsstromflanke und/oder während des Reverse-Recovery bzw. bis zum Einpendeln des Stroms auf dem Stromniveau des stationären Bereichs und bis zum Beginn des stationären Bereichs durchgeführt werden. Bei den Messungen in dem dynamischen Bereich können transiente Stromverdrängungseffekte die dynamische Stromverteilung sowohl im Chip als auch in den Kontaktstellen beeinflussen. Ferner können in dem dynamischen Bereich induzierte Spannungen entstehen, welche die Messergebnisse ebenfalls beeinflussen können. Unter Berücksichtigung der transienten Effekte, die in dem dynamischen Bereich auftreten, können die Messungen in dem dynamischen Bereich, insbesondere komplementär zu den Messungen in dem stationären Bereich, aufschlussreiche Informationen über die fortschreitende Alterung bzw. über die Alterungsmechanismen der Kontaktstellen in dem elektronischen Modul liefern.
In dem dynamischen Messbereich können Anstiegszeiten, Frequenzspektren bzw. Verläufe von Stromkurven den ermittelten Magnetfeldsignaturen gegenübergestellt werden. Die auf diese Weise in der Kalibrierungsphase ermittelten Korrelation können bei der Auswertung der Echtzeitmessungen von Magnetfeldsignaturen verwendet werden, um Aussagen über die Degradations- bzw. Alterungsvorgänge der Kontaktstellen zu treffen.
4 zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens zur Verfolgung einer Degradation einer Kontaktstelle eines elektronischen Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In dem Verfahren 50 zur Verfolgung einer Degradation einer Kontaktstelle eines elektronischen Moduls gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in einem ersten Schritt 60 ein elektronisches Modul bereitgestellt, das wenigstens einen Halbleiterchip mit wenigstens einer Kontaktstelle umfasst. In einem darauffolgenden Schritt 65 wird das elektronische Modul in Betrieb genommen, so dass ein Strom durch die wenigstens eine Kontaktstelle fließen kann.
Im Schritt 70 wird eine aktuelle Magnetfeldsignatur des in Betrieb genommenen elektronischen Moduls erfasst, woraufhin eine Änderung der Magnetfeldsignatur im Schritt 75 ermittelt wird. In einem darauffolgenden Schritt 80 wird anhand der im Schritt 75 ermittelten Änderung der Magnetfeldsignatur eine Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle ermittelt.
Durch die Verfolgung der Änderung der Magnetfeldsignatur kann der Alterungszustand von Kontaktstellen in einem elektronischen Modul in situ bzw. während dessen Betrieb verfolgt werden, ohne dabei in dessen regulären Betrieb eingreifen bzw. ohne zusätzliche galvanische Verbindungen in das zu untersuchende Modul einzubringen zu müssen.
Die Änderung der Magnetfeldsignatur kann anhand von Abständen, insbesondere Euklidischen Abständen, zwischen Magnetfeldvektoren des aktuellen Magnetfelds und Magnetfeldvektoren eines einem Normalzustands der wenigstens einen Kontaktstelle entsprechenden Magnetfelds charakterisiert werden. Die Euklidischen Abstände sind als skalare Größen für eine quantitative Charakterisierung einer absoluten Änderung der Magnetfeldsignatur gut geeignet.
Das Erfassen der Magnetfeldsignatur im Schritt 70 kann Ermitteln der Magnetfeldsignatur in einem stationären Modus umfassen. In dem stationären Modus kann die Erfassung der Magnetfeldsignatur weitgehend unbeeinträchtigt von transienten Umschalteffekten erfolgen.
Das Erfassen der Magnetfeldsignatur im Schritt 70 kann Ermitteln der Magnetfeldsignatur in einem dynamischen Modus umfasst. Die Messungen im dynamischen Modus können insbesondere komplementär zu den stationären Messungen durgeführt werden. Die Erfassung der Magnetfeldsignatur im dynamischen Modus kann, insbesondere mit der gleichzeitigen Erfassung der Stromdynamik, wichtige Informationen über die Dynamik und die Art der Degradation liefern.
Das Erfassen der Magnetfeldsignatur kann ein Überwachen der Magnetfeldsignatur über einen Testzeitraum umfassen. Je nach Testzeitraum können durch die Überwachung der Magnetfeldsignatur Lang- bzw. Kurzzeittrends in der Degradation des elektronischen Moduls ermittelt werden, die Aufschluss über die Mechanismen und den Fortschritt der Degradation geben können.
Ferner kann eine Änderungsgeschwindigkeit der Magnetfeldsignatur ermittelt werden. Die Änderungsgeschwindigkeit der Magnetfeldsignatur kann Aufschluss über die Art bzw. über die Ursache der Degradation bzw. des Ausfalls der wenigstens einer Kontaktstelle bzw. des elektronischen Moduls liefern.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
2: elektronisches Modul
3: Messplatine
4: erste Seite der Messplatine
5: zweite Seite der Messplatine
6: Kontaktstift
7: Magnetfeldsensor
8: A/D-Wandler
9: elektronische Komponente
10: digitale Schnittstelle
11: Montageloch
20: Messsystem
21: Stromsensor
22: Temperatursensor
23: Fremdfeldsensor
25: Logikeinheit
26: Auswerteeinheit
27: Bus
50: Verfahren
60: Bereitstellen eines EMs
65: Inbetriebnahme des EMs
70: Erfassen einer aktuellen Magnetfeldsignatur
75: Ermitteln einer Änderung der Magnetfeldsignatur
80: Ermitteln einer Degradation

Claims

Messvorrichtung zur Detektion einer Degradation wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle wenigstens eines elektronischen Moduls (2), das wenigstens einen Halbleiterchip aufweist, umfassend: - wenigstens einen Magnetfeldsensor (7) zur Erzeugung wenigstens eines Signals, welches ein Magnetfeld in einer Umgebung eines elektronischen Moduls (2) repräsentiert; - Auswerteelektronik (8, 25, 26) zum Ermitteln einer aktuellen Magnetfeldsignatur anhand des wenigstens einen durch den wenigstens einen Magnetfeldsensor (7) erzeugten Signals, wobei die Auswerteelektronik (8, 25, 26) ausgebildet ist, anhand einer Änderung der Magnetfeldsignatur eine Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle zu ermitteln.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Magnetfeldsensor (7) mehrere, insbesondere mehrere in jeder räumlichen Richtung sensitive, Magnetfeldsensoren umfasst.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Änderung der Magnetfeldsignatur anhand von Abständen zwischen Magnetfeldvektoren des aktuellen Magnetfelds und Magnetfeldvektoren eines einem Normalzustand der wenigstens einen Kontaktstelle entsprechenden Magnetfelds zu charakterisieren.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messvorrichtung (1) wenigstens einen Fremdfeldsensor zur Erzeugung wenigstens eines ein Fremdfeld repräsentierenden Signals umfasst.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine doppelseitig bestückbare Messplatine (3) mit einer ersten Seite (4) und einer zweiten Seite (5) aufweist, und wobei der wenigstens eine Magnetfeldsensor (7) auf der ersten Seite der Messplatine (3) angeordnet ist und die Auswerteelektronik (8, 25, 26) wenigstens teilweise auf der zweiten Seite (5) der Messplatine (3) angeordnet ist.
System mit einer Messvorrichtung, umfassend ein elektronisches Modul (2), wobei das elektronische Modul (2) wenigstens einen Halbleiterchip mit wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle und eine Messvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, und wobei die Messvorrichtung (1) zur Detektion einer Degradation der wenigstens einen elektrischen Kontaktstelle des elektronischen Moduls (2)ausgebildet ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Messvorrichtung (1) und das elektronische Modul (2) derart in Bezug zueinander angeordnet sind, dass sich der wenigstens eine Magnetfeldsensor (7) in der Nähe des elektronischen Moduls (2) befindet.
System nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei die Messvorrichtung (1) elektrisch mit dem elektronischen Modul (2) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das System als ein elektrisches Bauteil ausgebildet ist.
Verfahren zur Detektion einer Degradation wenigstens einer elektrischen Kontaktstelle wenigstens eines elektronischen Moduls, das wenigstens einen Halbleiterchip mit wenigstens einer Kontaktstelle aufweist, umfassend: - Bereitstellen eines elektronischen Moduls, das wenigstens einen Halbleiterchip mit wenigstens einer Kontaktstelle aufweist; - Inbetriebnahme des elektronischen Moduls, so dass ein Strom durch die wenigstens eine Kontaktstelle fließen kann; - Erfassen einer aktuellen Magnetfeldsignatur des in Betrieb genommen elektronischen Moduls; - Ermitteln einer Änderung der Magnetfeldsignatur; und - Ermitteln einer Degradation der wenigstens einen Kontaktstelle anhand der Änderung der Magnetfeldsignatur.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Änderung der Magnetfeldsignatur anhand von Abständen zwischen Magnetfeldvektoren des aktuellen Magnetfelds und Magnetfeldvektoren eines einem Normalzustand der wenigstens einen Kontaktstelle entsprechenden Magnetfelds zu charakterisieren.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Ermitteln der Magnetfeldsignatur Ermitteln der Magnetfeldsignatur in einem stationären Modus umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Ermitteln der Magnetfeldsignatur Ermitteln der Magnetfeldsignatur in einem dynamischen Modus umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Erfassen der Magnetfeldsignatur Überwachen der Magnetfeldsignatur über einen Testzeitraum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Änderungsgeschwindigkeit der Magnetfeldsignatur ermittelt wird.