In der vorliegenden Arbeit werden Aspekte der Chipprozessierung untersucht, die die Zuverlässigkeit von (InAlGa)N-basierten Rippenwellenleiterlaserdioden beeinflussen. Als Ziel sollte die Lebensdauer von Laserdioden mit einer Emissionswellenlänge von 400 nm im Dauerstrichbetrieb gesteigert werden – bei zugleich hoher Ausbeute an Chips pro Wafer. Hierfür wurden zuerst einzelne Prozessschritte hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Ausbeute und die Zuverlässigkeit untersucht.
Die Optimierungsschleifen wurden zunächst aus Effizienzgründen an technologisch weniger komplexen Breitstreifenlasern durchgeführt. Hierbei waren Optimierungen der Abdünntechnologie für GaN-Substrate sowie des Spaltprozesses, mit dem Laserfacetten erzeugt werden, entscheidend für eine höhere Ausbeute. Um die Lebensdauer zu erhöhen, wurde die p-Kontakttechnologie optimiert und ein effizienterer Aktivierungsprozess der p-Leitfähigkeit etabliert. Anschließend wurden mithilfe der weiterentwickelten Prozesstechnologie Rippenwellenleiterlaser hergestellt und Degradationsmechanismen systematisch analysiert. Dadurch konnten eine inhomogene p-Leitfähigkeit und Degradationseffekte der Laserfacetten als Hauptursachen für die beobachteten Alterungseffekte identifiziert werden. Die dabei ablaufenden Prozesse werden in der Arbeit beschrieben.
Die vorgestellten Untersuchungen und Weiterentwicklungen erhöhen die Lebensdauer von Rippenwellenleiterlasern von wenigen auf mehrere 100 Stunden. Zugleich steigt die Ausbeute an dauerstrichfähigen Laserdioden pro Wafer deutlich an. Zusätzlich konnten weitere Optimierungspotenziale in der Epitaxie und Facettentechnologie aufgezeigt und Empfehlungen für zukünftige Entwicklungen gegeben werden.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Die Berechnung und Gestaltung sowie die wirtschaftliche Fertigung und der sichere Betrieb von Schraubenverbindungen gemäß der Richtlinie VDI 2230.
Aktualisiert: 2022-03-31
Autor:
Florian Brahm,
Jan Büchle,
Horst Dieterle,
Markus Fischer,
Thomas Grätsch,
Gerd Höring,
Jan-Hendrik Knoth,
Andreas Meyer-Eschenbach,
Djawed Rajabi,
Bernhard Reck,
Moritz Stahl
Die Berechnung und Gestaltung sowie die wirtschaftliche Fertigung und der sichere Betrieb von Schraubenverbindungen gemäß der Richtlinie VDI 2230.
Aktualisiert: 2022-03-31
Autor:
Florian Brahm,
Jan Büchle,
Horst Dieterle,
Markus Fischer,
Thomas Grätsch,
Gerd Höring,
Jan-Hendrik Knoth,
Andreas Meyer-Eschenbach,
Djawed Rajabi,
Bernhard Reck,
Moritz Stahl
Das Steckverbinder-Praxishandbuch ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern.
Aktualisiert: 2022-03-01
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Ziel dieser Arbeit ist es eine qualitative Beschreibung der Einflüsse auf die thermischen und elektrischen Übergänge in spritzgegossenen Verbunden aus leitfähigen Polymercompounds und nicht polymeren Substraten zu erarbeiten. Über
die Identifikation der bedeutendsten Faktoren hinaus soll zudem die Ableitung von Gestaltungsempfehlungen erfolgen, welche anhand eines Beispiels plausibilisiert werden.
Basis stellt die Analyse bestehender Modelle und Untersuchungen zu Kontaktwiderständen aus anderen Bereichen wie dem Kontakt zweier homogener Feststoffe, der Benetzung von Oberflächen mittels Klebstoffen und Ähnlichem dar. Nach der Extraktion der für im Spritzgießen hergestellte Verbunde relevanten Aspekte können diese zu einem Modellansatz zusammengeführt werden, welcher zunächst analytisch und anschließend anhand verschiedenster praktischer Untersuchungen aus dem Spannungsfeld der thermischen und elektrischen Kontaktwiderstände plausibilisiert wird.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Das Steckverbinder-Praxishandbuch ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern.
Aktualisiert: 2022-06-16
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GaN-basierte Transistoren werden seit einigen Jahren als vielversprechende Kandidaten für zukünftige leistungselektronische Anwendungen gehandelt. Bei der Entwicklung dieser Bauelemente sollen insbesondere deren Durchbruchfestigkeit, Stromtragfähigkeit und Schaltgeschwindigkeit erhöht werden. Parallel soll die Effizienz immer besser werden. Um dies zu erreichen, müssen sowohl die epitaxische Struktur als auch das Design der Transistorstruktur optimiert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine umfassende systematische Studie der Designparameter eines AlGaN/GaN-HEMTs durchgeführt. Ziel dabei war es, ein Transistordesign zu entwickeln, das für leistungselektronische Anwendungen optimiert ist. Die entsprechenden Maßnahmen gliederten sich in zwei große Bereiche: „Design für hohe Spannung“ und „Design für niedrigen Ron und hohe Stromtragfähigkeit“.
Im Rahmen von Voruntersuchungen wurden systematische Erkenntnisse, Optimierungsmaßnahmen und technologische Lösungen erarbeitet, die in ein neues Transistordesign einflossen. Ein entsprechend optimiertes Design für die angestrebte 65 mΩ-Klasse wurde vorgeschlagen: 134 Finger à 1,6 mm Fingerlänge bei einer Gesamtgateweite Wg = 214,4 mm auf einer Fläche von 10,12 mm². Die optimierten Transistoren wurden am FBH mittels p-GaN-Gate Normally-off-Technologie hergestellt. Im on-state wurde gezeigt, dass die Ströme von Ids max ~ 111 A bei einem Ron von ~ 52 mΩ und erreicht werden. Im off-state erreichten die Leistungselektronik-Transistoren die Durchbruchspannung von 700 V bei einem off-state Leckstrom unter 100 μA. Die hier entwickelten Transistoren zeigten sowohl im on- als auch im off-state ein gutes Potential für den Einsatz in leistungselektronischen Anwendungen bis 600 V.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Das Steckverbinder-Praxishandbuch ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern.
Aktualisiert: 2021-06-22
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Das Steckverbinder-Praxishandbuch ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern.
Aktualisiert: 2021-06-22
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definiert, an welchem eine systematische Variation von geometrischen Parametern des Spaltes zwischen den Blechen an 22MnB5 und DC04 durchgeführt wurde. Erstmals werden die Kontaktradien durch Kennzahlen in analytischen Zusammenhang mit der Verlagerung der Wärmefreisetzung in der Umgebung der Kontakte gebracht. Am Vergütungsstahl wird vorrangig der Kontaktradius zwischen den Blechen infolge des Spaltes verringert. Erhöhte Elektrodenkraft kann dies nicht kompensieren.
Messungen des dynamischen elektrischen Widerstandes charakterisieren das elektrische Verhalten der Schweißstelle und wurden mittels des KMK-Modells implizit auf den temperatur- und druckabhängigen spezifischen Übergangswiderstand übertragen. Der feueraluminierte Vergütungsstahl zeigt am Blech-Blech Kontakt einen über dreimal so hohen Übergangswiderstand wie am Elektrode-Blech Kontakt. Zeigt der 22MnB5 über 600 K grundsätzlich einen größeren Übergangswiderstand als andere Stähle, so ist bei niedrigeren Temperaturen sein Übergangswiderstand kleiner als an verschiedenen anderen Werkstoffen.
Schweißversuche zeigten, dass der Linsendurchmesser an 22MnB5 infolge des Passabstandesunter den Mindestdurchmesser abnimmt, damit einher geht eine Absenkung der Schweißenergie um maximal 15 %. Durch Erhöhung des Schweißstromes sind qualitätsgerechte Schweißungen auch am Spalt möglich. Die Spritzergrenze verschiebt sich durch den Spalt zu größeren Strömen hin.
Eine vertiefte Analyse der Wärmeströme zeigte, dass mindestens 30 % der Schweißwärme an den Elektrode-Blech Kontakten freigesetzt werden, mindestens 48 % entfallen auf den Stoffwiderstand des Bleches. Die Absenkung der Schweißwärme am Passfehler ist ausschließlich auf einen verminderten Stoffwiderstand zurückzuführen, welcher durch verstärktes Einsinken der Elektroden hervorgerufen wird.
Aktualisiert: 2021-09-10
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