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Infineon BTS442E2

BTS442E2

Der BTS442E2 ist ein von Infineon vertriebener SMART-MOSFET, der als Ersatz für den VN02H von STMicroelectronics dienen kann (siehe Reparatur der Steuereinheit BEKA-MAX S-EP 6). Mit einer maximalen Betriebsspannung von 42V und einem maximalen Dauerstrom von 21A bietet der BTS442E2 etwas bessere Spezifikationen. Besonders interessant ist die höhere Clampingspannung. Der VN02H lässt durch seinen vollintegrierten Aufbau nur eine Clampingspannung von -4V zu. Im Datenblatt des BTS442E2 wird nicht einmal mehr die Clampingspannung, sondern mit 58V nur noch der zulässige Spannungsabfall über den Leistungshalbleiter angegeben. Bei einer Versorgungsspannung von 12V ergibt sich so eine Clampingspannung von 46V. Wie beim VN02H beschrieben, kann eine höhere Clampingspannung je nach Anwendungsfall sehr vorteilhaft sein.

 

BTS442E2 Die Stackup

Es zeigt sich, dass der BTS442E2 nicht vollintegriert ist wie der VN02H. Auf dem eigentlichen Leistungsschalter befindet sich das Die zur Steuerung und Diagnose.

Wie beim VN02H beschrieben ergibt sich dessen niedrige Clampingspannung dadurch, dass die integrierte Steuerungslogik mit Massebezug arbeitet und entsprechend auch das gemeinsame Substrat an Masse angebunden ist. Durch die Isolation von Steuerung- und Leistungsteil begrenzt beim BTS442E2 nur die Spannungsfestigkeit des Leistungstransistors die Clampingspannung.

Das Epoxidmaterial des Packages und die vermutlich aus Polyimid bestehenden Beschichtungen lassen sich leider nicht ganz entfernen, obwohl die oberste Schicht an den Kanten des Leistungstransistors durchaus angegriffen zu sein scheint.

 

BTS442E2 Steuerungs Die

Die Beschichtung des Steuerungs-Dies besitzt mehrere Aussparungen. Sechs Bondpads wurden mit Bonddrähten kontaktiert. Zusätzlich befinden sich sechs kleinere Testpunkte auf dem Die. Auffallend ist, dass die Aussparungen der Polyimidschicht im rechten Bereich teilweise unpassend verdreht ausgeführt wurden.

 

BTS442E2 Polyimidschicht

Leider lassen sich die Überreste der Polyimidschicht und des Epoxidmaterials nicht ganz entfernen. Bei erhöhten Temperaturen leiden schließlich auch die obersten Schichten der beiden Dies.

Auf dem Leistungshalbleiter sind noch zwei kleinere Bondpads zu erkennen. Dem Blockschaltbild im Datenblatt nach zu schließen handelt es sich dabei um das Gate- und das Ausgangspotential. Die enthaltene Temperaturmessung dürfte sich damit auf dem Steuerungs-Die befinden, wodurch der gemessene Wert wahrscheinlich relativ stark der tatsächlichen Temperatur des Leistungshalbleiters nacheilt.
Fraglich bleibt wie die Strombegrenzung umgesetzt ist. Eine Überstromerkennung mit Hilfe der Temperaturmessung, wie sie im VN02H umgesetzt ist, erscheint auf Grund der Distanz unwahrscheinlich. So bleibt nur noch eine Messung der Drain-Source-Spannung zur Bestimmung des Stroms.

Die vier Bonddrähte an der unteren Kante der Steuerungslogik müssen das Versorgungs-, das Massepotential, den Steuereingang und das Statussignal darstellen.

 

BTS442E2 Die Detail

Es zeigt sich, dass die Steuerungslogik 1993 von Siemens entwickelt wurde. Das ist soweit plausibel, da Infineon aus der Halbleitersparte von Siemens entstand.

 

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