用于求取电子结构单元的磨损的方法、检验设备与流程

本发明涉及一种用于求取电子结构单元、尤其功率电子器件的磨损的方法，该电子结构单元具有至少一个电子结构元件、尤其半导体结构元件、电容器等，其中，结构单元经历检验过程，在该检验过程中用至少两个电负荷周期来加载结构单元，在该电负荷周期中，该结构单元相应地针对预先给定的时间段进行运行，以用于模拟至少一种所挑选的运行类型。此外，本发明涉及一种用于求取电子结构单元、尤其功率电子器件的磨损的检验设备，该电子结构单元具有至少一个电子结构元件、尤其半导体结构元件、电容器等，该检验设备具有：至少一个装置，其用于用至少两个能预先给定的电负荷周期来加载结构单元；至少一个测量装置，其用于检测结构单元的通过至少两个负荷周期所引起的电磁波；以及至少一个控制器，其用于操控检验设备并且用于测评由测量装置所检测到的电磁波。

背景技术：

1、开头所提及的类型的方法和设备由现有技术已知。为了在电/电子结构单元中识别出磨损而已知的是，使结构单元经受电检验过程，在该电检验过程中，用至少一个能预先给定的负荷周期、通常多个负荷周期来加载相应的结构单元。在这种负荷周期的范畴中，结构单元在特定挑选的条件下或者说以确定的预设来针对预先确定的时间段进行运行。于是例如已知的是，通过负荷周期来模拟结构单元的正常运行，或者最大程度剧烈地全负荷利用结构单元以及使其经受负荷。由于结构单元的磨损本身无法直接看出、尤其当该结构单元是更大的单元的一部分时无法看出，因此对磨损的求取意味着相对高的耗费，因为经常还必须拆卸结构单元，以便能够例如在视觉方面检测电接触部位等。这种耗时的拆卸此外导致了故障部位较迟才被发现并且由此延长了开发时间。此外，可能出现至少最初不会损害结构单元的功能的磨损，从而通过纯视觉的检验无法判断出所识别到的磨损是否损害或者例如即将损害结构单元的功能。对于功率电子器件的结构元件、如半导体开关、功率二极管和电容器而言，相应的运行参数在这类磨损的情况下发生变化，然而直至发生功能故障之前，结构单元的功能不会受到损害。

技术实现思路

1、具有权利要求1的特征的本发明所具有的优点是，在检验过程期间已经能够可靠地确定结构单元的磨损。就此而言，按照本发明的方法能够实现提前求取磨损。此外，不需要拆卸结构单元以分析磨损，从而所述方法能够以较低的耗费并且因此成本低廉地执行。按照本发明设置了，在检验过程期间，针对负荷周期中的至少两个负荷周期来检测由结构单元通过下述电载荷所产生的电磁波，该电载荷由用至少两个负荷周期来加载结构单元所引起，并且将至少两个负荷周期的所检测到的电磁波与彼此比较，以用于检测结构单元的磨损。“电载荷”结合本发明尤其能够理解为至少一个能求取的或者说能检测的运行参量，例如总功率或有效功率、结构单元的最大可行的全负荷利用的按百分比计算的份额、运行电流、运行电压、运行温度等。此外，“电负荷周期”结合本发明相应地能够理解为结构单元在所挑选的条件下或者说用所确定的预设来针对预先确定的时间段的运行，以便模拟结构单元的至少一种运行类型。特别地，结构单元具有多个尤其不同类型的结构元件，这些结构元件分别通过电载荷来产生电磁波中的至少一个电磁波。借助于所述比较能够识别出电磁波在检验过程的时间段上的变化。根据这种变化能够确定出结构单元或者说结构元件的开始的磨损。优选电载荷对应于通过结构单元的符合规定的运行所形成的额定载荷。由此，在检验过程的范畴中能够实现可靠地模拟结构单元的符合规定的运行、即正常运行。

2、按照本发明的一种优选的改进方案设置了，从至少两个负荷周期的电磁波中分别求取出每个负荷周期的波的电磁频谱，并且将这些所求取的频谱与彼此比较，以用于检测磨损。相应的电磁频谱就此而言由结构单元的多个电磁波组成，并且表现为结构单元的个性化的、即对于相应的结构单元表征性的识别特征、可以说足迹。在此，结构单元的各个结构元件的磨损反映在频谱的对于磨损的结构元件分别表征性的变化中。例如，与第二结构元件的磨损相比，第一结构元件的磨损导致了频谱的不同的变化。就此而言，对频谱的比较以有利的方式能够实现对结构单元的磨损的差异化的分析，其中，根据频谱能够将各个结构元件的磨损关联起来，或者说能够追溯到各个结构元件。特殊性于是在于，通过对也能够具有多个电/电子结构元件的结构单元的电磁频谱进行检测或者说求取，能够推断出结构单元总体上的磨损，以及推断出结构元件之一的磨损。在此，电磁频谱尤其由下述电磁波组成，该电磁波由结构单元的相应的结构元件辐射出或者说产生。

3、优选将所求取的频谱中的至少一个频谱与参考频谱比较。由此得到的优点是，能够可靠地确定磨损，因为始终存在代表着未磨损的结构单元的参考。特别地，“参考频谱”是结构单元的预先给定的、优选所模拟的理想频谱，其例如保存在设定用于执行按照本发明的方法的检验设备的控制器中。特别地，在多个检验过程中统一地使用参考频谱，在该多个检验过程中检验相同的类型的相应的不同结构单元。这能够实现对检验过程的有利的标准化。

4、特别优选至少将检验过程的第一负荷周期实施为参考周期，以便求取参考频谱。就此而言，在检验过程的开始时个性化地针对每个有待检验的结构单元来个性化地检测参考频谱、即结构单元在未磨损的状态中的频谱，并且将其使用作为用于另外的负荷周期的参考。由此，针对每个被检验的结构单元存在个性化的参考频谱，从而使得对磨损的求取与相应的结构单元的个性化的参数相配合并且由此特别可靠地进行。

5、特别地设置了，彼此先后地实施多个参考周期，并且从在此所求取的参考频谱中求取出平均参考频谱，将所求取的频谱与该平均参考频谱比较。由于求平均值，频谱的例如由于统计学上发生的环境事件、如辐射而可能随机存在的标准偏差得以从参考频谱中修正，并且因此至少基本上不再存在于参考频谱中。这能够以有利的方式实现特别可靠地求取参考频谱。

6、按照本发明的一种优选的改进方案，如此预先给定负荷周期，使得结构单元以全负荷运行来运行。“全负荷运行”能够理解为结构单元的下述运行，在该运行中，结构单元在最大可行的全负荷利用的情况下运行，即最大程度地充分利用结构单元的运行参数、如例如功率、多功能性等。由此得到的优点是，在检验过程的范畴中可靠地求取出结构单元的薄弱部位，并且因此能够确保结构单元的高的耐磨性。因此，优选由负荷周期所引起的电载荷对应于结构单元的最大程度地所设置的或者说可行的最大载荷。

7、替代地优选设置了，如此预先给定负荷周期，使得结构单元以部分负荷运行来运行，其中，电载荷小于全负荷运行的电载荷的70％、优选处在30％与70％之间、或者刚好对应于50％。在部分负荷运行中，结构单元于是不是如前面所描述的那样在最大全负荷利用中、而是仅以该最大全负荷利用的按百分比计算的份额来运行。这能够实现对结构单元经济的检验过程，并且尽管如此可靠地求取出磨损。

8、优选借助于测量装置直接在结构单元的至少一个电线之中或之处检测电磁波。以有利的方式，由此对电磁波的检测不会被来自周围环境的干涉所损害。因此，优选测量单元的至少一个传感元件布置在电线之中或之处，其中，尤其将测量接收器、频谱分析仪或示波器使用为测量单元。

9、特别地设置了，借助于与结构单元间隔开地布置的天线装置来检测电磁波。以有利的方式，由此对电磁波的检测不会被来自紧挨靠近结构单元的干扰信号所损害。

10、特别优选不仅在至少所述电线之中或之处、而且还与结构单元间隔开地通过天线装置来检测电磁波。因为组合了用于检测电磁波的两种测量方法的前述所提到的优点，由此能够实现特别有利地检测电磁波。优选天线装置是测量装置的一部分，从而以有利的方式能够用相同的测量装置来执行前述所提到的两种测量方法。

11、具有权利要求10的特征的检验设备具有：至少一个装置，其用于用至少两个能预先给定的电负荷周期来加载结构单元；至少一个测量装置，其用于检测结构单元的通过至少两个负荷周期所引起的电磁波；以及至少一个控制器，其用于操控检验设备并且用于测评由测量装置所检测到的电磁波，并且该检验设备突出之处在于，控制器专门设定用于如前面所描述的那样执行按照本发明的方法。得到就此而言已经所提及的优点。

12、按照本发明的一种优选的改进方案设置了，测量装置直接与结构单元导电连接或者能连接，并且/或者具有与结构单元间隔开地布置或能布置的天线装置。得到就此而言前面已经所提及的优点。