Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Aufbau- und Verbindungstechnik für die Leistungselektronik
Der Aufbau von Leistungsmodulen umfasst heute nicht nur das flächige Löten und Al-Dickdrahtbonden. Neue Aufbaukonzepte mit optimiertem thermischen Design wie die doppelseitige Kühlung sind genauso in der Entwicklung wie neue Verbindungstechnologien, von denen man sich eine höhere Lebensdauer erhofft.
Indem man die flächige Verbindung durch Silbersintern herstellt (Ag hat einen hohen Schmelzpunkt, ist duktil und hat eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit), kann man die Lebensdauer deutlich erhöhen. Gerade für hohe Betriebstemperaturen sind reine Silberverbindungen daher von großem Interesse. Es gibt aber auch noch andere Technologien, wie das „Transient Liquid Phase Soldering/Bonding“. Hierbei wird Sn-Basis-Lot verwendet, das während des Lötens bzw. bei der Erstarrung oder während nachgeschalteter Tempervorgänge sich vollständig in höher schmelzende intermetallische Phasen umwandelt. Dieses Prinzip kann sowohl mit Pasten als auch bei Anwendung sehr dünner Schichten angewendet werden.
Draht- oder Bändchenbondkontakte können ebenfalls noch weiter in ihrer Lebensdauer gesteigert werden. Hier ist vor allem Das Cu-Dickdrahtbonden von Interesse, wofür auf der Chipoberseite eine Cu-Schicht notwendig ist. Am Fraunhofer IZM können galvanische Cu-Schichten auf Leistungshalbleitern abgeschieden werden.
Letztendlich rundet die Verkapselungstechnik das technologische Angebot auf dem Gebiet der AVT für die Leistungselektronik ab, so dass ganze Leistungselektronischen Systeme am Fraunhofer IZM aufgebaut werden können.