SEMIKRON Auftragen von Wärmeleitpasten auf Leistungsmodule als Dienstleistung

Ganz und gar nicht trivial ist das Aufbringen von Wärmeleitpaste auf Leistungsmodule. Deshalb bietet SEMIKRON diesen Fertigungsschritt als optionalen und derzeit einzigartigen Service an.

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Die Wärmeleitpaste sorgt für eine gute thermische Kopplung von Halbleitermodul und Kühlkörper. Zu viel Wärmeleitpaste verschlechtert den Wärmewiderstand und kann im Extremfall zu Brüchen der isolierenden Keramik bei der Montage führen. Zu wenig Wärmeleitpaste führt andererseits zu einer thermischen Überlastung der Leistungshalbleiter und reduziert damit die Lebensdauer des Moduls.

Mal zu dick, mal zu dünn – beides beeinträchtigt die Lebensdauer

„Anwender tragen die Wärmeleitpaste entweder mit einem Schaumgummiroller oder einem Druckprozess auf“, konstatiert Dr. Michaela Strube, Managerin Service Engineering bei Semikron, „der Rollprozess ist nicht reproduzierbar, weil er manuell ausgeführt wird. Eine Qualitätskontrolle ist schwierig. Der Montageschritt Wärmeleitpastenauftrag ist somit ein nicht kontrollierbarer und nicht reproduzierbarer Schritt in der Fertigung und bereitet jedem Qualitäts- oder Produktionsleiter Kopfzerbrechen. Ein Auftrag der Wärmeleitpaste mittels Druckprozess bietet reproduzierbare Ergebnisse, erfordert aber spezielle und teure Werkzeuge.“

Die Dienstleistung verspricht konstante Qualität

Doch der Hersteller des Bauteils kann den Wärmeleitpastenauftrag in kontrollierter Qualität und aufgrund der erzielbaren Mengeneffekte wirtschaftlich attraktiv ausführen.

Strube: „Mit dem seit über 10 Jahren kontinuierlich ausgebauten Prozess-Knowhow aus dem Sieb- und Schablonendruck hat SEMIKRON einen automatischen Wärmeleitpastenauftrag auf Leistungshalbleitermodule entwickelt und zur Serienreife gebracht, der als optionale Dienstleistung in einem automatischen Schablonendruckprozess ausgeführt. Die Schichtstärken sind modulspezifisch einstellbar und werden mit SixSigma-Methoden überwachen. Wir garantieren eine Genauigkeit von +/-10 µm. Die Prozessfähigkeit liegt bei 1,33. Der so ausgeführte Auftrag von Wärmeleitpaste entspricht genau den Anforderungen für Leistungshalbleitermodule.“

Kein Verschleppen der Leitpaste in der Fertigung

Der Transport der Module mit Wärmeleitpaste erfolgt in speziellen, patentierten Verpackungen, den Blistern. Sie transportieren die Wärmeleitpaste berührungslos und erlauben die Lagerung der Module mit Wärmeleitpaste bis zu 18 Monaten. Die Lagerfähigkeit wurde über Hochtemperatur,- Tieftemperatur- und Feuchte-/Wärmelagerungen mit anschließender Messung des thermischen Widerstandes sowie Langsamlastwechseltests abgesichert.

„Eine Verarbeitung beim Kunden ist denkbar einfach“, erklärt Michaela Strube, „alle Module werden aus der Verpackung entnommen und auf den Kühlkörper gesetzt. Ihre Montage ist schneller und einfacher; ebenso vereinfacht sich die Produktionslogistik, weil ein Montageschritt entfällt. Ein Berühren der Wärmeleitpaste und Verschleppen in der Fertigung durch den Mitarbeiter sind ausgeschlossen.“

Aufgrund der hohen Nachfrage ist eine Serviceausweitung geplant

Homogener Wärmeleitpastenauftrag mit optimal eingestellter Schichtstärke verringert den DCB-Bruch und sichert eine optimale Wärmeabfuhr und einen optimalen Betrieb. Der automatische Druckprozess und die statistische Prozesskontrolle sorgen für eine hohe Prozessfähigkeit. Weil nur erprobte Pastensysteme zum Einsatz kommen, ist eine exzellente Langzeitzuverlässigkeit gesichert.

SEMIKRON hat den Wärmeleitpastendruck als separate Dienstleistung mit der MiniSKiiP-Baureihe gestartet und plant die Ausweitung auf Standard-Bipolarprodukte der SEMIPACK-Reihe.

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