Mobile-Menu

Werkstoffe & Materialien

Robustere Leistungselektronik durch verbesserte AVT

< zurück

Seite: 3/4

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Die Alternative zu Lötverbindungen

Beim Verbinden durch Löten schmilzt das Lot unter Wärme (230 bis 250 °C für SnAg-Lot). An den Grenzen zum Metall finden Diffusionsprozesse statt und intermetallische Phasen entstehen. Das Löten unter Vakuum hilft, die Porenbildung zu minimieren.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Dagegen erfolgt beim Verbinden durch Sinterpaste unter Wärme (über 220 °C) und Druck (5 bis 30 MPa) eine Verdichtung der Silberpartikel durch Diffusionsprozesse. Das Druck-Sintern hilft die Porosität in der Verbindungsschicht zu reduzieren, speziell bei großflächigen Halbleitern. Eine Reinigung wie nach dem Löten ist nach dem Sintern nicht notwendig. Eine weitere Besonderheit ist das Verbinden durch Sinterkleber. Hier härtet der Kleber durch Wärme aus und die Silberpartikel versintern. Äußerer Druck ist nicht erforderlich. Die Reinigung nach dem Aushärten ist ebenfalls nicht notwendig.

Sinterkleber versus Sinterpaste

Der Sinterkleber kombiniert die Vorteile der stoffschlüssigen Verbindung von Silber(Ag)-Sinterpasten und die hohen Adhäsionskräfte von Ag-Leitklebern in einem Pastensystem. Im Vergleich zu einer Lotverbindung hat eine mit dem Sinterkleber hergestellte Fügestelle eine höhere Flexibilität. Dadurch kann sie besser die thermo-mechanischen Belastungen, die durch Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Substrat und dem Halbleiter entstehen, kompensieren. Das kann besonders bei den großflächigen Halbleitern relevant sein.

Der Silberkleber hat allerdings eine niedrigere thermische und elektrische Leitfähigkeit als die Sinterpaste selbst. Dagegen lassen sich mit der Sinterpaste Verbindungen aufbauen, die selbst bei sehr hohen Temperaturen (300 °C) noch immer thermo-mechanisch stabil sind.

Eine Steigerung der Temperaturbeständigkeit und Powerzyklen-Festigkeit durch beispielsweise Sintern erfordert auch eine Optimierung der Bonddrahtverbindung. Das Ultraschall-Wedge-Bonden mit Aluminium-Dickdraht bis zu einer Drahtstärke von 500 μm stellt den Standardprozess dar. Durch den Einsatz von Aluminium-Bändchen kann man durch die optimierte Geometrie die Powerzyklen-Festigkeit leicht verbessern.

Eine deutliche Verbesserung der Powerzyklen-Festigkeit lässt sich durch den Einsatz von Cu-Drähten und Cu-Bändchen erreichen. Kupfer hat darüber hinaus eine deutlich bessere elektrische und thermische Leitfähigkeit als Aluminium. Durch die deutlich höhere Härte von Kupfer (Cu) bedarf es auch höherer Kräfte beim Bonden, die die Anwendung auf empfindlichen Halbleitern nicht zulassen.

Einen Mittelweg stellen Aluminium beschichtete Kupferkern-Bonddrähte/Kupferkern-Bändchen dar: Durch die Aluminium-Beschichtung lassen sich diese Bonddrähte mit deutlich geringerem Krafteintrag bonden als die reinen Kupferdrähte; und der Kupferkern sorgt trotzdem für bessere thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften und somit für eine bessere Powerzyklen-Festigkeit als bei den reinen Alu-Drähten.

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:43192210)

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte