Fraunhofer-Gesellschaft

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Aufbau- und Verbindungstechniken in der Leistungselektronik

 
: Schneider-Ramelow, Martin; Becker, Karl-Friedrich; Ehrhardt, Christian; Göhre, Jens-Martin; Hoene, Eckart; Hutter, Matthias; Lang, Klaus-Dieter; Oppermann, Hermann

Lang, Klaus-Dieter:
Baugruppentechnologie für die Elektromobilität : SMT Hybrid Packaging, Internationale Fachmesse und Kongress für Systemintegration in der Mikroelektronik, Nürnberg 8. - 10.05.2012. Tagungsband
Düsseldorf: VDI-Verlag, 2012
ISBN: 978-3-8007-3430-6
pp.29-46
Internationale Fachmesse und Kongress für Systemintegration in der Mikroelektronik (SMT HYBRID PACKAGING) <2012, Nürnberg>
German
Conference Paper
Fraunhofer IZM ()

Abstract
Leistungshalbleiter verbesserten sich in den vergangenen Jahrzehnten in nahezu allen Leistungsdaten wie z.B. den Schaltgeschwindigkeiten, den Leit- und Schaltverlusten sowie in der Temperaturbeständigkeit. Auch mit den aufkommenden Halbleiter-Materialien Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) wird sich dieser Trend noch einige Zeit fortsetzen. Auf dem Gebiet der Leistungselektronikmodule bedeutet dieses auch steigende maximale Temperaturbelastungen, vermutlich höhere Temperatur-Wechselbeanspruchungen und damit steigende Anforderungen an die auszuwählenden Materialien, die einzusetzenden Aufbau- und Verbindungstechniken (AVT) und die Zuverlässigkeit im Feld. Bei den etablierten AVT wie z.B. bleifreien Löttechnologien für den Die Attach oder Draht- und Bändchenbondtechnologien als Chipoberseitenankontaktierung sind die Fehlermechanismen als Kriech- und Ermüdungsrisse sehr wohl bekannt, weshalb sich momentan in vielen Firmen und Forschungseinrichtungen aktuelle Entwicklungsprojekte mit alternativen Materialien und mehr zuverlässigen Verbindungstechnologien auseinandersetzen. Dabei zielen alle Anstrengung darauf ab, bei aktiver und/oder passiver Temperaturwechselbeanspruchung entweder 1. das thermische Management zu verbessern, um den Temperaturhub zu senken, 2. Materialien mit angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten einzusetzen - was sich eher auf Substrate und Kühlkörper bezieht -, um die mechanischen Spannungen und Dehnungen zu reduzieren, und 3. höher festere und/oder höher schmelzende Verbindungswerkstoffe einzusetzen, um die zu ertragende Zykelanzahl bis zum Ausfall der Kontaktstelle zu erhöhen. Nach einem kurzem Überblick über den derzeitigen Kenntnistand der Versagensmechanismen bei Standardkontaktiertechnologien für Power Module soll der Schwerpunkt dieses Artikels auf dem oben genannten 3. Punkt, nämlich auf den alternativen Verbindungstechnologien für ungehäuste Powerchips liegen.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-568575.html