Aktivlöten von Kupfer mit Aluminiumnitrid- und Siliziumnitridkeramik. Tl.1

Kupfer-AlN- und Kupfer-Si3N4-Verbunde werden als Trägersubstrate für Halbleiterbauelemente in der Leistungselektronik eingesetzt. Zur Herstellung flächig strukturierter Verbunde aus Kupferfolien und Nitridkeramik finden silberbasierte Aktivlote Verwendung. In dieser Arbeit wurden die Mechanismen beim Aktivlöten von Aluminiumnitrid und Siliziumnitrid im Verbund mit Kupferfolien untersucht. Dabei wurden der Schmelzprozess des Lotwerkstoffs, die chemischen Wechselwirkungen zwischen Lotwerkstoff und Basiswerkstoffen sowie der Einfluss der Prozessparameter in die Untersuchungen einbezogen. Zugang zu den ablaufenden Vorgängen gestatteten vor allem thermoanalytische und mikroskopische Verfahren. Zusätzlich wurden die Prozesse unter produktionsnahen Bedingungen getestet und anwendungsnahe Probekör per hergestellt. Die Verknüpfung von Experimenten im Labormaßstab mit Kleinserien in industriell relevanten Prozessanlagen stellte die Übertragbarkeit der im Labor gefundenen Prozessmodelle mitder Produktion sicher. Die Erhöhung der Zuverlässigkeit des Lötprozesses und eine damit verbundene Qualitätsverbesserung sowie die signifikante Reduktion der Ausschussquote der Produkte konnten durch die Optimierung der Aktivlote und der Prozessbedingungen beim Aktivlöten erreicht werden. Copper-AlN- and copper-Si3N4-composites are used as substrates for semiconductor modules in power electronics. Silver-based active brazing alloys are used for the fabrication of composites from copper foils and nitride ceramics. In this study the mechanisms during active metal brazing (AMB) of aluminium nitride and silicon nitride in combination with copper foils were investigated. Therefore the melting process of the braze filler metal, the chemical interactions between the braze filler metal and the raw materials and the influence of the processing parameters were studied in detail using thermo analytic and microscopic methods. Additionally, the fabrication process was tested under close to production conditions and application like samples were fabricated. The combination of lab experiments with low volume productions in industrial relevant processing equipment ensures the transferability of the developed processing models from lab into production. An increase of the AMB process reliability and an associated quality improvement as well as a significant reduction of the rejection rate during fabri cation was achieved by optimisation of the active brazing alloys and the processing conditions during the active metal brazing.