IPE Seminar
Design und Prototyping eines kupfergesinterten Leadframe Leistungsmoduls
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Europe/Berlin
Description
Vortrag zur Masterarbeit: Design und Prototyping eines kupfergesinterten Leadframe Leistungsmoduls Die Anforderungen an die Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungsmodulen steigen auf Grund neuer Halbleitertechnologien wie Siliziumcarbid rasant an. Um eine zuverlässige elektrische Verbindung bei den hohen theoretisch möglichen Temperaturen der Halbleiter zu gewährleisten, ist es notwendig, an neuen Verbindungstechnologien wie das in im Rahmen dieser Arbeit untersuchte drucklose Kupfersintern, zu forschen, da konventionelles Löten hier an seine Grenzen stößt. Diese noch relativ junge Technologie, insbesondere das drucklose kupfersintern auf Leadframe Substrat, welches eine kostengünstigere und einfachere Herstellung ermöglicht, wurde bisher noch nicht ausgiebig erforscht. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, ein Demonstrationsleistungsmodul zu entwickeln, welches die Anwendbarkeit dieser Verbindungstechnik auf Leadframe Substrat verifiziert. Zu diesem Zwecke wurden ausführliche Sintertests durchgeführt auf deren Grundlage ein Leistungsmodul entwickelt, aufgebaut und charakterisiert wurde. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass eine ausreichend starke Verbindungsfestigkeit auf Leadframe Substrat erzielt werden und damit ein funktionierendes Leistungsmodul mit diesem Prozess aufgebaut werden kann. Bei der Charakterisierung zeigte sich nicht die Sinterverbindung als limitierender Faktor, sondern die elektrische Isolation zwischen Gehäuse und Substrat. Der Laminationsprozess dieser Schicht lieferte keine zuverlässigen, reproduzierbaren Ergebnisse. Beim Belastungstest unterbrach die Wärmeableitung der Isolationsschicht bei einer Verlustleistung im Chip von 400 W, was zum Beschädigen der Transistoren führte. Wenn diese Problematik in den Griff bekommen wird, können Leistungsmodule mittels der untersuchten Verbindungstechnik aufgebaut und bei hohen Temperaturen betrieben werden. Die drucklose Kupfersintertechnik ist, basierend auf den bedingt repräsentativen Ergebnissen dieser Arbeit, eine viel versprechende Alternative zu konventionellen Verbindungstechniken.