Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) und (Heterogene) Integration (2D, 2,5D, 3D) für elektronische Bauelemente

Power Packaging: Silber- und Kupfer-Zinn-Sintern für Leistungselektronik#

© Fraunhofer ENAS
Die-Attach-Interface: a) gesintertes Silber bei 250 °C gebondet, b) CuSn bei 225 °C gebondet.

Der Markt für Power Packaging wächst jedes Jahr um etwa 8 Prozent. Höhere Leistungsdichten, geringere Kosten, höhere Zuverlässigkeit und ein höherer Integrationsgrad erfordern neue Verpackungskonzepte und -materialien. Ein kritischer Punkt ist die Chipbefestigung, die zu einem vorzeitigen Ausfall eines Powermoduls führen kann. Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojektes untersuchte das Fraunhofer ENAS in Kooperation mit SHINKO (Japan) Silbersintermaterialien, aber auch Transient-Liquid- Phase- (TLP)-basierte Pasten für innovative Die-Attach-Materialien. Um optimale Prozessparameter zu erhalten, wird ein Parameter-Screening für das Die-Attach-Material durchgeführt. Hierbei müssen die Druckparameter, die Trocknungsbedingungen und der Bondprozess berücksichtigt werden. Im Allgemeinen zeigen die Parameter für das Bonden den größten Einfluss. Es ist notwendig, die Bondtemperatur niedrig zu halten, um die Proben bei nicht übereinstimmenden Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht zu zerbrechen. Beispielhaft sind die resultierenden Bondzwischenschichten nach dem Bonden in den Abbildungen (a und b) dargestellt Die Proben wurden im Prüfstand für aktive Lastwechseltests (Active Power Cycling) getestet. Üblicherweise können Ausfälle von Testmustern in zwei Hauptfehler klassifiziert werden: Die-Attach- oder Drahtbondfehler. Bis zum aktuellen Stand der Untersuchungen zeigen die Ergebnisse, dass Drahtbondfehler im Vergleich zu Die-Attach-Fehlern bei beiden Materialien dominieren, was auf eine hohe Modulzuverlässigkeit hindeutet.