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Large Area Sintern

Large Area Sintern – Integration von
Half-Bridge-Modulen

Für die E-Mobilität ist die Integration großflächiger Power-Module von zentraler Bedeutung, da sich diese Module durch eine hohe Leistungsdichte und Effizienz auszeichnen. Das Dispensen von Sinterpaste für Half-Bridge Module (>100 mm²) bietet eine attraktive Alternative zum Schablonendruck.

Herausforderungen bei der Verbindung von Half-Bridge-Modulen

Die Integration von großflächigen Power-Modulen, die eine Fläche von über 100 mm² aufweisen, wie AMB-Substrate oder Leiterplatten, die mit Kühlkörpern unter Verwendung des Silber-Sinterns verwendet werden, sind von hoher Aktualität. Diese Module sind von großer Bedeutung für verschiedene Anwendungen in der E-Mobilität, da sie eine hohe Leistungsdichte und Effizienz bieten. Doch die Verbindung dieser Komponenten stellt eine hohe technische Herausforderung dar, da Faktoren wie Verzug, Oberflächenqualität sowie die Anwendung und Verarbeitung von Pasten komplexer werden.

Insbesondere bei großflächigen Leistungshalbleitermodulen treten beim Trockensinterprozess Probleme auf, wie die schwierige Bedruckbarkeit großer Flächen mit dem Pastendrucker, die Bildung von Vertiefungen, auch Talbildungen genannt, und Verzugserscheinungen an den AMB-Substraten oder Modulen selbst. Diese Probleme können zur Bildung von Luftkammern (Voids) zwischen Substrat und Leistungsmodul führen, wodurch die Verbindung beeinträchtigt wird und sogar zur Entstehung von Mikrorissen führen.

Reproduzierbare
Wet-Sinterprozesse

Im Gegensatz dazu bietet der Wet-Sinterprozess eine vielversprechende Alternative. Hierbei wird die nasse Sinterpaste mittels Dispensverfahren großflächig auf das Substrat aufgebracht. Anschließend wird das Modul oder der Halbleiter direkt in die Paste gesetzt. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Verzug der Komponenten wie des Substrats und des Halbleiterchips durch die nasse Sinterpaste auszugleichen.

Darüber hinaus erlaubt das Dispensing-Verfahren das Erreichen minimaler Schichtdicken. Dadurch können der Materialaufwand sowie die Produktionskosten reduziert werden.

Entwicklung und Optimierung 
der Sinterprozesse

Die Entwicklung und Optimierung dieser spezifischen Sinterprozesse sind entscheidend für die Herstellung zuverlässiger und effizienter, großflächiger Leistungshalbleitermodule. Durch die Verbesserung der Verbindungstechniken und die Reduzierung von Fehlstellen wird die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Module erhöht. Dies führt wiederum zu einer höheren Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit von E-Fahrzeugen.

Die kontinuierliche Forschung und Innovation in diesem Bereich sind unerlässlich, um den steigenden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden und die technologische Entwicklung voranzutreiben. Insbesondere in der E-Mobilität und Leistungselektronik, wo Effizienz und Zuverlässigkeit von zentraler Bedeutung sind, tragen fortschrittliche Sinterprozesse maßgeblich zur Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit bei.

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