Sinterprozessoptimierung und Evaluation von Sinterpasten für die Herstellung von leistungselektronischen Modulen

Bei der Herstellung von leistungselektronischen Modulen werden die Halbleiter-Chips standardgemäß auf ein DCB-Substrat gelötet. Im Betrieb entstehen aufgrund von Temperaturschwankungen und unterschiedliche Materialausdehnungen an dieser Verbindungsstelle mechanische Spannungen, die eine Ermüdung des Verbindungsmaterials hervorrufen. Diese können in letzter Konsequenz zum frühzeitigen Ausfall des Leistungsmoduls führen. Durch die neue Verbindungstechnik Silbersintern kann die Zuverlässigkeit dieser Verbindungsstelle deutlich gesteigert werden. Um eine zuverlässige Sinterverbindung herstellen zu können, müssen jedoch alle einzelnen Prozessschritte (z.B. Schablonendruck und Drucksintern) mit optimalen Parametern durchgeführt werden. Bisher ist der Parameterraum des Sinterprozesses noch nicht hinreichend erforscht worden. Ebenso sind die Verarbeitungseigenschaften und die Langzeiteigenschaften der Sinterpasten nicht vollständig bekannt.

Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst den Stand der Wissenschaft zu den Ermüdungsmechanismen für herkömmliche leistungselektronische Module erarbeitet werden. Anschließend sollen die einzelnen Prozessschritte sowie die dazu gehörigen Prozessparameter beim Sintern recherchiert werden. Methoden zur Bestimmung der thermischen Leitfähigkeit von Verbindungsschichten sowie das Forster-Cauer-Modell zur Erstellung eines thermischen Ersatzschaltbildes sollen ausgearbeitet und exemplarisch auf gesinterte Leistungsmodule angewendet werden. In der experimentellen Phase sollen dann den Schablonendruckprozess und den Trocknungsprozess optimiert werden. Sinterpasten von unterschiedlichen Hersteller sollen bezüglich ihrer Sinterfähigkeit verglichen werden. Dafür werden jeweils Haftfestigkeit, Porosität, thermische Leitfähigkeit und Lebensdauer der Sinterverbindung untersucht. Zur Bestimmung der Lebensdauer der jeweiligen Sinterverbindung sollen leistungselektronische Module aufgebaut und in einem Lastwechseltest thermisch zykliert werden.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)

Abschlussart

Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Elektrotechnik

Schlagwörter

Leistungselektronik Schablonendruckprozess Leistungsmodule Sinterprozess Materialwissenschaften Physik Elektrotechnik

Anforderungen

Elektrotechnik, Physik, Materialwissenschaften

Zusatzinformationen

Karlsruher Institut für Technologie

Fachliche Auskünfte erteilt Ihnen gerne:

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Telefon 0721/608-29166
(E-Mail: bao.an@kit.edu)

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Dienstag, 13. Januar 2015