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Die Integration großflächiger Power-Module mit einer Fläche von über 100 mm² sind höchst aktuell. 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 ist anspruchsvoll. Für diese Herausforderung stellte die Tresky GmbH aus Berlin das Dispensen für das Large Area Sintering vor.
„Die Verbindung von Komponenten, AMB-Substraten oder Leiterplatten, die mit Kühlkörpern unter Verwendung des Silber-Sinterns verwendet werden, stellt eine hohe technische Herausforderung dar. Schließlich werden hierbei Faktoren wie Verzug, Oberflächenqualität sowie die Anwendung und Verarbeitung von Pasten immer komplexer“, erklärt Geschäftsführer Daniel Schultze. 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. Dabei können sich Luftkammern (Voids) zwischen Substrat und Leistungsmodul bilden, wodurch die Verbindung beeinträchtigt wird und sogar Mikrorisse entstehen können.
„Der Wet-Sinterprozess ist hier eine vielversprechende Alternative“, führt Schultze weiter aus. Hierbei wird die nasse Sinterpaste mittels Dispensverfahren großflächig auf das Substrat aufgebracht und das Modul oder der Halbleiter anschließend direkt in die Paste gesetzt. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Verzug von Komponenten wie des Substrats und des Halbleiterchips durch die nasse Sinterpaste auszugleichen. Darüber lassen sich durch das Dispensing-Verfahren minimale Schichtdicken erzielen. Durch das Large Area Sintering können somit der Materialaufwand als auch die Produktionskosten reduziert werden.
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 außerdem die Lebensdauer der Module erhöht. Dies führt wiederum zu einer höheren Leistungsfähigkeit und Betriebssicherheit, beispielsweise 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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