Potentiale des Ultraschalleinsatzes beim Niedertemperatursintern

Dieses Verbindungstechnik ist Anfang der 90er Jahren von Schwarzbauer und Kuhnert entwickelt worden. Bei diesem Verbindungsverfahren werden ein Substrat und eine weitere elektrische Komponente zum Beispiel eine Diode oder ein IGBT mit einer dünnen Zwischenschicht aus Silberpaste vollflächig miteinander verbunden. Der Vorteil der vollflächigen Verbindung besteht in der höheren Temperaturwechselfähigkeit, der höheren mechanischen Stabilita ̈t und der besseren elektrischen und thermischen Leitfähigkeit. Es handelt sich um ein Sinterverfahren, bei dem Diffusionsvorgänge zwischen den Silberpartikeln des Substrats, der Paste und der zu verbindenden Komponenten genutzt werden. Hierfür wird das Substrat mit der aufgebrachten Paste eine gewisse Zeit vorgeheizt, sodass die organischen Bindemittel der Paste verdampfen können. Im Anschluss wird über ein Pressenstempel mit einem Druck von ca. 40 MPa die zuversinderde Komponente angepresst. Ziel der Forschungen ist es, die Wirkung einer zusätzlichen Ultraschallbehandlung während der Verbindungsbildung zu untersuchen. Sowohl die Frequenz und die Amplitude als auch die Kinematik der Ultraschallschwingung sind dabei wichtige Parameter.

Das IDS hat einen automatischen Prüfstandund und unterschiedliche piezoelektrische Schwingsysteme entwickelt, um Parameterstudien für diese Untersuchungen durchzuführen. Zur Anregung werden Schwingssyteme zwischen 20-60 kHz, die parallel oder senkrecht zur Verbindungsebene betrieben werden, genutzt. Die Ultraschallsysteme führen dimensionale oder mehrdimensionale Bewegungen an der Spitze aus, um den Diffusionsprozess zu unterstützen. Um die eingebrachte Ultraschallenergie zu bestimmen, wird die Bewegung der Sontrode mit einem 3D Laserdopplervibrometer erfasst und ausgewertet. Zur Bewertung der Verbindungsqualita ̈t werden Linear- und Torsionsschertests durchgeführt.