Chip-On-Board-Technologie

Chipbonden

Zur optimalen mechanischen und thermischen Anbindung werden Leistungshalbleiter typischerweise ungehaust in Chip-On-Board-Technologie (COB) auf dem Schaltungsträger assembliert. Neben leitfähigen Klebern kommen bei hohen Anforderungen an die Wärmeabfuhr metallische Lote zum Einsatz. Die Lote können konventionell durch Reflow-Löten oder mittels Vakuumlöten nahezu frei von Lufteinschlüssen (lunkerarm) verarbeitet werden, wodurch eine hoch-wärmeleitfähige, spannungsarme Verbindung von Halbleiter und Substrat sicherstellt wird. Das Vakuumlöten gewährleistet einen rückstandsfreien Lötprozess unter Verzicht auf oberflächen-reduzierende Flussmittel während des Lötvorgangs. Um eine besonders hohe Wärmeabfuhr zu erreichen, können die Halbleiter mittels Silber-Sintern auf das Substrat aufgebracht werden. Der Prozess ermöglicht zusätzlich eine höhere Einsatztemperatur (T >300 °C) im Vergleich zu metallischen Weichloten, deren maximale Einsatztemperatur durch die Liquidustemperatur des Lots eingeschränkt ist.

AlN-DCB-basiertes SiC-Powermodul auf Al-SiC-Leichtbau-Wärmesenke

Drahtbonden

Die elektrische Kontaktierung der Leistungshalbleiter an die Schaltung wird per Drahtbonden mit Au-Dünndrähten, Al-Dünndrähten oder Al-Dickdrahtbonden mit Drahtdurchmessern D >100 µm für höchste Stromtragfähigkeit realisiert. Dabei unterstützen die Drahtbonds aufgrund ihrer hohen thermischen Masse und der guten Wärmeleitfähigkeit zusätzlich der Entwärmung der Leistungshalbleiter. Für hochfrequente Anwendungen mit extrem kurzen Schaltzeiten können Bändchen-Bonds (Ribbon-Bonds) zur niederinduktiven Anbindung der Halbleiter und zur Minderung der durch die Reduktion der elektrischen Leitfähigkeit auf die Drahtoberfläche hervorgerufenen hohen ohmschen Verluste (Skin-Effekt) eingesetzt werden.

Kommutator-Hybridschaltung zur Anwendung in Antriebselektronik