Hochleistungsbonden in energieeffizienten Leistungshalbleitermodulen

Die steigende Stromdichte in zukünftigen Leistungshalbleiterchips erfordert eine Erhöhung des elektrischen Leitungsquerschnitts innerhalb von Leistungsmodulen. Das elektrische Kontaktieren der Chips erfolgt durch das sogenannte „Ultraschalldrahtbonden“. Dieses Fertigungsverfahren wurde im Rahmen des durch EFRE.NRW innerhalb des Leitmarktwettbewerbs Produktion.NRW geförderten Projekts „Hochleistungsbonden in energieeffizienten Leistungshalbleitermodulen“ in einer Kooperation zwischen der Hesse GmbH (Paderborn), der Infineon Technologies AG (Warstein) sowie dem Lehrstuhl für Dynamik und Mechatronik der Universität Paderborn im Zeitraum 1.4.2016 bis 31.3.2019 weiterentwickelt.

Es wurde ein neu konzipiertes Schwingsystems aufgebaut, das durch mehrdimensionale multifrequente Anregung genügend Ultraschallleistung bereitstellt, um Kupferhalbzeuge mit größerem Querschnitt (bis zu 3 mm² statt bisher 0,3 mm²) zuverlässig anzubinden. Die notwendige Ultraschallleistung (bis zu 300 W) wird dabei schonend und effizient in die Verbindungsstelle eingebracht, ohne Beschädigungen hervorzurufen. Es ist zudem gelungen, den Lötprozess beim Setzen von Steckern in Leistungshalbleitermodulen zu substituieren. Dadurch kann der Wirkungsgrad von Leistungshalbleitermodulen zukünftig weiter gesteigert werden und damit zu einer effizienteren Energieversorgung beitragen.

Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Die im Rahmen des Projekts entstandenen Veröffentlichungen finden Sie hier.