Einfluss der Untergrunddynamik beim Ultraschallschweißen
Der Prozess des Ultraschallschweißens nimmt neben dem Ultraschall-Drahtbonden eine wichtige Rolle in der Leistungshalbleiterelektronik ein. Vor allem die Anschlussverbindungen (sog. Steuer- und Laststromabnahmen) eines Leistungsmoduls werden mithilfe dieses Verfahrens auf dem Substrat verschweißt. Im Vergleich zum Ultraschall-Drahtbonden wird aufgrund der wesentlichen größeren Geometrien der Anschlüsse deutlich mehr Leistung zur erfolgreichen Herstellung einer Verbindung benötigt. Der grundlegende Mechanismus der Verbindungsbildung ist jedoch ähnlich.
Um eine gute Schweißverbindung zu erreichen, ist eine Relativbewegung zwischen Substrat und Stromabnahme nötig. Durch einen mitschwingenden Untergrund kann diese Relativbewegung reduziert werden. Daher ist eine gezielte Untersuchung der Untergrunddynamik während des Schweißprozesses notwendig. Darüber hinaus können diese Untersuchungen Hinweise auf mögliche Schädigungen durch z. B. Resonanzeffekte im Untergrund oder an empfindlichen Bauteilen wie Drahtbonds oder Halbleitern geben. Um die Dynamik im Produktionsprozess kontrollieren zu können, werden in der Regel aufwendige Aufspannungen für die Leistungselektronikmodule entwickelt. Eine Modellierung der Untergrunddynamik soll die Entwicklung von Aufspannungen erleichtern, indem diese modellbasiert ausgelegt werden. Als Grundlage für die Modellierung dienen dabei experimentelle Schwingungsuntersuchungen mittels Laservibrometrie. Im Bereich Ultraschallschweißen arbeitet der Lehrstuhl eng mit der Infineon Technologies AG Warstein als Produzent von Leistungshalbleitermodulen zusammen.
Veröffentlichungen des Lehrstuhls zu diesem Forschungsbereich finden Sie hier.
