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Forschungsprojekt EFRE.NRW

Hochleistungsbonden in energieeffizienten Leistungshalbleitern
(kurz: „HoLeiB“)

gefördert durch die Europäische Union

Die steigende Stromdichte in aktuellen Leistungshalbleiterchips erfordert eine Erhöhung des elektrischen Leitungsquerschnitts innerhalb des Leistungsmoduls. Dies gilt insbesondere für die neuen Generationen auf Basis von Siliciumcarbid SiC und Galliumnitrid GaN. Die elektrische Kontaktierung aktueller Chips erfolgt durch Ultraschalldrahtbonden. Dieses Fertigungsverfahren soll weiterentwickelt werden, um Halbzeuge mit größerem Querschnitt und bevorzugt aus Kupfer zuverlässig anzubinden. Die größeren Halbzeuge bedürfen höherer Ultraschallleistungen. Ein einfaches Hochskalieren aktueller Verfahren genügt jedoch nicht, da dies hohe Belastungen und daraus resultierende Beschädigungen der zu kontaktierenden Komponenten zur Folge hätte.

Hochleistungsbonden von Steckern

Hochleistungsbonden von Steckern

Eine multidimensionale und ggf. multifrequente Anregung soll die nötige Ultraschallleistung in die Verbindungsstelle schonend und effizient einbringen ohne Beschädigungen hervorzurufen.

Auch der Lötprozess beim Setzen von Steckern in Leistungshalbleitermodulen soll durch das neu konzipierte Hochleistungsbondsystem substituiert und gleichzeitig die Verbindungsqualität, die Effizienz und die Flexibilität des Produktionsschrittes erhöht werden. Somit ist dieses Bondsystem auf vielfältige Verbindungsaufgaben anwendbar, die  durch den Wechsel des Werkzeugs bedient werden können.

Das Projekt gliedert sich in mehrere Handlungsfelder. Innerhalb dieses Projektes wird ein entsprechend leistungsstarkes Ultraschallschwingsystem konzipiert und aufgebaut. Zusätzlich werden für unterschiedliche Halbzeuge entsprechend abgestimmte Werkzeuge aufgebaut. Zudem müssen die bei diesen Anwendungen auftretenden hohen Reibkräfte (Bondkräfte) bei der Auslegung der Aufspannung des Leistungshalbleitermoduls berücksichtigt werden.

Laufzeit: 01.04.2016 – 31.03.2019
Projektträger: Leitmarktagentur.NRW
Projektpartner: Infineon Technologies AG, Universität Paderborn
Assoziierte Partner: Weidmüller Interface GmbH
Gefördert durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen des Leitmarktwettbewerbes „Produktion.NRW“