Diffusion Soldering for the High-temperature Packaging of Power Electronics

Mit Fortschritten in der neuen Generation von WBG-Halbleitermaterialien und ständig steigenden Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Leistungselektronikmodulen bei erhöhten Temperaturen ist eine wesentliche Einschränkung der Mangel an hochtemperaturtauglicher Aufbau- und Verbindungstechnik. Das Hauptziel dieser Arbeit war die Bewertung und Optimierung von Cu-Sn basiertem Transient Liquid Phase Soldering (TLPS, eine Variante des Diffusionslötens) als Verbindungstechnik mit hoher Prozessflexibilität und Designanpassung in der Leistungselektronik einzusetzen. Im Rahmen der Arbeit wird eine neuartige Fügezone basierend auf der ƞ-Cu6Sn5 intermetallischen Phase mit optimierte thermische Profile untersucht. Eine umfassende Analyse wurde für prozessbezogene Defekte bezüglich Fehlstellen für die gewählte Löttechnik und Verwölbung für Komponenten unterschiedlicher Abmessungen und Metallisierungen durchgeführt. Die Qualität der erzeugten Verbindungen wurde durch thermomechanische Stabilitätsuntersuchungen verifiziert. Die Anwendbarkeit war anhand von Produkt- und Technologie-Fallstudien überprüft und mit einem Vergleich der untersuchten Produktionskonzepte zusammengefasst.