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Kontaktierungstechnik für Hochtemperaturleistungselektronik

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017376D
Original Publication Date: 2000-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 3 page(s) / 168K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Eric Baudelot: AUTHOR [+3]

Abstract

Die Idee ist es, SiC statt Si bei Bauelementen von Niedertemperaturverbindungen (NTV) zu benutzen, NTV für Hochtemperaturanwendungen zu nutzen und die Druckkontaktierung von NTV-Einzelchips zu verwenden. SiC bietet im Gegensatz zu Si einen sicheren Betrieb bei hohen Sperrschichttemperaturen bis 600°C. Dieser Vorteil kann entweder für die Dimensionierung des Dauerbetriebs durch Minimierung der erforderlichen Chipflächen oder für die Überlastbarkeit umgesetzt werden. Bisher werden monolytische großflächige Bauelemente druckkontaktiert. Dabei werden zwei verschiedene Verfahren eingesetzt: Das sogenannte 'free floating silicon' und die Niederternperaturverbindung (NTV), die bessere thermische Eigenschaften und robusteres Überströmverhaften ermöglicht.

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Industrie

Kontaktierungstechnik für Hochtemperaturleistungselektronik

Idee: Dr. Eric Baudelot, Weisendorf; Manfred Bruckmann, Nürnberg;

Walter Springmann, Adelsdorf

Die Idee ist es, SiC statt Si bei Bauelementen von Niedertemperaturverbindungen (NTV) zubenutzen, NTV für Hochtemperaturanwendungen zu nutzen und die Druckkontaktierungvon NTV-Einzelchips zu verwenden. SiC bietet im Gegensatz zu Si einen sicheren Betriebbei hohen Sperrschichttemperaturen bis 600°C. Dieser Vorteil kann entweder für dieDimensionierung des Dauerbetriebs durch Minimierung der erforderlichen Chipflächen oderfür die Überlastbarkeit umgesetzt werden.

Bisher werden monolytische großflächige Bauelemente druckkontaktiert. Dabei werdenzwei verschiedene Verfahren eingesetzt: Das sogenannte 'free floating silicon' und dieNiederternperaturverbindung (NTV), die bessere thermische Eigenschaften und robusteresÜberströmverhaften ermöglicht.

In der Modultechnik sind heute schon mehrere Grenzen bekannt: Die Lastwechselfestigkeitder Bonddrähte ist eingeschränkt und die Grenze nimmt mit der maximalenSperrschichttemperatur ab. Die Lötschichten haben auch eine eingeschränkteLastwechselfestigkeit und sind für hohe Sperrschichttemperaturen auf Grund ihrerSchmelztemperatur nicht geeignet. Außerdem ist die Lastwechselfestigkeit derStromlaschen niedrig.

Diese bisherige Lösung hat weitere Nachteile: Die metallisierten Teilflächen vergrößern dieerforderliche Substratfläche und verursachen dadurch höhere Kosten. Weiterhin sindBonddrähte mit ihrer eingeschränkten Lastwechselfestigkeit zwischen Chips und Substratenvorhanden. Außerdem muß die metallisierte Teilfläche auf den Substraten strukturiert sein.Deshalb ist sie teuer und verursacht eventuell Schwierigkeiten bzgl. Teilentladungsverhaltenbei Hochspannungsanwendungen. Auch der Übergang vom Substrat zur Bodenplatte isttrocken und von daher thermisch ungünstig.

Die neue Lösung ist es, den SiC-Chip beidseitig auf alle Elektroden (Steuer- undHauptelektrode) gemäß der Abbildung 1 mit einer durch Niedertemperaturverbindungangebundenen Metallplatte zu versehen.

Die Vorteile sind, dass die so aufgebauten Chips eine stabile Einheit bilden, die für dieWeiterverarbeitung leicht handhabbar sind und die N...