Publishing Venue
Siemens
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Authors:
Dr. Eric Baudelot
•
Manfred Bruckmann
•
Walter Springmann
[+details]
Dr. Eric Baudelot
Weisendorf
Manfred Bruckmann
Nürnberg
Walter Springmann
Adelsdorf
[-no details]
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.
- 51 -
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...
