Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Eigenschaft Lotschicht SnAg(3) Ag Sinterschicht
Schmelzpunkt °C 221 962
Wärmeleitfähigkeit W/mK 70 240
Elektrische Leitfähigkeit MS/m 8 41
Typische Schichtdicke µm 90 20
Therm. Ausdehnungskoeffizient ppm/K 28 19
Tabelle 2.5.2 Vergleich wichtiger Eigenschaften von SnAg(3)-Lot und diffusionsgesintertem Silber.
Hauptvorteil ist die hervorragende Beständigkeit der Sinterschicht gegenüber Temperaturzyklen,
auch bei hohen Maximaltemperaturen. Im Gegensatz dazu neigen Lote bei zu starker Beanspruchung
durch Temperaturzyklen zum Verlust ihrer Festigkeit. Das große Potential der Sintertechnologie
kann am besten durch die Angabe der homologen Temperatur demonstriert werden. Die
homologe Temperatur (in %) eines Materials ist definiert als das Verhältnis der Betriebstemperatur
zum Schmelzpunkt, beide angegeben in Kelvin. Für homologe Temperaturen unter 40% werden
die Materialien durch die Temperatur nicht oder nur wenig geschwächt. Zwischen 40% und 60%
liegt der Kriechbereich, in dem die Materialeigenschaften gegen mechanische Spannungen empfindlich
sind, oberhalb von 60% nimmt die Festigkeit stark ab, das Material wird als ungeeignet für
diesen Einsatz angesehen (Tabelle 2.5.3). Nachteil des Diffusionssinterns ist, dass nur Materialien
mit einer Edelmetalloberfläche miteinander verbunden werden können.
Homologe Temperatur für Lot SnAg(3) Ag Sinterschicht
Betriebstemperatur 100°C 76 % 30 %
(373K)
Betriebstemperatur 150°C 86 % 34 %
(423K)
Schmelztemperatur (100%) 221°C (494K) 962°C (1235K)
Tabelle 2.5.3 Homologe Temperatur in % für das Lot SnAg(3) und eine Silber-Diffusionssinterschicht bei zwei
Betriebstemperaturen
Serienmäßig wird die Sintertechnologie erstmalig als Ersatz der Chiplötung auf der DCB eingesetzt.
Die Module SKiM63/93 sind die ersten komplett lotfreien Module. Denkbar ist ein Einsatz
auch, um die Schwachstellen der großflächigen Lötung der DCB auf die Grundplatte [30] oder der
Bonddrahtverbindung zu eliminieren. Beispiele für letzteres sind in Bild 2.5.2 dargestellt.
Bild 2.5.2 Gesinterte Silberbänder [31] oder Kupferlitzen [32] als Ersatz für klassische Bonddrahtverbindungen
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