Mechanische Eigenschaften nach thermischer Zyklierung und Silberbeschichtung von Metallkeramiksubstraten

摘要

Durch die Einfuhrung von Wide Bandgap Halbleitern, wie SiC, kann die Betriebstemperatur von Leistungshalbleiterbauteilen gegenuber Siliziumbauelementen erhoht werden, was insbesondere fur die Materialien der Aufbau- und Verbindungstechnik zu deutlich hoheren Anspruchen fuhrt. Metall-Keramische Substrate basierend auf Si_3N_4 sind ideal geeignet fur diese stets wachsenden Anforderungen in Bezug auf Zuverlassigkeit und effektiver Warmeabfuhrung im Bereich der Leistungselektronik. Aufgrund des deutlich hoheren Schmelzpunkts von Silber (961°C) gegenuber gangigen Weichloten ist die Silbersintertechnologie ein interessanter Ansatz, um hohere Betriebstemperaturen zu ermoglichen. Von Wichtigkeit fur diese Technologie ist jedoch eine zur Sinterpaste abgestimmte Substratmetallisierung, wie beispielsweise eine aussenstromlos aufgebrachte Silberschicht. In Kombination mit Active Metal Brazed (AMB) Metall-Keramik-Substraten auf Si_3N_4 Basis kann hierdurch ein hoch temperaturwechsellastbestandiger Verbund erhalten werden. Im Rahmen dieses Beitrags werden die verschiedenen Substrattechnologien (Al_2O_3, ZTA, Si_3N_4) und ihre Temperaturwechselbestandigkeiten basierend auf Ultraschallmessungen vorgestellt. Anschliessend wird der Versilberungsprozess und der Silbersinterprozess aufgezeigt.