Powermodule für effiziente LeistungselektronikIhre Plasmalösung für Powermodule
Ihre Vorteile mit Plasma
In der Leistungselektronik sowie der Automotive Industrie sind Leistungshalbleiter zentrale Komponenten. Halbleiterleistungsmodule bestehen aus mehreren einzelnen Leistungshalbleitern und weiteren Komponenten, die gemeinsam hohe elektrische Leistungen schalten und steuern. IGBTs und SiC-MOSFETs fungieren dabei als elektronische Schalter, die ein schnelles Schalten von Strömen und damit die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ermöglichen. Während des Schaltens entsteht unvermeidbare Verlustenergie, die als Wärme abgeführt werden muss. Eine präzise und zuverlässige Oberflächenbehandlung unterstützt dabei entscheidende Fertigungsschritte und trägt zu stabilen, Prozessen bei.
Vorbereitete Oberflächen
Entfernung von Oxidschichten oder organischen Rückständen mittels Plasma
Verbesserte Benetzbarkeit
Plasma Aktivierung der Oberflächenenergie verbessert hydrophile Eigenschaften.
Bessere Haftung
Plasma Aktivierung optimiert die Haftung verschiedenster Materialien
Wir beraten Sie gerne!
Bessere Haftung & Benetzung
Wir beraten Sie gerne zu Ihrem Prozess und der darauf abgestimmten Lösung.
Herstellungsprozess unterstützt mit Plasma
Der Herstellungsprozess moderner Leistungshalbleitermodule umfasst präzise aufeinanderfolgende Prozessschritte. Die Eigenschaften der Oberflächen können mittels Plasma optimal vorbereitet und optimiert werden. Damit kann eine bessere Benetzbarkeit, Haftung, elektrische Kontaktierung sowie Prozesssicherheit gewährleistet werden.
Substratvorbereitung
Als Basis auf dem alle einzelnen Komponenten montiert werden, dient ein keramisches oder metallisches Substrat. Dieses besteht meist aus Direct Bonded Copper (DBC) oder Active Metal Brazing (AMB). Um die Lotpaste oder Silber-Leitpaste aufdrucken zu können, muss das Substrat vorher gereinigt werden.
| Herausforderung Oxide und organische Rückstände können die Benetzung sowie Haftung der nachfolgenden Materialien beeinträchtigen. | Unsere Lösung - Plasmareinigung Eine Plasmareinigung gewährleistet eine umweltschonende und gleichzeitig bauteilschonend effektive Reduzierung von Oxidschichten sowie Reinigung organischer Rückstände auf der Substratoberfläche. |
Vorteil
Eine gereinigte Oberfläche unterstützt eine gleichmäßige Benetzung und verbessert die Voraussetzungen für stabile Löt- und Sinterprozesse.
DIE Bonding
Aktivierte Oberflächen für zuverlässige Haftung
Die Leistungshalbleiter wie die Dioden, IGBTs oder SiC-Chips werden auf das Substrat gesetzt. Nach der Reinigung platzieren Hochgeschwindigkeitsautomaten die Halbleiter-Dis präzise auf den Substraten.
| Herausforderung Kleinste Verunreinigungen auf der Oberfläche und deren geringe Oberflächenenergie können die Haftung zwischen Chip und Substrat erheblich beeinträchtigen. | Unsere Lösung - Plasmaaktivierung Eine Plasmavorbehandlung reinigt und aktiviert die Oberfläche vor dem weiteren Behandlungsschritt. |
Vorteil
Die erhöhte Oberflächenenergie schafft optimale Voraussetzungen für eine zuverlässige Verbindung und unterstützt reproduzierbare Bondingprozesse.
Löten oder Sintern
Feinst gereinigte Oberfläche für elektrische und mechanische Verbindungen
Die elektrische und mechanische Verbindung der Komponenten und dem Substrat wird thermisch fixiert. Die Fixierung erfolgt durch Reflow-Löten oder Silber-Sintern. Beim Reflow-Löten werden die Bauteile thermisch mit dem Substrat verbunden. Beim Silber-Sintern entsteht unter Temperatur und Druck eine hochbelastbare Verbindung.
| Herausforderung Die elektrische und mechanische Verbindung kann durch Oxide und organische Rückstände beeinträchtigt werden. | Unsere Lösung - Plasmareinigung Plasma entfernt Oxide und organische Verbindungen und bereitet die Oberfläche mit einer Reinigung für den Folgeprozess vor. |
Vorteil
Optimale Voraussetzung für Benetzung und Verbindung steigert die Reproduzierbarkeit des Prozesses.
Drahtbonden / Wire Bonding
Optimierte Oberfläche für zuverlässige elektrische Kontakte
Die Kontakte der Oberseite der Chips werden elektrisch mit den Leiterbahnen des Basissubstrats verbunden. Je nach Anwendung werden Aluminium- oder Kupferdrähte verwendet.
| Herausforderung Organische Verunreinigungen und Oxide auf der Oberfläche können die Bondbarkeit beträchtlich beeinflussen. | Unsere Lösung - Plasmaaktivierung Eine gezielte Plasma Reinigung und Aktivierung der Oberfläche bereitet die Oberfläche auf das Ultraschall-Bonden vor. |
Vorteil
Optimierte Oberflächenbedingungen unterstützen stabile Bondverbindungen.
Gehäusemontage und Anschlüsse
Verbesserte Haftung für eine zuverlässige Gehäusemontage
Das bestückte Substrat wird auf eine Kupfer-Bodenplatte gelötet. Das Substrat wird durch ein hitzebeständigen Kunsstoffrahmen als Gehäuse mechanisch geschützt. Die Hauptanschlüsse werden verlötet, verschweißt und mittels Press-Fit Verfahren eingepresst.
| Herausforderung Eine unzuverlässige Haftung zwischen Substrat und Gehäuse kann die Zuverlässigkeit der Verbindung beeinträchtigen. | Unsere Lösung - Plasmaaktivierung Eine Plasma-Aktivierung verbessert die Oberflächenenergie vor den weiteren Klebeprozessen |
Vorteil
Eine erhöhte Oberflächenenergie garantiert eine zuverlässige Haftung.
Verguss / Encapsulation
Dreidimensionale Oberflächen gezielt für den Verguss vorbereiten
Das Modul wird vor Feuchtigkeit, Schmutz und elektrischen Überschlägen geschützt und mit Silikongel vergossen oder mit Epoxid umspritzt. Das Gehäuse wird mit Silikon befüllt, das nach dem Aushärten flexibel bleibt um thermische Spannungen abzufangen. Bei E-Autos wird das Modul alternativ komplett mit Epoxidharz umschlossen.
| Herausforderung Bei komplexen dreidimensionalen Bauteilen kann eine beeinträchtigte Haftung zwischen Gehäuse und Vergussmaterial zu Schwachstellen führen. | Unsere Lösung - Plasmaaktivierung Eine Plasmabehandlung aktiviert die Oberfläche vor dem Verguss und optimiert dadurch die Haftung. |
Vorteil
Die Erhöhung der Oberflächenenergie durch eine Plasma-Aktivierung bewirkt eine zuverlässige Haftung des Vergussmaterials.
Plasma im Herstellungsprozess von Powermodulen
Leistungsstarke Powermodule wie IGBTs oder SiC-MOSFETs unterstehen den hohen Leistungsanforderungen verschiedener Branchen, wie Zuverlässigkeit und Qualität der einzelnen Fertigungsschritte. Diener electronic unterstützt diese Prozesse mit präzise abgestimmten Plasmaverfahren. Je nach Prozessschritt wird Plasma zur Reinigung, Oxidentfernung und Aktivierung von Oberflächen eingesetzt. Eine Plasmabehandlung bereitet kritische Oberflächen vor dem Löten, Kleben oder Bonden gezielt für den weiteren Folgeprozess vor. Diener electronic bietet zur Oberflächenbehandlung Niederdruckplasma-Anlagen, die unterschiedliche Prozessgase und Gasgemische wie z. B. Wasserstoff oder Argon-Wasserstoff Gemische verwenden können. Dabei ist der Gasverbrauch geringer als bei beispielsweise Verfahren mit Atmosphärendruck-Anlagen, die mit Stickstoff als Prozessgas laufen. Die Plasmatechnologie entfernt Oxidschichten, die bereits vorhanden sind oder auch im Prozess in vorherigen Schritten entstehen. Auch sonstige organische Rückstände, die nach dem Sintern entstehen wie beispielsweise Fluor, lassen sich mittels Plasma entfernen.
Sichere Investition
Nach Jahren der Expertise kann Diener electronic auf eine Erfahrung im Anlagenbau zurückgreifen die vielseitige Branchen umfasst. Spezialisiert auf anspruchsvolle Prozesse, bietet Diener für jede Anwendung eine individuelle Lösung. Die Konstruktion der Plasmaanlagen geht hierbei von Teil- bis Vollautomatisert und wächst mit den steigenden Ansprüchen der Industrie 4.0 flexibel mit. Als sichere Investition für die Zukunft, konfiguriert Diener die Plasmasysteme nach den Produktionsumgebungen seiner Kunden. Eine Anbindung und volle Integration in ein MES über OPC UA sind durch Features wie einer automatischen Tür oder Glocke möglich. Die Ausstattung der Plasmaanlagen bietet eine intuitiv steuerbare Benutzeroberfläche mit der Archivierungen der Programme sowie Prozesse, Alarmlisten und der Einsicht in den Echtzeitstand bieten transparente Einzelteilrückverfolgung. Damit garantiert man ergebnissichere reproduzierbare Prozessabläufe. Für die Integration in bestehende Produktionsumgebungen bietet Diener electronic Kurztakt-Plasmaanlagen an. Die Antwort für Anforderungen von automatisierten und getakteten Fertigungsprozessen.
