Masterarbeit "Sinterconnects"

Im Mittelpunkt der angewandten Forschung der Abteilung System Packaging stehen vielfältige Technologien sowohl zur Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) von MEMS und NEMS in verschiedenen Stufen der Packaging-Hierarchie als auch zur Mikro- und Nanostrukturierung von Oberflächen in der Mikrosytemtechnik. Neben verschiedenen Waferbondverfahren wie Siliziumdirektbonden, anodischem, eutektischem, adhäsivem und Glas-Fritte-Bonden werden Verfahren wie laserunterstütztes Bonden, reaktives Bonden, induktives Bonden sowie Niedertemperatur- und Thermokompressionsbonden untersucht und für spezielle Anwendungsbereiche weiterentwickelt. Alle Waferbondverfahren werden auf ihre Verbindungsqualität, Festigkeit und Dichtheit charakterisiert, um damit ihre Eignung für die Anwendung sicherzustellen. Die Kompetenz der Abteilung System Packaging schließt das Vereinzeln, das Chip- und Drahtbonden ebenso ein wie Technologien zur Integration komplexer, miniaturisierter und auch intelligenter Systeme. Neben der Funktionalität und Zuverlässigkeit stellen die Miniaturisierung und die Integration die größten Herausforderungen für den Technologietrend „More-than-Moore“ dar. Die Abteilung System Packaging trägt mit ihren Arbeiten wesentlich zur Umsetzung dieser Entwicklungsrichtung in neue, kundenspezifische Anwendungen bei.

Elektronische Komponenten müssen immer leistungsfähiger auf kleinem Raum werden. Dabei kommen manche Materialkombinationen an ihre Grenzen und müssen durch andere Materialien substituiert werden. Diese neuen Materialien bringen jedoch andere Herausforderungen bei der Prozessierung mit sich. So sollen Beispielsweise Aluminiumdrahtbonds aufgrund ihrer deutlich geringeren Leitfähigkeit in der Leistungselektronik durch Kupferdrähte ersetzt werden. Kupfer hat jedoch neben einer besseren Leitfähigkeit auch eine höhere Härte, was beim Drahtbonden in höheren Prozesskräften und -temperaturen resultiert. Um diese Herausforderungen zu bewältigen werden immer neue Technologien entwickelt. Eine dieser Technologien besteht darin, statt Drähten Kupferclips zu verwenden oder die Kupferbahnen komplett mittels Druckverfahren aufzubringen.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Kupferbahnen mittels Paste auf Chips gedruckt werden. Im Anschluss sollen diese Chips dann gesintert werden, sodass leitfähige Verbindungen zwischen einem Chip der Leistungselektronik und dem Substrat (Keramik) entstehen. Diese sollen auf ihre physischen Eigenschaften geprüft werden. Dabei sollen die Ergebnisse mit aktuell etablierten Verfahren zur Kontaktierung von Chips verglichen werden.