Preform basiertes Diffusionslöten für elektronische Hochtemperatur-anwendungen

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Diffusionslöten gewinnt an Bedeutung, da dieses als Löttechnologie bei hohen Temperaturen in den Leistungshalbleitern in Betracht kommt. Dabei wird das Weichlot während des Lötprozesses in Intermetallische Phasen (IMPs), welche höhere Aufschmelztemperaturen als die handelsüblichen Weichlote aufweisen, umgewandelt. Bisher wird diese Technologie mithilfe von Pasten durchgeführt. Eine Alternative stellt das Löten mittels Preforms dar und bietet einen billigeren und einfacheren Lötprozess, im Vergleich zum Löten mit Pasten, an. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit Preforms für das Diffusionslötverfahren untersucht und optimiert. Dabei wurden sowohl konventionelle Zinn-Basislegierungen als auch neu entwickelte Legierungen bei der Firma Pfarr-Stanztechnik GmbH hergestellt. Der Preform-Herstellungsprozess basierte auf verschiedenen Umformverfahren, wodurch unterschiedliche Preformdicken, von 10 µm bis 80 µm, hergestellt werden konnten. Reine Kupfer- und vernickelte Kupfersubstrate wurden bei Temperaturen unter 300 °C, unter Verwendung von Ameisensäure, bei Prozesszeiten von weniger als 30 min gelötet. Zunächst werden einige Herausforderungen, welche beim Diffusionslöten auftreten, behandelt. Anschließend werden in dieser Arbeit die ersten Ergebnisse, welche sich beim Löten unterschiedlicher Materialien (Cu / Cu, Cu / Cu metallisiert mit Ni und abschließend DCB-Ni / Si-Chip beschichtet mit Ni/Ag) ergaben, vorgestellt.