ECPE APPEAL: AAO Packaging Technology for Power Electronic Applications

Der Trend zu immer höheren Leistungsdichten bei gleichzeitig kleinerem Bauraum in Anwendungen der Leistungselektronik stellt zunehmend höhere Anforderungen an das Wärmemanagement. Der thermische Pfad muss die aus der Verlustleistung resultierende Wärme über einen möglichst geringen thermischen Widerstand abführen und gleichzeitig die elektrischen Komponenten vom Kühlsystem isolieren. Dies begrenzt die maximale Leistung trotz hoher Wirkungsgrade. Das Projekt APPEAL konzentriert sich auf die prozesskettenbasierte Prüfung und Charakterisierung einer neuartigen Isoliermetallsubstrat (IMS)-Variante mit keramischen Eloxalschichten als Dielektrikum und Aluminium als Basissubstrat. Im Vergleich zu konventionellen DBC-basierten Substraten hat diese Technologie den Vorteil der Anpassungsfähigkeit an unabhängige geometrische Strukturen, die auch 3D-Strukturen einschließen, sowie der direkten Verarbeitung auf dem Kühlkörper, sodass der Engpass des thermischen Isolationsmaterials (TIM) wegfällt. Darüber hinaus bietet die Isolationsschicht Potenzial für den Einsatz bei hohen Temperaturen von bis zu 200°C. Neben mechanischen Charakterisierungen wie Haftfestigkeit und Oberflächenrauheit werden die Isolationsstrukturen des neuen Eloxalverfahrens im Spannungsfeld zwischen minimalem Wärmewiderstand und maximaler Durchschlagsfestigkeit unter Temperatureinfluss charakterisiert.

Mit diesem Projekt adressieren die beteiligten Institute die Themen "Hochleistungssubstrate, Aufbau- und Verbindungstechnologien für Hochleistungs-/Hochtemperaturanwendungen" und "Zuverlässigkeit und Robustheit" in der Leistungselektronik.

• Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme (ILH)
• Hahn Schickard Stuttgart