Einbettung und Substrate

Die Entwicklung sehr schnell schaltender Halbleiter auf Siliziumcarbid (SiC)- und Galliumnitrid (GaN)-Basis bietet die Möglichkeit, Standardleistungsumrichter neu zu erfinden. Dabei ist es nicht zielführend, siliziumbasierte Halbleiter in einem Standardgehäuse einfach zu ersetzen. Das erhöht lediglich die Systemkosten und steigert die Leistungsfähigkeit allenfalls minimal.

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Die Forscher*innen am Fraunhofer IZM verfügen über langjährige Expertise sowohl in der Prozessierung der Embedding-Leiterplattentechnologie als auch im Aufbau und der kundenspezifischen Weiterentwicklung von leistungselektronischen Modulen mit Leistungshalbleitern auf der Basis von Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Silizium (Si).

Halbleiterbauelemente aus Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) bieten den Vorteil von hohen Schaltgeschwindigkeiten. Leistungshalbleiter kommen in einer Vielzahl von Wechselrichtersystemen zum Einsatz z.B. in Traktionswechselrichtern für Elektrofahrzeuge.

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Unter dem Begriff Einbetten versteht man die Bauteilintegration vor allem von Chips in die Leiterplatte. Das Einbetten von aktiven und passiven Komponenten in Laminatmaterialien bietet eine Vielzahl von Vorteilen im Vergleich zur konventionellen Gehäusetechnologie.

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Das Verbindungsverhalten von Leiterplattenoberflächen ist abhängig von Schichtaufbau, Oberflächenreinheit, Badchemie, chemischer und thermischer Stabilität, Oberflächenprofil, Paddesign und vielem mehr.

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Neben elektronischen Systemen, die auf starren oder flexiblen Leiterplatten aufgebaut werden, werden zunehmend Anwendungskonzepte entwickelt, die eine Dehnbarkeit des elektronischen Systems voraussetzen.

Am Fraunhofer IZM wurde eine Technologie zur Herstellung dehnbarer Leiterplatten entwickelt. Als Trägermaterial wird dabei, anders als bei der starren oder flexiblen Leiterplatte (Glasfaser-Epoxid-Verbund, bzw. Polyimid PI, Polyethylenterephthalat PET oder Polyethylennaphtalat PEN), thermoplastisches Polyurethan verwendet.

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Unter dem Begriff Einbetten versteht man die Bauteilintegration vor allem von Chips in die Leiterplatte. Das Einbetten von aktiven und passiven Komponenten in Laminatmaterialien bietet eine Vielzahl von Vorteilen im Vergleich zur konventionellen Gehäusetechnologie.

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Durch die Verwendung von SiC-Halbleitern und einen hochtemperaturtauglichen Aufbau können Leistungselektroniksysteme in Zukunft deutlich höhere Schaltfrequenzen und Leistungsdichten erreichen.

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• CoB-Labor (Die-, Bändchen-, Drahtbonden bis 35 µm Pitch)
• Präzisionsbestückungslabor (Reinraum u. a. mit Chip-to-Wafer-Bonder bis 300 mm, Thermokompression/ -sonic)
• Einbett-Labor (Hochgenauer Bestücker, Leiterplatten-Prozesslinie u. a. mit Laserbohrer und Laser Direct Imaging)
• Optisches Labor (u. a. Hot Embossing, Micro-optical Assembly, Komponenten- und Systemcharakterisierung)
• Mikromechatronik-Labor
• Verkapselung (Schutzlackauftrag, Potting, Verguss von Flip Chip und CoB, Nadel- und Jetdispensen, Transfer und Liquid Molding, Verkapselung auf Waferebene)
• Textillabor (Integration von Elektronik in Textilien)
• SMD & Flip Chip-Linie (Datacon EVO, Siplace X-Placer, Asymtek Axiom Jet, Dispense System)