Prozess- und Produktentwicklung

Entwicklung von Drahtbondprozessen für zukünftige Anwendungsfelder

Entwicklung von Drahtbondprozessen für zukünftige Anwendungsfelder

Al-Dickdraht gebondetes Akkuzellenmodul für den automobilen Einsatz (Forschungsprojekt ePerformance)

Im Fokus der Aktivitäten stand die Entwicklung und Erprobung neuer Drahtmaterialien und Oberflächen insbesondere für die Leistungselektronik. Ein derzeit noch mit dem Namen AlX bezeichneter Al-Dickdraht mit gezielt ausgewählten Legierungselementen weist eine wesentlich bessere Stabilität gegen eine Entfestigung bei höheren Umgebungstemperaturen auf. Bei Aufbauten bei denen der Draht im Montageprozess durch Temperaturbehandlung typischerweise entfestigt, behält dieser neue Draht seine Festigkeit und lässt somit bei Biege-Wechsel-Belastung eine erhöhte Lebensdauer erwarten. Erstaunlich war im Rahmen des Projektes, dass sich bereits der erste Prototyp des Drahtes im noch nicht optimierten Zustand bereits bondtechnisch gut verarbeiten ließ und eine vielversprechende Bondqualität zu erreichen war.

Al-ummantelte Cu-Dickdrähte konnten hinsichtlich Ihrer Verarbeitbarkeit näher untersucht werden. Versuche mit Al/Cu-drahtgebondeten und aktiv gezykelten Halbleitern sind derzeit in Vorbereitung, um Erkenntnisse über den zu erwartenden Lebensdauergewinn zu generieren.

Hilfreich hierbei sind die neu entwickelten Möglichkeiten zum aktiven Zykeln von Leistungselektronik bei wechselnden Umgebungsbedingungen. Durch angepasste Kühlsysteme und Testeinrichtungen ist eine zyklische Variation der Kühlertemperatur im Bereich von -40/150°C als überlagerte Belastung zum Active Power Cycling der Halbleiter möglich. Sich überlagernde und gegenseitig beeinflussende Fehlermechanismen können so zukünftig gezielter untersucht werden.

Auf der Anwendungsseite sind erfolgreich umgesetzte Prototypen drahtgebondeter Akkuzellenmodule für die Automobilindustrie hervorzuheben. Die vollautomatischen Prozesse konnten nach Modifikation des Bondautomaten auf die zu bondenden Oberflächen und Geometrien stabil auf mehreren hundert Akkuzellenmodulen umgesetzt werden.