Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZMSilbersintern
Die Anforderungen an elektronische und mechatronische Systeme steigen stetig. So sollen derartige Systeme auch bei Betriebstemperaturen bis zu 300°C zuverlässig arbeiten. Um dies zu gewährleisten, findet das Silber-Sintern als alternative Verbindungstechnologie zu herkömmlichen Lötprozessen in der Leistungselektronik immer häufiger Anwendung.
Beim klassischen Sintern werden feinkörnige, pulverige Ausgangsmaterialien bei erhöhtem Druck und einer Temperatur weit unterhalb der Schmelztemperatur durch einen Fügeprozess miteinander verbunden. Um eine gesinterte Silber-Verbindungsschicht zu erzeugen, verwendet man Pasten, die auf nano- beziehungsweise mikroskaligen Silberpartikeln basieren und mit organischen Zusätzen versetzt sind. Über Diffusionsmechanismen lassen sich die Silberpartikel schon bei Temperaturen von etwa 200 °C miteinander verbinden, obgleich der Schmelzpunkt von elementarem Silber bei 961 °C liegt. Treibende Kraft hierfür ist die Verringerung der Oberflächenenergie der Partikel. Diese Verbindungen bieten eine deutlich höhere Zuverlässigkeit im Vergleich zu Standard-Lotverbindungen, da die Schmelztemperatur der Sinterschicht einen deutlichen Abstand zur Betriebstemperatur der leistungselektronischen Bauelemente hat. Anwendung findet die Technologie des Silber-Sinterns vor allem bei Komponenten, die einerseits eine gute thermische und elektrische Anbindung benötigen und andererseits hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt sind.