Herstellung artungleicher Fügeverbindungen bei niedrigen Prozesstemperaturen mit hoher Wiederaufschmelztemperatur

TLP-Lötprozesse mit CuSn- und AgSn-Lotsystemen im Temperaturbereich von 250-500 °C bieten ein außerordentlich hohes Potential. Dadurch wird eine Prozesstechnologie bereitgestellt, welche die Abkühlspannungen im Fügeverbund gegenüber konventionell aktivgelöteten Verbunden (> 700 °C) deutlich reduziert und gegenüber weichgelöteten Verbindungen ein Lötgut mit hoher Wiederaufschmelztemperatur (oberhalb der Solidustemperatur Cu3Sn 676 °C) erzielt. Die Mindestscherfestigkeit der beabsichtigten Verbunde kann anhand der dargelegten Literatur mit 35-40 MPa kalkuliert werden, sofern ein kontinuierlich ausgeprägtes Cu3Sn-Phasenband nicht vermieden werden kann. Das Kernziel des Forschungsvorhabens ist es allerdings durch eine gezielte Einstellung des Sn-basierten Lotkonzeptes ein diskontinuierlich ausgeprägtes Cu3Sn-Phasenband im Lötgut zu erzielen. Der Forschungsansatz zielt damit darauf ab das Aktivlötgut in der transient vorhandenen Sn-Schmelze anzulösen und über diffusionsbasierte Ausscheidungsmechanismen die o.g. Diskontinuität des intermetallischen Cu3Sn-Phasenbandes zu erzeugen. In tieferer Betrachtung kann das Cu-Ti/Ag-Verhältnis bei der Metallisierung der Keramik durch eine Zulegierung von Cu und TiH2 derart beeinflusst werden, dass die Flächenanteile der Ag(Cu,Ti)- und der Cu(Ti,Ag)-Phasen in weiten Bereichen frei eingestellt werden können. Aufgrund dessen wird erwartet, dass auch die entsprechenden Phasenanteile in dem diskontinuierlich gestalteten Cu3Sn-Lötgut in weiten Bereich eingestellt werden können. In der Folge vermutet der Antragssteller eine signifikante Erhöhung der Scherfestigkeit und der thermozyklischen Biegewechselfestigkeit der Fügeverbunde. Als bedeutender Vorteil würde aus diesem Verhalten eine stärkere Kupferplatine prozesssicher anwendbar sein und dadurch eine bessere Wärmedissipation ermöglichen (z.B. Leistungshalbleiter). Ein weiteres Ziel des Forschungsvorhabens ist durch die Minimierung oder Vermeidung von Silber im Lotsystem charakterisiert, sodass neben den mittels Aktivlot metallisierten Keramiken gleichermaßen Ke ramiken mit Ti/Cu-Metallisierung (PVD) untersucht werden.