Induktives Sintern von gedruckten mikro- und nanoskalierten Zwischenschichten zum Fügen mikroelektronischer Komponenten

Vorhabenbeschreibung:

Ziel des Forschungsvorhabens „InSight“ ist die Erarbeitung einer Sintertechnologie zur selektiven Erwärmung von µAg- und nAg-Schichten. Damit sollen porenarme bzw. porenfreie Fügeverbindungen zwischen Halbleiterbauelementen und Substraten mit verringertem Prozessdrücken und Fügezeiten erzeugt werden. Zur Realisierung einer lokalen Schnellerwärmung ist ein induktiver Erwärmungsansatz vorgesehen. Dabei wird ein hochfrequenter elektrischer Strom direkt in die Sinterschicht induziert. Dieser ruft eine Widerstandserwärmung hervor. Vorteilhaft für eine effektive Energieumsetzung ist die hohe elektrische Leitfähigkeit der einzelnen Silberpartikel bei initial schlechter Leitfähigkeit der Sinterpaste. Im Vorhaben soll ein modularer Versuchsstand entstehen, mit dem drucklose Erwärmungsversuche zur Bestimmung der Effektivität und Homogenität der Magnetfeldeinkopplung sowie druckgesteuerte Sinterprozesse an industrierelevanten Baugruppen abbildbar sind. Um die Bauteilschädigung durch elektromagnetische Felder auszuschließen werden Schutzmaßnahmen erarbeitet und entsprechende Prüfungen vorgenommen. Darüber hinaus wird der Prozess simuliert und die erforderlichen physikalischen Eingangsgrößen versuchstechnisch ermittelt. Durch die Energieeinbringung über hochfrequente, elektromagnetische Wechselfelder erwarten die Forschungsstellen neue Effekte bezüglich der Ausbildung von nahezu porenfreien Schichten. Um die Entstehung solcher, bereits in Vorversuchen erzeugter Gefüge zu verstehen, soll ein zum Stand der Technik erweitertes Prozessverständnis erarbeitet werden. Im Ergebnis des Vorhabens werden ein Technologiedemonstrator zur Untersuchung und ein Simulationsmodell zur Abbildung industrieller Fügeaufgaben zur Verfügung stehen. Damit sollen KMU bei der Technologieeinführung des induktiven µAg/nAg-Partikelsinterns innerhalb von 2 – 10 Jahren nach Abschluss des Vorhabens in der Leistungs- und Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik sowie Werkzeug- und Maschinenbau unterstützt werden.