Leistungselektronik rationell produzieren

Neben dem Hybrid-Bonding gewinnt auch das Silbersintern zunehmend an Bedeutung, insbesondere in der Leistungselektronik. Mit der Silver SAM-Plattform bietet ASMPT eine innovative Lösung für das Silbersintern, das mechanische Spannungen reduziert und gleichzeitig hochleitfähige Verbindungen ermöglicht. Diese Technologie ist insbesondere in der Elektromobilität und bei Hochleistungsmodulen von Vorteil.

Traditionelle Lötverbindungen auf Zinn- oder Bleibasis neigen dazu, bei Temperaturwechseln mechanische Spannungen aufzubauen. Silbersintern reduziert dieses Risiko, indem Silberpartikel unter Hitze und Druck miteinander verfestigt werden. Dadurch entstehen Verbindungen mit hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, die auch starken Temperaturschwankungen standhalten. Die Plattform arbeitet mit Temperaturen bis zu 300 °C und Drücken von bis zu 30 MPa in einer oxidationsfreien Umgebung, um die bestmögliche Verbindungsqualität zu ermöglichen. Dabei kann zwischen verschiedenen Schutzgasatmosphären wie Vakuum oder Stickstoff gewählt werden, um die Qualität der Verbindung weiter zu optimieren. Das System ist mit einem automatischen Werkzeugwechsler ausgestattet und kompatibel mit einer Vielzahl von Materialien, darunter DBC (Direct Bonded Copper) und AMB (Active Metal Brazing). Zusätzlich unterstützt Silver SAM verschiedene Sinterverfahren wie Nass- und Trockenpasten sowie Die-Transfer-Filme (DTF).

Anwendungen in der Elektromobilität

Die Technologie von Silver SAM eignet sich für zahlreiche Anwendungen in der Leistungselektronik, insbesondere in der Elektromobilität. Dazu gehören Hochleistungsmodule für Elektrofahrzeuge, Schnellladestationen und weitere Anwendungen, bei denen zuverlässige, temperaturbeständige Verbindungen erforderlich sind. Durch die Kombination mit weiteren Systemen innerhalb der ASMPT-Produktfamilie lässt sich der gesamte Sinterprozess automatisieren. Der Lotpastenauftrag erfolgt mit dem DEK Galaxy Drucker, die Trocknung übernimmt der HiPO-Ofen, während die Platzierung über die Power-Vector-Plattform erfolgt. Die finale Sinterung findet auf der Silver SAM-Plattform statt.

Bedeutung des Silbersinterns für die Zukunft

Mit steigenden Anforderungen an Energieeffizienz und thermische Stabilität wird Silbersintern eine zentrale Rolle in der Weiterentwicklung von Hochleistungsmodulen spielen. Besonders in der Elektromobilität und Leistungselektronik bietet die Technologie eine langlebige Lösung für anspruchsvolle Anwendungen.

Co-Packaged Optics als Zukunftstechnologie

Die Integration optischer und elektronischer Komponenten in einem Gehäuse hat die Effizienz der Datenübertragung verbessert. Co-Packaged Optics (CPO)
ermöglicht kürzere Signalwege, reduziert Verluste und steigert die Leistungsfähigkeit moderner Hochgeschwindigkeitsnetzwerke. Durch den Einsatz fortschrittlicher Advanced-Packaging-Technologien werden elek-trische Verbindungen optimiert, wodurch sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Energieeffizienz gesteigert werden. Damit ist CPO eine Schlüsseltechnologie für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen in Bereichen wie Künstliche Intelligenz, Internet of Things (IoT) und 5G.

Herausforderungen in der CPO-Fertigung

Die Fertigung von Co-Packaged Optics erfordert höchste Präzision, insbesondere bei der exakten Ausrichtung optischer und elektronischer Komponenten sowie der Sicherstellung langfristiger Zuverlässigkeit unter unterschiedlichen Bedingungen. ASMPT begegnet diesen Herausforderungen mit Fertigungstechnologien, die durch hochpräzise Verbindungslösungen eine optimale Integration der Komponenten ermöglichen. Dadurch wird nicht nur die Stabilität verbessert, sondern auch die Leistung in CPO-Anwendungen maximiert. Hochpräzise Die-Bonding-Systeme wie Amicra Nano und Amicra Nova Pro von ASMPT ermöglichen eine exakte Platzierung von Bauteilen, verbessern die Prozessstabilität und verkürzen Zykluszeiten, wodurch die Effizienz der CPO-Fertigung gesteigert wird.

• Amicra Nano ist laut Unternehmensangaben das erste Die-Bonding-System mit einer Platziergenauigkeit von unter ± 0,2 μm bei 3 Sigma. Diese Präzision macht es zu einer Schlüsseltechnologie für Forschung und zukunftsweisende Anwendungen in der Optoelektronik. Die Hybrid-Bonding-Technologie ermöglicht eine stabile mechanische und elektrische Verbindung ohne den Einsatz von Lot oder Klebstoff. Dies geschieht durch atomare Diffusion, wodurch eine zuverlässige und langlebige Verbindung entsteht. Die hohe Präzision des Systems wird durch vier hochauflösende Kameras und eine Infrarotbeleuchtung ermöglicht, die für eine exakte Positionierung der Chips sorgt. Mit Bond-Kräften zwischen 0,1 und 20 N und einem Durchsatz von 200 bis 400 Komponenten pro Stunde eignet sich die Maschine ideal für den High-Mix-Low-Volume-Markt.
• Amicra Nova Pro bietet eine Platziergenauigkeit von unter ± 1 μm bei 3 Sigma. Entwickelt zur Steigerung der Produktionseffizienz, ermöglicht sie kürzere Zykluszeiten, höhere Automatisierung und eine optimierte Prozesssteuerung – ideal für die Anforderungen der CPO-Fertigung.

Welche Rolle spielt Hybrid Bonding?

Hybrid Bonding verbindet Bauelemente ohne Klebstoff oder Lot durch atomare Diffusion, was eine stabile mechanische und elektrische Verbindung schafft. Diese Technik erlaubt eine weitere Miniaturisierung von Komponenten und erhöht die Zuverlässigkeit optoelektronischer Systeme. Aufgrund des Wunsches nach schnellen und effizienten Datenübertragungen wird CPO eine Schlüsseltechnologie für die nächste Generation von Hochleistungscomputern, Quantencomputern und Kommunikationsnetzen sein. Insbesondere die präzise Integration optischer Schnittstellen wird entscheidend für leistungsfähige Rechenzentren der Zukunft sein.