Weniger Wärme, mehr Effizienz: InduMDA entwickelt induktive Multi-Die-Prozesse
Leistungsmodule für Elektromobilität, Energieanlagen und industrielle Anwendungen benötigen leistungsfähige Verbindungen. Ziel des Forschungsprojekts „InduMDA“ ist es, einen induktiven Sinterprozess vom Single-Die-Ansatz auf ein industrierelevantes Multi-Die-Setup zu übertragen. So lassen sich mehrere Halbleiterchips ohne ganzheitliche Erwärmung effizient und prozesssicher fügen. Als aktuelles „Projekt im Fokus“ der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) steht das Vorhaben beispielhaft für Forschung, die Antworten auf Herausforderungen wie Energieeffizienz, Ressourcenschonung und CO₂-Reduktion liefert.
Moderne Leistungsmodule sind zentrale Komponenten in elektrischen Antrieben, Umrichtern und zahlreichen energieeffizienten Anwendungen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Leistung, Miniaturisierung und Zuverlässigkeit. Insbesondere neue Halbleitermaterialien wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) erfordern leistungsfähige Aufbau- und Verbindungstechnologien. Das Forschungsprojekt „InduMDA – Induktives Sinterwerkzeug für den Multi-Die-Attach leistungselektronischer Komponenten“ entwickelt hierfür einen innovativen Sinterprozess zur Verbindung mehrerer Halbleiterchips auf einem Substrat.
Im Mittelpunkt des Vorhabens steht der Die Attach, die Verbindung zwischen Halbleiterchip und Substrat. Sie beeinflusst maßgeblich die Wärmeabfuhr sowie die elektrische Leit- und Stromtragfähigkeit moderner Leistungsmodule. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines induktiven Sinterprozesses auf Die-Level, der das Fügen ohne ganzheitliche Erwärmung des Bauteils ermöglicht.
Anders als konventionelle Sinterverfahren soll der induktive Ansatz die Wärme gezielt dort erzeugen, wo die Verbindung entsteht. Dadurch könnten mehrere Halbleiterchips mit geringerer Druckbelastung und kürzeren Prozesszeiten gefügt werden, ohne das gesamte Bauteil zu erwärmen. Dies würde nicht nur die Effizienz des Fügevorgangs steigern, sondern auch thermische Belastungen empfindlicher Bauelemente reduzieren.
Vom Single- zum Multi-Die-Sintern
Das Projekt baut auf Erkenntnissen aus dem Vorgängervorhaben „InSight“ auf, in dem bereits ein induktives Verfahren für das Single-Die-Sintern entwickelt wurde. „InduMDA“ verfolgt nun den nächsten Schritt: die Übertragung des Verfahrens auf einen industrienahen Multi-Die-Prozess, bei dem mehrere Halbleiterchips gleichzeitig gefügt werden. Dafür werden ein induktives Sinterwerkzeug entwickelt, geeignete Sinterpasten optimiert und bestehende Prozessbedingungen an die Anforderungen eines Multi-Die-Setups angepasst.
Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) aus Leistungs- und Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik sowie Werkzeug- und Maschinenbau sollen von den Projektergebnissen profitieren. Das Vorhaben eröffnet ihnen Zugang zu Know-how und Forschungskapazitäten in einem technologisch anspruchsvollen Feld, das Werkstofftechnik, Elektroprozesstechnik und Mikrotechnologie miteinander verbindet. Ziel ist es, die industrielle Anwendung des Partikelsinterns für zukünftige Elektronikgenerationen voranzubringen.
Das Projekt wird von der Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e. V. des DVS, kurz DVS Forschung, begleitet und gemeinsam mit dem Zentrum für Mikrotechnologien, dem Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse sowie der Professur Umformtechnik der Technischen Universität Chemnitz durchgeführt. Es wird im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert.
„InduMDA“ wird aktuell als „Projekt im Fokus“ auf den Seiten der IGF vorgestellt und unterstreicht die Bedeutung der DVS Forschung für die fügetechnische Branche. Als Forschungsvereinigung vernetzt sie Unternehmen und Forschungseinrichtungen und schafft so die Grundlage dafür, dass Ergebnisse aus den Forschungsprojekten in die Anwendung kommen. Insbesondere in Zukunftsfeldern, wie Leistungselektronik, Energieeffizienz oder Elektromobilität profitieren KMU von diesem gemeinschaftlichen Forschungsansatz.
Die wichtigsten Projektinformationen auf einen Blick
- Projekt: InduMDA – Induktives Sinterwerkzeug für den Multi-Die-Attach leistungselektronischer Komponenten
- Forschungsvereinigung: Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e. V. des DVS
- Forschungseinrichtungen: Technische Universität Chemnitz (Zentrum für Mikrotechnologien, Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse, Professur Umformtechnik)
- Förderkennzeichen: 01IF23081N
- Laufzeit: 01.11.2023 bis 31.10.2026
Bildunterschrift: Mittels Silbersinterpaste induktiv auf IISB DBC-Substrat gebondete Dioden