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nes Leistungsmoduls. Dieses Modul
besteht aus einem DCB-Substrat
(Direct Copper Bonding: Kupfer/
Al 2
O 3
-Keramik/Kupfer) auf das ein
Siliziumchip mit einem eutektischen
Zinn-Silber-Lot (Schmelzpunkt:
221°C) aufgelötet wurde. Zur
besseren Wärmeableitung und –
spreizung wird dieser Verbund
(DCB + Silizium-Chip) auf einen
massiven Kupferträger aufgelötet.
Diese zweite Lötung geschieht mit
einem konventionellen Zinn-Blei-
Lot (Schmelzpunkt 183°C). Es handelt
sich somit um eine sogenannte
Präparationsmethode 1
Stufenlötung. Die zuerst hergestellte
Lötverbindung hat einen hohen
Schmelzpunkt und schmilzt bei dem
zweiten Lötprozeß nicht mehr auf.
Im folgenden werden die Einzelschritte
der oben genannten
Präparationsmethoden beschrieben
und die Präparationsstufen mittels
lichtmikroskopischer Aufnahmen
dargestellt.
Bei der Präparationsmethode 1
wird die Probe in vier Stufen plan
geschliffen und anschließend auf
Seidentüchern mit polykristallinen
Diamantsuspensionen der Körnun-
Präparationsmethode 2
Lötverbindung (SnAg) zwischen Si-Chip und Kupfermetallisierung des DCB-Substrates
4a: Lotgefüge verschwommen, intermetallische
Phasen nur matt dargestellt
Übergang zwischen Kupfer und Al 2
O 3
- Keramik des DCB-Substrates
5a: intermetallische Phasen und Lotgefüge
in einer Ebene scharf erkennbar
gen 6µm bzw. 1µm poliert. Abschließend
findet eine OP-S Politur auf
einem OP-Chem Tuch statt. Durch
die OP-S Suspension werden die
intermetallischen Phasen im Weichlotgefüge
sichtbar gemacht und
Schmierschichten beseitigt.
Bei der Präparationsmethode 2
wird die Probe nur mit grobem
Schleifpapier plan geschliffen und
dann mit 9 µm polykristalliner
Diamantsuspension auf der neuen
Scheibe MD-Largo der Firma
Struers feingeschliffen. Das Polieren
erfolgt wie in Präparationsmethode
1, allerdings mit wesentlich
kürzeren Polierzeiten. Die Bilder
2a-d zeigen die Probe nach den
einzelnen Schleif- bzw. Polierschritten
nach Poliermethode 1, die Bilder
3a-d nach der Poliermethode 2.
Ausgehend vom endpolierten Zustand
der Probe (siehe Bilder 2d
und 3d) werden die Materialien und
Lotgefüge detailliert untersucht.
Die Detailaufnahmen (siehe Bilder
4a-c und 5a-c) zeigen die Über
gänge:
• (a) Lötverbindung (SnAg)
zwi schen Si-Chip und Kupfer
metallisierung des DCB-Substra
tes
• (b) Übergang zwischen Kupfer
und Al 2
O 3
- Keramik des DCB-
Substrates
• (c) Lötverbindung (SnPb) zwi
schen Kupfer des DCB-Substrates
und Kupfer-Trägerplatte
Die Detailaufnahmen der Schliffbilder
haben eine 500 fache Vergrößerung.
4b: Keramik und Kupfer nicht auf einer
Ebene darstellbar
5b: Klarer Übergang Keramik – Kupfermetallisierung
des DCB- Substrates
Lötverbindung (SnPb) zwischen Kupfer des DCB-Substrates und Kupfer-Trägerplatte
Im Vergleich der beiden Poliermethoden
ist deutlich zu erkennen,
daß mit der Poliermethode 2 eine
planere Schliffoberfläche erzeugt
wird. Bei gleicher Vergrößerung lassen
sich ebenso gut die Übergänge
Kupfer/Zinn-Silber-Lot/Silizium sowie
Kupfer/Zinn-Blei-Lot darstellen.
Nach der Präparation mit
Methode 1 ist dies nicht möglich.
Hier ist eine deutliche Stufenbildung
und Kantenabrundung an
der Keramik zu erkennen.
4c: Undeutliche Phasengrenzfläche und
unscharfes Lotgefüge
5c: Scharfe Darstellung des SnPb - Gefüges
und deutliche Darstellung der Phasenteilchen
Bilder 4a-4c, 5a-5c:
Detailaufnahmen der Schliffbilder
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