Goed contact en warmte afvoer is cruciaal
Op het gebied van de power elektronica winnen de zogenaamde wide-bandgap halfgeleiders zoals SiC snel terrein vanwege hun superieure performance in vergelijking met hun traditionele Si gebaseerde tegenhangers. De hogere schakelfrequenties en vermogensdichtheden van deze materialen stellen hoge eisen aan het thermisch management en de mechanische betrouwbaarheid van de halfgeleider chip en zijn behuizing (de chip-package), met name omdat deze chips vaak worden worden ingezet voor kritische toepassingen onder zware omstandigheden. Voor een langdurige optimale performance dient de warmte die wordt gegenereerd het actieve gedeelte van de chip zo efficiënt mogelijk te worden afgevoerd naar de onderliggende drager in de chip-package.
Poreuze koper films als oplossing
In een recent ontwikkeld proces kunnen met behulp van elektrodepositie nano-gestructureerde poreuze koperfilms worden geproduceerd. Door de snelle diffusie van materiaal kan met deze structuren een zeer goed hechtende verbindingen tussen twee elementen worden gerealiseerd. In Smart Connect wordt onderzocht bij welke filmstructuur een optimaal hechtende en warmtegeleidende verbinding wordt bereikt tussen een halfgeleider chip en zijn onderliggende drager. Doel hierbij is een optimale generieke verbindingstechnologie te ontwikkelen voor zowel de huidige generatie Si chips als voor de opkomende generatie chips op basis van samengestelde (engineered) wafers.
Samenwerken aan de oplossing
In Smart Connect werkt een consortium bestaande uit Radboud Universiteit Nijmegen, TNO en Coolsem Technologies samen om een innovatieve chip verbindingstechnologie te ontwikkelen. De Radboud Universiteit ontwikkelt hierbij een innovatief diffusie-gedreven chip verbindingsmethode op basis van nano-getextureerde poreuze koper films. Coolsem Technologies ontwikkelt Advanced Engineered Substrates (AES) waarop de aankomende generatie fotonische, high-power en high-frequency chips worden geproduceerd. TNO, tenslotte, ontwikkelt de nauwkeurige thermische meetmethodes die nodig zijn om de vorderingen die worden gemaakt met de bondingstechnologie en de AES te monitoren en daarmee richting te geven aan de vervolgstappen tijdens het onderzoek.