Die heutige standard CMOS Si-Technologie in Automobilanwendungen ist für eine maximale Umgebungstemperatur von T =125 Cel qualifiziert. Im Rahmen dieses Förderprojektes sollte geklärt werden, ob ein Einsatz der Bauelemente bei erhöhter Umgebungstemperatur (T =150 Cel) ohne wesentliche Technologieänderungen möglich ist. Dabei sollte die Anzahl der Betriebsstunden von 6000 bzw. 10000 erreicht werden können. Dies ist für den Einsatz von Elektronik z.B. direkt im heißen Öl des Getriebes eine notwendige Voraussetzung. Bei der Charakterisierung der Bauelemente wurde zwischen dem Logikteil der Smartpower Technologie (0,6 Mikrometer) und der Mikrokontroller-Technologie (0,25 Mikrometer) unterschieden. Für die Smart Power Technologie konnte die Funktionalität bis Junction-Temperatur Tj = 200 Cel und darüber hinaus nachgewiesen werden. Der Mikrokontroller konnte bis Tj = 170 Cel charakterisiert werden. Sämtliche Parameter lagen innerhalb der Spezifikation. Für die Kontaktierung (Wire bonding) wurden Untersuchungen mit Aluminiumdraht durchgeführt. So konnte ohne nennenswerte Degradation (Intermetallische Phasen Al-Cu) eine Lagerung bei 250 Cel und 2000 h überstanden werden. Es wurde eine Pressmasse gefunden, die 2000 h bei 200 Cel Lagerung übersteht. Für den Mikrokontroller wurde die 'green Variante' für 150 Cel qualifiziert. Die Problematik mit Golddrahtbondungen besonders bei hohen Temperaturen (Wachsen der intermetallischen Au-Al Phasen) konnte durch den Einsatz der Flip Chip Variante umgangen werden. Es konnte im Rahmen des HOTCAR-Pojektes gezeigt werden, daß die standard CMOS Technologie sehr gutes Potential hat auch für Temperaturen bis T = 150 Cel und Tj = 200 Cel eingesetzt zu werden. Zum jetzigen Zeitpunkt besteht nicht die Notwendigkeit auf die SOI-Technologie zu wechseln. Der Wechsel auf 'green package' d.h. halogenfreie Plastikmassen und der Ersatz von SnPb Loten durch SnAg verbessert die Temperaturbelastbarkeit deutlich.
Hochtemperatursysteme für die Automobil-Mikroelektronik: Chips, Aufbautechnik und Zuverlässigkeit (HOTCAR)
High temperature systems applied to automotive microelectronis: chips, assembly technology and component reliability (HOTCAR)
2005
18 Seiten, 14 Bilder, 1 Tabelle
Report
German
Das Automobil und die Mikroelektronik
Tema Archive | 1984
|Wege der Mikroelektronik in das Automobil
Tema Archive | 1997
|Wachstum ins Kleine. Mikroelektronik im Automobil
Automotive engineering | 1996
|Zuverlässigkeit von elektronischen Bauteilen im Automobil
Tema Archive | 1991
|