In den letzten Jahren haben Silbersinterwerkstoffe bei der Montage von Leistungsmodulen an Beliebtheit gewonnen, insbesondere beim Die-Attach. Im Vergleich zu herkömmlichen Lötmitteln bietet Silbersinter zahlreiche Vorteile, darunter eine höhere thermische und elektrische Leitfähigkeit, die höhere Betriebstemperaturen bei größerer Zuverlässigkeit und ohne die Gefahr des Schmelzens ermöglicht. Eine wichtige Anwendung, bei der sich gesintertes Die Attach zum Mainstream entwickelt hat, sind Leistungsmodule für EV-Wechselrichter.
Mit der zunehmenden Reife und dem rasanten Wachstum der EV-Produktion rücken Bereiche mit Potenzial zur Kostensenkung in den Mittelpunkt. Ein möglicher Weg zur Kostensenkung wäre die Verwendung von Kupfersintermaterial anstelle von Silber. Mit Eigenschaften, die denen von Lot ähnlich sind, kann Kupfer im Vergleich zu Silber eine kostengünstigere Verbindungslösung darstellen.
Nun kann man schnell zu dem Schluss kommen, dass Kupfer wesentlich billiger ist als Silber (fast 100-fach), so dass die Materialkosteneinsparung enorm sein muss. Ganz so einfach ist es jedoch nicht. Im Gegensatz zu Silbersinter sind Kupfersinterwerkstoffe noch nicht ausgereift oder lassen sich noch nicht in einem Umfang herstellen, der signifikante Preisvorteile bietet (Skaleneffekte). Eine weitere Überlegung ist, dass aufgrund der Neigung von Kupfer, leicht zu oxidieren, für bestimmte Prozessschritte wie Vortrocknung, Die-Bond und Sintern Schutzumgebungen wie N2 verwendet werden müssen. Dies und die potenziell längeren Prozesszeiten erhöhen die Gesamtkosten.
Die Umstellung auf Kupfersinter für die Verklebung hat jedoch klare Vorteile. Es wird möglich sein, die kostspielige Silberbeschichtung von den Substraten/Bleiframes zu entfernen und direkt auf blanke Kupfer- oder Nickeloberflächen zu sintern. Ein aktueller Trend besteht darin, Silbersinter für die direkte Verbindung mit blankem Kupfer zu prüfen, was Einsparungen durch das Entfernen der Silberbeschichtung von den Oberflächen ermöglicht. Da ein Oxidationsschutz erforderlich ist, ist dies auch eine logische Anwendung für die Bewertung von Kupfersinterpaste.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Potenzial für Kupfersinter enorm ist und die Anwendungen bereits heute vorhanden sind. In dem Maße, in dem das Material und die Verfahren ausgereift sind und Größenvorteile erzielt werden, kann zusammen mit der Möglichkeit, die Silberbeschichtung von den Verbindungsflächen zu entfernen, die volle Kosteneinsparung durch den Wechsel von Silber zu Kupfer erreicht werden. Es wird erwartet, dass Silber auf kurze Sicht das vorherrschende Sintermaterial bleiben wird, aber Kupfer ist im Kommen - und zwar schnell!
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