[發明專利]兩個連接配對件低溫壓力燒結連接的方法及其制造的系統

有效

• 申請號: 201110147129.1
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102315138A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 約瑟夫·菲爾藤巴赫爾;卡爾海因茨·奧古斯丁;烏爾里希·扎格鮑姆;克里斯蒂安·約布爾;湯姆斯·施托克邁爾
• 申請（專利權）人: 賽米控電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/492
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;樊衛民

技術領域

本發明介紹了一種用于將具有各自要連接的接觸面的兩個連接配對件進行低溫壓力燒結連接的制造方法以及借助所述方法制造的系統。

背景技術

這樣的系統例如在功率電子電路領域充分公知。在那里，例如功率半導體構件與襯底材料配合地連接，并且被布置在功率半導體模塊中。

例如DE?10?2005?058?794?A1介紹了一種用于構造所述這樣的連接的周期性方法的設備，其中，用于周期性操作的擠壓設備具有擠壓沖頭和可加熱的擠壓臺，并且其中，在壓力下穩定的傳送帶以直接在擠壓臺的上方運行的方式來布置。此外，在帶有布置于其上的構件的襯底與所述擠壓沖頭之間設置有保護箔片。

但是，公知的方法具有如下缺點，即，只有在將連接配對件布置在用于低溫壓力燒結連接的設備中后，才對溶劑進行加溫，并且由此，在構造連接時形成砂眼。這種砂眼是燒結金屬層中的氣泡，其直徑為至少30μm。

發明內容

本發明基于如下任務，即，提出一種制造方法以及由該方法構造的系統，所述系統具有兩個連接配對件的以低溫壓力燒結連接形式的材料配合連接，其中，防止了在低溫壓力燒結連接的燒結金屬層中形成砂眼，或者至少顯著減小了砂眼的尺寸。

依據本發明，所述任務通過具有權利要求1的特征的方法以及依照權利要求7的系統得以解決。在各個從屬權利要求中介紹了優選實施方式。

借助依據本發明的方法制造出具有第一連接配對件和第二連接配對件的系統，其中，所述連接配對件借助低溫壓力燒結連接而材料配合地相互連接。在此，每個連接配對件分別具有要與另一連接配對件相連的接觸面，其中，在這些接觸面之間布置有燒結金屬層。所述方法包括下述步驟。在依據本發明的方法的范圍內，步驟d)和f)具有優點地以所提及的順序來實施。但是，同樣可以優選的是，僅選擇性地實施兩個步驟d)或f)之一。

a)準備具有第一接觸面的第一連接配對件，其中，該接觸面優選具有貴金屬表面。接下來具有優點的是，借助超聲波的作用對所述接觸面清除所存在的雜質。可以在下一個方法步驟之前結束超聲波的作用，但是為了防止新的污染，特別具有優點的是，將所述超聲波的作用在時間上與下一個方法步驟相銜接。

b)將由如下的燒結膏構成的層來涂覆第一接觸面，所述燒結膏由燒結金屬顆粒和溶劑組成，所述燒結金屬顆粒優選為銀顆粒。

c)對燒結膏加溫，并且由此在形成燒結層的情況下排出溶劑，所述燒結層由尚未相互連接的燒結金屬顆粒構成。

d)將如下的液體涂覆在所述燒結層上，其中，所述液體優選為極性液體，例如為甘油。這種液體在以下步驟中用于將第二連接配對件固定在燒結層上，所述燒結層在排出溶劑后僅具有少量粘附力，用以固定第二連接配對件。

e)以如下方式布置所述第二連接配對件，即，將第二連接配對件的第二接觸面放置在由燒結膏構成的層上，或者是在存在依照步驟d)的液體的情況下，精確來講是放置在依照步驟d)的液體上。

f)將粘附劑布置在燒結層和第二連接配對件的邊緣區域中，同時，粘附劑與第一連接配對件相接觸，用以將所述連接配對件相互固定，在此情況下，足夠的是，將優選為硅酮的粘附劑僅涂覆在系統的至少兩個單獨的部位上。但是，特別具有優點的是，對整個所介紹的區域環繞式地設有所述粘附劑。

g)進一步對所述系統加溫和加壓，用以構造連接配對件之間的材料配合的低溫壓力燒結連接。在此情況下，根據步驟d)可以布置在燒結層與第二連接配對件之間的所述液體被排出，并且所述燒結層轉變為均質的燒結金屬層。所述的均質的燒結金屬層在這里被理解成具有最大直徑為10μm的砂眼的金屬層。

由此，借助所述的依據本發明的方法，形成了具有對連接配對件的接觸面進行連接的燒結金屬層的兩個連接配對件的系統。所述燒結金屬層依據本發明構成為如下均質的層，所述層僅僅具有最大直徑為10μm的砂眼。

依據本發明的方法及通過該方法制造的依據本發明的系統的主要優點在于，由于燒結金屬層中的砂眼數量更少和/或尺寸更小，而改善了電學特性，尤其是減小了電阻，并且還改善了連接部的耐久性。正好與施加超聲波相結合，附加地可以將用于構造所述連接所需要的壓力相對于現有技術減少掉10％以上。所必需的和要施加的壓力的任何減小都會直接增加所述方法的產率，這是因為由此可以降低斷裂率。

附圖說明

借助依照圖1的實施例進一步闡述依據本發明的解決方案，其中，

圖1示出依據本發明的制造方法的各個步驟。

具體實施方式