[發明專利]在干燥和壓力支撐組裝過程中固定半導體管芯

有效

• 申請號: 201210283742.0
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102931123A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: R.巴耶雷爾
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/687
• 分類號: H01L21/687
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;盧江

技術領域

本申請涉及在基板上組裝半導體管芯，特別地涉及用于將半導體管芯聯結到基板的干燥和壓力支撐組裝過程。

背景技術

為了功率半導體模塊的可靠性改進，已經引入了銀燒結和擴散焊接技術。這兩種技術均能夠被用于管芯-到-基板、基板-到-底板和可選地端子-到-管芯或者基板接點。這兩種技術均在接點的形成期間要求壓力。與壓力分布圖并行地，要求加熱分布圖即溫度分布圖以設定必要的結合溫度。管芯接合工具被用于擴散焊接，該管芯接合工具在被加熱的基板上的管芯置放期間施加豎直力。對于鍍銀燒結，所要結合的零件被置放在被加熱的板上并且被帶有硅樹脂橡膠界面的工具擠壓。硅樹脂界面被封裝在帶有所要結合的側壁和基板的工具中。在高壓下，硅樹脂的行為類似液體并且實現了流體靜壓。在所要結合的部分和硅樹脂橡膠之間通常使用保護箔片。箔片在高壓下變形并且調節為器件的拓撲并且因此并不影響流體靜壓。另一種技術涉及多管芯工具的使用，其中每一個管芯均接收相同的壓力。再者，在與器件的界面處的柔性箔片保護該器件的表面。

對于銀燒結，當被與溶劑和液體粘結劑混合的銀膏在管芯置放之前被干燥和加熱時實現了最好的接點。因此，管芯并不附著到膏劑的表面并且能夠在置放之后和在施加壓力之前移位。燒結層能夠在晶片處理期間被置放在管芯上。在每一種情形中，結合層均是干燥的而非良好地適合于附著。對于擴散焊接，在組裝之前，基板或者管芯鍍覆有焊料。如果焊接過程在熔爐或者腔室中發生，則管芯必須在焊料低于焊料熔點時被置放在基板上。再者，管芯到基板的界面是干燥的并且管芯并不附著到基板，直至在置放并且應用了高于焊料熔點的溫度之后。另一個可能性是將管芯置放到濕潤膏劑中并且接受在接點中的缺陷。其中管芯被置放在濕潤膏劑中的這種燒結過程的結果是在接點內形成了在結合過程之后保留的通道。

發明內容

在這里描述了一種被用作半導體管芯的載體和半導體管芯的夾具的深拉延、預成形箔片夾具。該箔片夾具能夠經受燒結和擴散焊接溫度。該箔片夾具在聯結之前調節為所要結合的結構的拓撲并且在聯結過程期間針對污染或者加壓氣體進行密封。

根據制造用于在將半導體管芯聯結到基板中使用的箔片夾具的方法的一個實施例，該方法包括：加熱工模具（tool?die），該工模具具有基部和限定工模具的形狀的、從基部延伸的多個隔開的突起；和在工模具被加熱時朝著工模具擠壓可彈性變形箔片夾具，從而箔片夾具變形為工模具的形狀。

根據在基板上組裝半導體管芯的方法的一個實施例，該方法包括：提供多個半導體管芯、基板和預成型有具有側壁和底部的一個或者多個沉降區域的可彈性變形箔片夾具；將該多個半導體管芯置放在該一個或者多個沉降區域中，使得該多個半導體管芯的第一側面向該一個或者多個沉降區域的底部并且該多個半導體管芯的第二相對側背離該一個或者多個沉降區域的底部；鄰近該多個半導體管芯的第二側置放基板，使得結合材料被置入基板和該多個半導體管芯之間；和經由第一和第二擠壓工具部件在升高的溫度和壓力下，在該多個半導體管芯被置放在該一個或者多個沉降區域中時一起擠壓基板和箔片夾具，從而基板經由結合材料而被聯結到該多個半導體管芯的第二側。

根據結合工具的一個實施例，該工具包括第一擠壓部件、與第一擠壓部件相對的第二擠壓部件和在第一和第二擠壓部件之間的壓力腔室。該壓力腔室被配置為接收可彈性變形箔片夾具，該箔片夾具預成型有具有側壁和底部的一個或者多個沉降區域，使得多個半導體管芯被置放在該一個或者多個沉降區域中從而該多個半導體管芯的第一側面對該一個或者多個沉降區域的底部并且該多個半導體管芯的第二相對側背離該一個或者多個沉降區域的底部，并且進一步使得基板被置放鄰近該多個半導體管芯的第二側并且結合材料被置入基板和該多個半導體管芯之間。該第一和第二擠壓部件被配置為在壓力腔室中在升高的溫度和壓力下在該多個半導體管芯被置放在該一個或者多個沉降區域中時一起擠壓基板和箔片夾具，從而基板經由結合材料而被聯結到該多個半導體管芯的第二側。

在閱讀以下詳細說明時并且在查看附圖時，本領域技術人員將會認識到另外的特征和優點。

附圖說明

附圖的元件不必相對于彼此成比例。類似的參考數字標注相應的類似的部分。各種示意的實施例的特征能夠被組合，除非它們彼此排斥。在圖中描繪了并且在隨后的說明中詳述了實施例。

圖1示意根據一個實施例的可彈性變形箔片和用于使該箔片變形的工模具。

圖2示意在變形過程的實施例期間的圖1的可彈性變形箔片。