[發明專利]由承載膜和包括由至少一種金屬粉末制成的可燒結的層和焊接層的層組件組成的復合層

在審

• 申請號: 201280047301.9
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103827353A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: M·古耶諾特;A·法伊奧克;M·里特納;C·弗呂;T·卡利希;M·京特;F·韋茨爾;B·霍恩貝格爾;R·霍爾茨;A·菲克斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00;C23C28/00;H01L23/00;H01L21/00;H01L25/00;H05K1/00;H05K3/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1所述的主題的復合層、特別是用于將作為接合副的電子構件連接的復合層，一種根據權利要求8所述的主題的用于形成這種復合層的方法以及一種根據權利要求11所述的主題的電路組件以及根據權利要求12所述的在接合方法中的應用。

背景技術

功率電子設備應用在多個技術領域中。在大電流在其中流動的電氣或電子設備中必不可少地應用功率電子設備。在功率電子設備中必要的電流強度導致所包含的電氣或電子組件的熱負載。通過這種類型的電氣或電子設備應用在帶有相對于室溫明顯更高的且甚至可能持續變化的溫度的運行部位處，給出另一熱負載。在汽車領域中的控制器為此作為示例被提及，其直接布置在發動機艙中。

特別是在功率半導體或集成電路（IC，英文：Integrated?Circuit）彼此之間的多個連結部以及在承載基質處的連結部如今經受直至175攝氏度的持續溫度負載。

通常，通過連接層實現（例如在承載基質上的）電氣或電子組件的連結。作為這種類型的連接層已知為焊接連接結構。

大多情況應用以錫-銀-合金或者錫-銀-銅-合金為基礎的軟焊料。然而，特別是在應用溫度接近熔化溫度時，這種類型的連接層表現出波動的電和機械性能，這會導致部件的失效。

含鉛的焊接連接結構應用在比軟焊接連接更高的應用溫度條件下。然而，出于環境保護的原因，含鉛的焊接連接結構在其可靠的技術應用方面受到很大限制。

備選地，對于在更高的或高的溫度、特別是在200攝氏度以上的溫度時的應用，提供無鉛的硬焊料。無鉛的硬焊料通常具有高于200℃的熔點。然而，當使用硬焊料用于形成連接層時，僅僅可考慮少數可經受住在硬焊料熔化時的高溫的電氣或電子組件作為接合副。

低溫連接技術（NTV）給出一種解決方案，在該低溫連接技術中，可在已經比熔化溫度明顯更低的溫度時產生含銀的燒結連接。在此，代替焊料應用包含化學穩定的銀顆粒和/或銀化合物的膏狀物。在此，在燒結條件下、特別是在溫度和壓力加載下，使穩定的組成部分燃燒和/或使銀連接斷開，從而銀顆粒或被釋放的銀原子相互且與接合副的材料直接接觸。通過內部擴散和/或滲透，在此在已經比熔化溫度明顯更低的溫度條件下形成了高溫穩定的連接結構。例如，在文獻EP0242626B1中描述了這種燒結連接。然而，在交變溫度作用下，在這種類型的燒結連接中可能出現熱機械方面的應力或者甚至在半導體結構元件或甚至在承載基質中形成裂縫。

此外，在該現有技術的背景下特別是在考慮禁止在工業中使用鉛化合物的規定方面存在的需求時，提供這樣的導電和/或導熱的連接，即，其在長的運行時間范圍上也可同時確保接合副的不同熱膨脹系數的非常好的平衡。此外，特別是在電子結構元件中，更高的損失功率和漸進的超微型化整體上導致應用溫度的提高。當不僅僅所使用的連接技術和材料為此設定并且盡可能自動化地加工時，才僅僅滿足該對電子結構元件更高的要求。

發明內容

本發明的主題是一種復合層、特別是用于將作為接合副的電子構件連接的復合層，其包括至少一個承載膜和被施加在承載膜上的層組件。根據本發明，該層組件包括至少一個被施加在承載膜上的、包含至少一種金屬粉末的可燒結的層和被施加在該可燒結的層上的焊接層。

術語可燒結的層特別是可理解為由可燒結的或至少部分已經燒結的、包含至少一種金屬粉末的材料組成的層。特別是，該可燒結的層可設計成已經預變形的（例如構造成平面形的）薄膜式的造型體（燒結薄膜）。這種預變形的造型體也可稱為預變形體（預成型體）或者燒結造型體。為了形成預變形體，可燒結的層的材料可被干燥、燒結和/或完全燒結。這種類型的燒結造型體具有的優點是，其可構造成帶有開口孔隙。那么，燒結造型體的已經集成的穩定的氣體通道可用于例如通過焊接制造的接合連接結構的進氣和通風。由此，可建立與接合副的尤其穩定的連接并且盡可能地避免在接合時形成裂縫，特別是當應用大面積的接合副、例如硅-功率半導體和電路載體或散熱器并使其相互連接時。燒結層、特別是燒結造型體此外可增大在設計接合連接結構時的自由度，因為例如燒結造型件與借助于金屬膏直接連接接合副相比可具有比接合副中的至少一個更大的面積和/或可使接合副彼此明顯距離更遠。由此，可提高得到的電子構件的耐溫度變化能力。