[發明專利]燒結裝置

有效

• 申請號: 201580052829.9
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN107004614B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 弗蘭克·奧斯特瓦爾德;羅納德·艾西爾;馬汀·貝克爾;拉爾斯·保羅森;加賽克·魯茨基;霍爾格·烏爾里奇
• 申請（專利權）人: 丹佛斯硅動力有限責任公司
• 主分類號: H01L21/603
• 分類號: H01L21/603
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李江暉

本發明涉及用于燒結電子組件的燒結裝置，該燒結裝置具有下模具和可朝向下模具滑動的上模具，其中，下模具形成用于有待燒結的組件的支架，并且上模具包括接收用于朝向下模具施加壓力的壓力墊并且具有側向地圍繞壓力墊的限定壁的容器。

已經熟知用于對電子組件進行低溫壓力燒結的燒結裝置。這種燒結裝置包括例如燒結室、以及上模具和下模具，該燒結室可以充滿尤其利于燒結操作的氣體或者相應的氣體混合物，并且上模具被布置在燒結室中，上模具和下模具可朝向彼此滑動并且優選各自具有專用加熱單元。

電子組件燒結本身是通過對有待燒結的組件加以溫度控制并且通過施加模具所賦予的壓力而發生的。以此方式，在使用銀(Ag)進行低溫壓力燒結的情況下，連接和擴散所要求的溫度典型地例如在130℃和250℃至300℃之間、壓力最高達30MPa，要求約5至10分鐘的持續時間。

在燒結中，通過在這些連接零件之間具有大的表面的銀層、通過使用呈漿糊層形式的最初精細的顆粒(5nm至20μm)或者前處理Ag小板，方便了擴散過程。為了產生尤其是剪力彈性的和精細的封閉多孔層，在擴散過程之前和之中，這種連接層被壓力壓緊實。在擴散過程減退之后，壓力和溫度被降低。

作為這種燒結過程的結果，獲得了使得這些部件(例如晶體管)與電子組件的基板電子地并且熱學地相連的、剪力彈性且材料整合的連接，其中，如此處理的組件可以在壓力和溫度已經降低并且這些模具已經被打開之后從燒結裝置中移除。

問題是當使用壓力墊時，這些墊由于這些部件上的重度變形工作而有時產生邊緣損傷。因此，從DE 10 2010 020 696 B4已知的是，模制具有與有待燒結的組件相對應的(作為陰模的)輪廓的壓力墊。

進而在以此方式構成輪廓的壓力墊中不利的是，盡管確實有可能封閉有待燒結的組件，但是并不能完全避免在施加了高壓時壓力墊的、對該組件造成損傷的側向偏轉。

因此，本發明的目的是提供燒結裝置，該燒結裝置允許執行魯棒的燒結方法，具體是電子組件的燒結，而不會有壓力墊的側向偏轉的問題以及與此關聯的缺點。

這個目的根據本發明是通過具有權利要求1的特征的燒結裝置而實現的。這些從屬權利要求闡述了本發明的有利實施例。

根據本發明，用于燒結至少一個電子組件的燒結裝置包括下模具和可朝向下模具滑動的上模具，或者上模具和可朝向上模具滑動的下模具，其中，該下模具形成用于有待燒結的組件的支架，并且該上模具包括容器，在該容器中布置有用于朝向該下模具施加壓力的壓力墊。包圍該壓力墊的這個限定壁在此包括外限定壁和被外限定壁包圍的內限定壁，其中，該內限定壁被安裝成可朝向該外限定壁滑動，并且當沿上模具的方向在壓力墊上施加壓力時，該內限定壁被安裝成沿下模具的方向滑動。在將該內限定壁放置在該下模具上之后，該壓力墊在下模具的方向上移位。使得這種情況生效是在于，可豎直移動的內限定壁被該下模具在上模具的方向上擠壓，因而使得壓力墊移位?？梢詫⒂写裏Y的多個組件布置在工件載體上，其中，可以引入承載多個組件的工件載體而不是單個組件以用于在上模具和下模具之間進行壓力燒結。

該裝置因而被配置成，由于隨后被轉移到內限定壁上，在上模具的方向上作用在壓力墊上的壓力被偏轉，其方式為使得所述內限定壁沿下模具的方向滑動。因而通過這種安排、多以自鎖方式獲得的是，內限定壁緊靠下模具，即便是壓力墊的這些位移力也不能足以在下模具與內限定壁之間推動并且將內限定壁從下模具抬起。

由于組件和部件的高度輪廓所產生的這些位移力因而轉化成壓縮壓力。在將上模具容器和下模具面放在一起之后，包括部件和堆疊的功能元件的組件的高度輪廓被壓力墊材料完全封閉，并且這些部件和堆疊的功能元件被以準靜壓方式壓力燒結。如果內限定壁沿下模具的方向伸出超過外限定壁，內限定壁就可以接觸下模具，并且在壓力進一步增加的情況下，該內限定壁沿上模具的方向以水平滑動方式被按壓，并且避免壓力墊的側向偏轉。在封閉的容器體積內的壓力墊被限定壁和具有有待燒結的組件的下模具周向地封閉。由沿上模具的方向滑動內限定壁所產生的體積變化壓縮由限定壁和下模具所界定的容器體積內的壓力墊，并且沿組件的方向壓迫該壓力墊。由此，在組件上施加可以在任意極限內修改的靜壓燒結壓力。

該內限定壁可以例如由氧化材料、聚合物材料或金屬材料形成。在此的有效性能是產生低松脫力，這要求上模具容器與內限定壁之間匹配的膨脹系數。這可以通過使得所有金屬(馬氏體鉻鋼、彈簧鋼或者韌性鋼)達到這些要求而同時提供高溫下的輪廓精度來有利地實現。