[發(fā)明專利]一種特別用于熱接合微機(jī)電部件的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580053334.8
• 申請(qǐng)日: 2015-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN106716614A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·蘭格洛夫;S·科瓦爾斯基;W·波爾特;R·科赫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ATV科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/60
• 分類號(hào): H01L21/60
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44205
• 代理人: 趙東明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特別用于熱接合微機(jī)電部件的裝置，包括一種用于將待接合的部件彼此擠壓的壓緊裝置。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體技術(shù)中，可以使用不同的方法將微機(jī)電部件，例如，如芯片或管芯，分別地，晶片，LED等，或由其組成的部件，連接到載體。

在該連接中，功率模塊的安裝技術(shù)必須滿足關(guān)于開關(guān)速度，傳導(dǎo)損耗，開關(guān)損耗以及溫度電阻的日益增長的需求，不僅因?yàn)榉謩e由硅或經(jīng)常使用的半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)制成的半導(dǎo)體的持續(xù)進(jìn)一步發(fā)展，還因?yàn)樾碌膽?yīng)用領(lǐng)域和復(fù)雜的形貌。

功率半導(dǎo)體通常應(yīng)用在具有結(jié)構(gòu)化銅或鋁的載體基板上。該基板可以是IMS(絕緣金屬基板)，或使用具有氧化鋁或氮化鋁的內(nèi)陶瓷層的基板，其被稱為DCB(直接銅鍵)，DAB(直接鋁鍵)或AMB(有源金屬釬焊)基板。在這些情況下，通常通過焊接來形成平面芯片連接。

對(duì)于高抗壓連接，使用更近期的接合技術(shù)，諸如Ag燒結(jié)或擴(kuò)散焊接，也稱為TLPB(瞬態(tài)液相接合)或TLPS(瞬態(tài)液相焊接)。

所有這些已知的接合方法都需要在待接合的部件上施加壓力，其壓力必須在接合操作期間保持一段預(yù)定的時(shí)間，這取決于過程，例如在30MPa，Ag燒結(jié)中幾秒鐘。

在實(shí)踐中已知的裝備中，其通常包括具有作為待接合部件支撐件的加熱板和可垂直移動(dòng)的壓力機(jī)或焊接頭的真空室，通過焊接頭使用平面壓板施加壓力。用于實(shí)際目的，為了能夠?qū)崿F(xiàn)不同芯片高度的大致均勻接觸，硅膠墊分別使用在焊接頭或壓板上，以便在接合期間將操作壓力施加在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上。

不利的是，即使相對(duì)軟的硅膠墊也不能保證高度不同的部件上壓力均勻分布。只有最高或較高的芯片，相對(duì)地，能夠被相應(yīng)地?cái)D壓，而較低的芯片不能經(jīng)受所需的接觸壓力。這同樣適用于不均勻的芯片，其被充分?jǐn)D壓在部分區(qū)域。因此，即使使用帶硅膠墊的壓板，對(duì)于高-電阻連接而言，接合質(zhì)量也是有問題的。

對(duì)于不同高度的半導(dǎo)體部件的高-電阻連接，可以選擇單芯片連接，然而，這會(huì)導(dǎo)致長的總處理時(shí)間以及相應(yīng)地高成本。

本發(fā)明公開的技術(shù)問題

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種特別用于熱接合微機(jī)電部件的裝置，其中即使用于相對(duì)于部件具有不同的接近距離的壓緊裝置，也可以確保將壓緊裝置的均勻壓力施加到待接合的部件上，這樣確保了可重復(fù)的，高接合質(zhì)量，即使同時(shí)用于多個(gè)不同的待接合部件。

技術(shù)方案

通過一種特別用于熱接合微機(jī)電部件的裝置實(shí)現(xiàn)上述目的，所述裝置包括處理腔，該處理腔具有用于接收待接合部件的至少一個(gè)第一部件的較低的支撐板和用于沿至少一個(gè)第一部件的方向向待接合部件的至少一個(gè)第二部件施加壓力的壓緊裝置。根據(jù)本發(fā)明，壓緊裝置形成有設(shè)置用于接觸至少一個(gè)第二部件的可膨脹膜，其中，可以在其背離待接合部件的側(cè)面將流體壓力，特別是氣壓，施加到所述膜上。

有益效果

本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)是允許幾個(gè)形貌和高度不同的待接合微機(jī)電部件同時(shí)以高接合質(zhì)量接合至載體。通過可膨脹膜施加至部件，尤其是芯片上的壓力對(duì)所有待壓制的芯片來說都是一樣的，因?yàn)槟みm用于目標(biāo)表面，即，適用于待壓制的部件的形貌，由于膜的膨脹是根據(jù)流體壓力的，從而使壓緊裝置的流體壓力均勻作用在所有芯片上。

有利的是，不同形狀的半導(dǎo)體部件的等靜壓還允許在接合步驟中使用通過熱壓接來產(chǎn)生高壓力連接的接合方法來處理多個(gè)這樣的半導(dǎo)體部件，例如根據(jù)TLPB(瞬時(shí)液相鍵合)工藝或TLPS(瞬時(shí)液相焊接)工藝的Ag燒結(jié)或平面擴(kuò)散焊接。

由于該膜允許多個(gè)不同的半導(dǎo)體部件通過等靜壓(isostatic pressing)同時(shí)接合，所述部件能夠被準(zhǔn)確定位至他們的最終位置，相對(duì)于單芯片方法，例如，還可以有利地在密封大氣中，特別是不含氧氣，具有高純度的大氣下進(jìn)行處理。

具有可通過流體壓力膨脹的膜的壓緊裝置已經(jīng)顯示為在接合方法方面可普遍適用，即，從傳統(tǒng)的平面焊接到擴(kuò)散焊接和燒結(jié)技術(shù)，以及關(guān)于待接合的部件，例如芯片，例如，其表面可以分別相對(duì)于基板或芯片，彼此之間的芯片，芯片載體上的LED等，以及他們的不同形貌，都是高度敏感的。

根據(jù)本發(fā)明的壓緊裝進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，焊接頭的接觸板相對(duì)于載有待接合的部件的支撐板的潛在偏移能夠通過在流體壓力下適應(yīng)于相應(yīng)目標(biāo)表面的膜來補(bǔ)償。

此外,在焊接或擴(kuò)散焊接期間，例如，在TLPS工藝中，膜的柔韌性允許選擇不同厚度的焊接材料，因?yàn)楦叨炔钔ǔＳ赡硌a(bǔ)償。

通過可膨脹膜施加壓力具有調(diào)整膜以適應(yīng)目標(biāo)表面的額外的優(yōu)勢(shì)，既不會(huì)影響待接觸部件的位置精確度也不會(huì)影響他們表面的靈敏度。