專利名稱：組件以及組件的制造技術(shù)
方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組件，所述組件具有一基底和至少一個構(gòu)件，所述構(gòu)件利用燒結(jié)
劑、尤其是燒結(jié)膏通過燒結(jié)固定在所述基底上。本發(fā)明還涉及一種用于制造組件的方法，所述組件具有一基底和至少一個構(gòu)件，所述構(gòu)件利用燒結(jié)劑、尤其是燒結(jié)膏通過燒結(jié)固定在
所述基底上。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知開頭所述類型的組件以及用于制造開頭所述類型的組件的方法。在制造過程中，首先將燒結(jié)劑施加到一平整的基底上。接著將構(gòu)件施加到所述燒結(jié)劑上或者擠壓到所述燒結(jié)劑中，其中，由于缺少粘附性能，因而不能保證構(gòu)件的足夠預固定。燒結(jié)過程本身需要壓力加載，以保證燒結(jié)劑中所含有的膠質(zhì)相互之間以及與基底核構(gòu)件足夠地
接觸。在此，該壓力通過一軟的、設(shè)置有構(gòu)件專用的壓痕的硅樹脂沖模實現(xiàn)。通過該沖模使由基底、燒結(jié)劑和構(gòu)件組成的組件為了燒結(jié)過程而相互定向和固定。該沖模的壓痕在此允許對構(gòu)件的等靜壓的/幾乎等靜壓的壓力加載。然而，由于燒結(jié)膏的粘附性能差，構(gòu)件可能在引入壓力之前或在引入壓力的過程就已經(jīng)從其預設(shè)定的位置中滑移出來和/或燒結(jié)劑的一部分可能從待接合的位置中被擠壓出來并且附著在沖模上，這會導致燒結(jié)劑更多地射到和蔓延(Verschl印pung)到?jīng)_模上。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明規(guī)定，燒結(jié)劑設(shè)置在基底的、至少部分地容納構(gòu)件的凹部中。也就是說，基底具有一凹部，該凹部至少部分地容納構(gòu)件，其中，在該凹部中設(shè)置有燒結(jié)劑，該燒結(jié)劑用于在該凹部中的燒結(jié)或固定過程。因為構(gòu)件現(xiàn)在處于基底的凹部中，所以構(gòu)件可以被定位在基底上，使得該構(gòu)件在燒結(jié)過程之前或在燒結(jié)過程中不會離開其預設(shè)定的位置。此外，通過在基底中構(gòu)造凹部防止了設(shè)置在該凹部中的燒結(jié)劑在引入壓力時從待接合的位置中擠壓出來和/或附著在起施加壓力作用的沖模上。 特別優(yōu)選的是，凹部為此具有一圍邊(Umriss)，該圍邊基本上與構(gòu)件的輪廓相對應。有利的是，該凹部具有這樣的區(qū)域(捕獲空間)，在引入壓力時，多余的燒結(jié)劑可以避讓到這些區(qū)域中。適宜的是，具有平整的沖壓面的沖模被用于施加壓力，其中，沖壓面優(yōu)選是彈性退讓的，從而保證均勻的(等靜壓的)壓力分布。構(gòu)件的定位和定向在此通過凹部保證。 有利的是，燒結(jié)劑是銀燒結(jié)膏，該銀燒結(jié)膏適宜地由化學穩(wěn)定化的銀膠質(zhì)組成。替代地，燒結(jié)劑是燒結(jié)固體。在接合過程或燒結(jié)過程中，燒結(jié)膏的起穩(wěn)定作用的組分燃燒，使得銀膠質(zhì)相互之間以及與構(gòu)件的和基底的材料產(chǎn)生直接接觸。由于固體擴散的過程，在大約25(TC的溫度下就已經(jīng)形成高溫穩(wěn)定的連接，該連接就其導熱能力、穩(wěn)定性、可塑性和脆性而言具有比例如鋅銀釬焊連接顯著更有利的性能。在此，銀燒結(jié)連接可以在比其熔點顯著更低的溫度下處理。
3
根據(jù)本發(fā)明的一種擴展方案，所述構(gòu)件是電力/電子構(gòu)件、尤其是功率半導體，例 如M0SFET。 此外規(guī)定，所述基底是沖壓柵格或電路板、尤其是DBC基底(DBC = Direct Bonded Co卯er =直接敷銅)。 在按本發(fā)明的方法中，燒結(jié)劑設(shè)置在所述基底的一凹部內(nèi)，所述凹部至少部分地 容納所述構(gòu)件。也就是說，首先將燒結(jié)劑設(shè)置所述凹部中并且接著將構(gòu)件設(shè)置到所述凹部 中，其中，該構(gòu)件被放置或者按壓在該燒結(jié)劑上。當然，也能夠想到所述構(gòu)件自身帶有燒結(jié) 劑。 為了施加燒結(jié)壓力，有利的是使用一具有平整的沖壓面的沖模，其中，該沖壓面構(gòu) 造成可彈性變形，以至于在施加燒結(jié)壓力時可以將所述構(gòu)件至少部分地壓入到?jīng)_模中。因 此， 一方面保證了在構(gòu)件上施加均勻的壓力分布，另一方面防止構(gòu)件的偏移。有利的是，為 此使用硅橡膠沖模。 其中有利的是，這樣地加工所述凹部，即，所述凹部的圍邊基本上與所述構(gòu)件的輪 廓相對應，使得所述構(gòu)件不能從所述凹部中偏移出來并且能夠通過所述凹部的圍邊單義地 定向或定位在所述基底上。 有利的是，使用銀燒結(jié)膏作為燒結(jié)劑，適宜的是所述銀燒結(jié)膏具有銀膠質(zhì)。 此外規(guī)定，作為構(gòu)件使用電力/電子構(gòu)件、尤其是功率半導體，例如MOSFET或者
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor =絕緣柵雙極晶體管)。 最后規(guī)定，使用沖壓柵格或電路板作為基底。在此，也可以將所述構(gòu)件設(shè)置在沖壓 柵格的或電路板的凹部中，之前在該凹部中已經(jīng)設(shè)置了燒結(jié)劑或優(yōu)選的銀燒結(jié)膏。在通過 沖模(其有利地構(gòu)造為硅橡膠沖模)對所述構(gòu)件加載時，銀燒結(jié)膏或燒結(jié)劑不能無限制地 溢出到所述基底上，以至于例如沒有燒結(jié)劑粘著在所述沖模上。


下面應借助一些圖詳細地描述本發(fā)明。為此示出 圖1示出一種有利的組件的實施例； 圖2示出一種用于制造組件的有利方法的實施例； 圖3示出組件的基底；禾口 圖4示出組件的插裝有一構(gòu)件的基底。
具體實施例方式
圖1以一個示意性示出的實施例示出一種有利的組件1。該組件1包括一構(gòu)造為 功率半導體2的構(gòu)件3以及一構(gòu)造為電路板4(DBC-Direct BondedCopper)的基底5。在功 率電子裝置中，對安裝技術(shù)的和連接技術(shù)的熱性能、熱機械性能和電性能的要求增加。特別 是功率半導體(2)在基底(5)上的連接目前受到高達175t:的持久溫度載荷。目前，大多 數(shù)這樣的連接都通過由鋅銀合金制成的釬焊連接實現(xiàn)。然而，這樣的連接在較高的溫度下 出現(xiàn)減弱的機械性能，這在與具有不同膨脹系數(shù)的接合配對件(基底5和組件3)的交互作 用中可能導致釬焊料的蠕變并且可能最終導致在釬焊層中形成裂紋。此外，這可能會由于 各種不同的合金組分而導致脆相的形成，該脆相的形成使這一過程進一步加速。雖然可想
4到使用更高熔點的釬焊合金，但是這同樣會導致處理溫度或連接溫度變得更高。然而，這樣的、為連接所需的溫度可能導致待連接的構(gòu)件的損壞。 在所謂的銀燒結(jié)連接(低溫連接技術(shù))中(銀燒結(jié)連接能夠在與其熔點相比顯著更低的溫度下產(chǎn)生)，使用膏狀的燒結(jié)劑來替代上述的釬焊料，所述燒結(jié)劑由化學穩(wěn)定化的銀膠質(zhì)組成。 這種有利的組件1允許可靠地建立銀燒結(jié)連接，該銀燒結(jié)連接允許簡單地將構(gòu)件3定位在基底5上并且此外阻止燒結(jié)劑的蔓延。 此外，基底5在一表面6上具有一凹部7，構(gòu)件3或功率半導體2可設(shè)置到該凹部7中。燒結(jié)劑8(其被構(gòu)造成銀燒結(jié)膏9)設(shè)置在該凹部7中，因此構(gòu)件3在裝配過程中被施加到該凹部7中的銀燒結(jié)膏9上。 圖3以在表面6上的俯視圖示出基底5。在此，構(gòu)造在該基底5中的凹部7具有一基本正方形的圍邊10，該圍邊10有利地基本上與構(gòu)件3/功率半導體2的輪廓相對應，使得構(gòu)件3如在圖4中所示通過放置到該凹部7中而被定位和定向在基底5上。
圖4示出了圖3的基底5，該基底帶有設(shè)置在凹部7中的功率半導體2或構(gòu)件3。在此，構(gòu)件3在基底5上的定向借助凹部7識別。 在該組件1的制造或者裝配過程中，如在圖2中所示，通過沖模11在箭頭12的方向上對構(gòu)件3加載一壓力。該沖模11具有一在不受載荷的狀態(tài)下平整的沖壓面13，該沖壓面13可彈性變形，以至于在對構(gòu)件3加載的情況下該構(gòu)件3如圖2所示被部分地壓入到?jīng)_模11中。通過該平整的沖壓面13的彈性構(gòu)造保證了在構(gòu)件3上的幾乎等靜壓的壓力分布。在此，該沖模11將組件1壓靠在一相對板14上，以產(chǎn)生對于燒結(jié)過程所必需的壓力。
有利的是，凹部7被構(gòu)造成這樣深，使得該凹部7能夠至少部分地容納期望量的燒結(jié)劑8/銀燒結(jié)膏9和構(gòu)件3。在此，可以為基底5使用所有常見的基底類型，其中，上側(cè)的金屬化部15必須足夠厚，以便能夠在期望量的銀燒結(jié)膏9的情況下實現(xiàn)足夠的載流能力。在圖1和2中剖切地示出的電路板4除了所述金屬化部15之外還具有另一個金屬化部16，該另一個金屬化部設(shè)置在一對這些金屬化部15和16起支撐作用的基底載體17的相對側(cè)上。這些金屬化部15、16在此構(gòu)造成印制導線。 通過有利的凹部7，構(gòu)件3即便在燒結(jié)過程中當構(gòu)件3被加載燒結(jié)壓力時仍保持其位置。此外，防止了銀燒結(jié)膏9不受控制地溢出到基底5上。銀燒結(jié)膏9通過該凹部7保持在其位置中。該凹部7導致雖然銀燒結(jié)膏9的粘附性能差，但是構(gòu)件3也僅能在由凹部7的圍邊10限定的范圍內(nèi)運動。因此，構(gòu)件3也在過程壓下被優(yōu)化地定位。因此，在電路布局的范圍中，可以消除膨脹的"禁區(qū)(Tauzonen)"并且實現(xiàn)整個基底5的面積縮小。此外，可以省去借助難于定位的、具有與構(gòu)件3相對應的印痕的沖模來費勁地固定該構(gòu)件3。有利的是，在圖2中示意性地示出的沖模11構(gòu)造為硅樹脂沖模，以保證平整的沖壓面13的彈性退讓性。通過所提出的組件l以及所述的有利方法明顯提高了制造中的過程安全性，因此保證了成批生產(chǎn)的適應性。 如圖3和4所示，凹部7的基本上正方形構(gòu)造的圍邊10在其角18上具有拱曲部19，這些拱曲部19用作捕獲空間20。視制造方法而定，這些拱曲部19可以是由系統(tǒng)工藝引起的。如果不是這樣，但是也有利地設(shè)置這些拱曲部19，以便一方面使構(gòu)件3在基底5上的設(shè)置變得容易，另一方面為多余的燒結(jié)劑8提供避讓空間。因此，多余的燒結(jié)劑8或者銀燒
5結(jié)膏9避讓到捕獲空間20中，而其不會到達基底5的表面6上。替代電路板4，當然也可以 使用任何其它的基底(例如沖壓柵格)作為基底5。
權(quán)利要求
具有一基底和至少一個構(gòu)件的組件，所述構(gòu)件利用燒結(jié)劑、尤其是燒結(jié)膏通過燒結(jié)固定在所述基底上，其特征在于，所述燒結(jié)劑(8)設(shè)置在所述基底(5)的一凹部(7)內(nèi)，所述凹部(7)至少部分地容納所述構(gòu)件(3)。
2. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，所述凹部(7)具有一圍邊(IO)，所述圍邊 (10)基本上與所述構(gòu)件(3)的輪廓相對應。
3. 如上述權(quán)利要求之一所述的組件，其特征在于，所述燒結(jié)劑(8)是銀燒結(jié)膏(9)或燒 結(jié)固體。
4. 如上述權(quán)利要求之一所述的組件，其特征在于，所述構(gòu)件(3)是電力/電子構(gòu)件，尤 其是功率半導體(2)。
5. 如上述權(quán)利要求之一所述的組件，其特征在于，所述基底(5)是沖壓柵格或電路板(4)。
6. 用于制造組件、尤其是如上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的組件的方法，所述組 件具有一基底和至少一個構(gòu)件，所述構(gòu)件利用燒結(jié)劑、尤其是燒結(jié)膏通過燒結(jié)固定在所述 基底上，其特征在于，將燒結(jié)劑設(shè)置在所述基底的一凹部內(nèi)，所述凹部至少部分地容納所述 構(gòu)件。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，使用一具有平整的沖壓面的硅樹脂沖模來 施加燒結(jié)壓力。
8. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣地加工所述凹部，即，所述凹部 的圍邊基本上與所述構(gòu)件的輪廓相對應。
9. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，使用銀燒結(jié)膏作為燒結(jié)劑。
10. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，使用電力/電子構(gòu)件、尤其是功率 半導體作為構(gòu)件。
11. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，使用沖壓柵格或電路板、尤其是 DBC基底作為基底。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組件(1)，所述組件具有一基底(5)和至少一個構(gòu)件(3)，所述構(gòu)件利用燒結(jié)劑(8)、尤其是燒結(jié)膏通過燒結(jié)固定在所述基底上。在此規(guī)定，所述燒結(jié)劑(8)設(shè)置在所述基底(5)的一凹部(7)內(nèi)，所述凹部(7)至少部分地容納所述構(gòu)件(3)。本發(fā)明還涉及一種用于制造組件的方法，所述組件具有一基底和至少一個構(gòu)件，所述構(gòu)件利用燒結(jié)劑、尤其是燒結(jié)膏通過燒結(jié)固定在所述基底上。在此規(guī)定，將燒結(jié)劑設(shè)置在所述基底的一凹部內(nèi)，所述凹部至少部分地容納所述構(gòu)件。
文檔編號H01L23/373GK101779285SQ200880102663
公開日2010年7月14日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者D·沃爾德-喬治斯, T·卡利希 申請人:羅伯特·博世有限公司