由两个器件和位于其间的焊料构成的稳固的夹层配置的制造方法技术

一种制造由两个器件和位于其间的焊料构成的稳固的夹层配置的方法，包括以下步骤：(1)提供两个分别具有至少一个接触面的器件和一个自由的焊料预形体，(2)通过使所述器件(i)各自的一个接触面或者(ii)各自唯一的接触面或者(iii)其中一个器件的接触面中的一个以及另一器件的唯一接触面与所述自由焊料预形体的接触面发生接触，制造由所述器件和布置在这些器件之间且尚未连接的焊料预形体构成的夹层配置，以及(3)在形成稳固的夹层配置的情况下，在比焊料预形体的焊料金属的以℃表示的熔化温度低10至40％的温度下对在步骤(2)中制造的夹层配置进行热压。所述两个器件中的每一个均可选自由衬底、有源器件和无源器件组成的群组。压制压力和压制持续时间的组合可处于一个范围内，其引起具有初始自由度的焊料预形体的初始厚度的<10％的减小。所述方法可以包括以下额外的步骤：(4)将所述稳固的夹层配置加热至高于所述将两个器件连接的焊料连接的焊料金属的熔化温度的温度，以及(5)在形成所述器件之间的焊接连接的情况下，将所述夹层配置冷却至低于位于器件之间的熔化焊料金属的凝固温度以下。

Method of manufacturing a solid sandwich configuration consisting of two devices and solder in between

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由两个器件和位于其间的焊料构成的稳固的夹层配置的制造方法本专利技术涉及一种制造由两个器件和位于其间的焊料构成的稳固的夹层配置的方法。在此使用的表述“由两个器件和位于其间的焊料构成的稳固的夹层配置”，简称“稳固的夹层配置”是指，两个器件在位于器件之间的焊料的协助下以>0.1MPa的抗剪强度相互附着；换言之，其具有>0.1MPa的描述相互附着强度的抗剪强度。抗剪强度可以借助常见的剪切测试仪来测定。US4,659,006揭示过：作为在半导体芯片与衬底之间建立焊接连接的方法的分步骤，通过热压来将衬底与自由焊料预形体连接。在将衬底与焊料预形体连接时，首先使得衬底与焊料预形体相互接触，随后再将其共同加热至一个低于焊料预形体的熔化温度的温度。在这个温度起作用期间，对焊料预形体施加压制压力。在此过程中将焊料预形体的初始厚度减小至少40％。随后以常见的方式将如此获得的由配设有焊料沉积物的衬底构成的配置与半导体芯片焊接在一起。该案有意地将器件的焊料连接与焊接连接加以区分。焊料连接与焊接连接二者均会引起器件的导热、导电及机械连接，而焊料连接与焊接连接的区别在于：与形成器件间的焊料连接不同，焊料金属在形成焊接连接时会熔化并重新凝固，换言之，被加热至熔化温度以上再冷却至其凝固温度以下。申请人自己意外地发现，通过在一个处理步骤中进行热压，便能建立器件之间、例如半导体芯片与衬底之间的焊料连接。本专利技术涉及一种制造由两个器件和位于其间的焊料(即将这两个器件导热、导电和机械连接的焊料)构成的稳固的夹层配置的方法。所述方法包括以下步骤：(1)提供两个分别具有至少一个接触面的器件和一个自由的焊料预形体，(2)通过使所述器件(i)各自的一个接触面或者(ii)各自唯一的接触面或者(iii)其中一个器件的接触面中的一个以及另一器件的唯一接触面与所述自由焊料预形体的接触面发生接触，制造由所述器件和布置在这些器件之间且尚未连接的焊料预形体构成的夹层配置，以及(3)在形成稳固的夹层配置的情况下，在比焊料预形体的焊料金属的以℃表示的熔化温度低10至40％的温度下对在步骤(2)中制造的夹层配置进行热压。在所述方法的步骤(1)中提供两个分别具有至少一个接触面的器件和一个自由的焊料预形体。本专利技术中的器件这一概念优选包括单个部件。这些单个部件优选无法进一步分解。器件的接触面通常是金属的，例如形式为金属化层。器件或确切言之其接触面的金属可以是纯净的金属，或者是由>50至<100wt％的金属与相应地>0至<50wt％的至少另一金属构成的合金。纯净金属或确切言之合金主金属的示例为锡、铜、银、金、镍、钯和铂，特别是为锡、铜、银、金、钯和铂。在步骤(2)中在制造所述夹层配置时使用的器件接触面可以具有处于1至3000mm2、特别是>10至1000mm2、尤其15至500mm2的范围内的尺寸。本专利技术中的器件可以是衬底或者有源或无源器件。特别是为应用在电子装置中的构件。衬底例如指IMS衬底(insulatedmetal-Substrate，绝缘金属衬底)、DCB衬底(directcopperbonded-Substrate，直接铜接合衬底)、AMB衬底(activemetalbraze-Substrate，活性金属焊接衬底)、陶瓷衬底、PCB(printedcircuitboard，印制电路板)和引线框。有源器件例如指二极管、LED(lightemittingdiodes，发光二极管)、裸片(半导体芯片)、IGBT(insulated-gatebipolartransistors，绝缘栅双极晶体管)、IC(integratedcircuits，集成电路)和MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistors，金属氧化物半导体场效应晶体管)。无源器件例如指传感器、底板、冷却体、电阻器、电容器、变压器、扼流器和线圈。这两个在步骤(1)中提供的器件可以是同一类型的，即二者例如可以均为衬底，也可以均为有源或无源器件，或者一个有源和一个无源器件。但也可以采用以下方案：一个器件是衬底，另一器件是有源或无源器件。例如可以区分出下列情形：第一器件：另一器件：衬底衬底有源器件无源器件无源器件有源器件有源器件有源器件无源器件无源器件衬底有源器件衬底无源器件无源器件衬底有源器件衬底除所述具有至少一个接触面的器件以外，在所述方法的步骤(1)中提供自由的、即离散的焊料预形体。本专利技术中的自由焊料预形体特别是指形式为扁平成形件的焊料金属，例如焊料金属膜、焊料金属带或者焊料金属薄片。这类自由焊料预形体具有离散的接触面，即相互独立并且可区分的接触面，特别是两个设于彼此相对的侧上的接触面。接触面的形状可以是任意的，例如为圆形、六角形、三角形，优选为矩形。尺寸和形状优选对应所述器件的接触面的尺寸和形状。所述自由焊料预形体的厚度例如可以处于10至500μm或者50至300μm的范围内。所述焊料预形体的焊料金属(焊料)通常指铟、铟合金，或者特别是为锡或者富含锡的合金。富含锡的合金的示例为锡比例例如处于90至99.5wt％(重量百分比)的范围内的合金。合金金属例如指铜、银、铟、锗、镍、铅、铋和锑。所述合金可以含铅或者无铅。无铅合金例如可以选自由SnAg、SnBi、SnSb、SnAgCu、SnCu、SnSb、InSnCd、InBiSn、InSn、BiSnAg或SnAgCuBiSbNi构成的群组。含铅合金例如可以选自包括SnPb和SnPbAg的群组。所述焊料金属的熔化温度例如可以处于140至380℃、特别是170至300℃的范围内。在本专利技术的方法的步骤(2)中，或是(i)通过使所述器件的接触面中的一个分别与所述自由焊料预形体的接触面发生接触，或是(ii)通过使所述器件各自唯一的接触面与自由焊料预形体的接触面发生接触，或是(iii)通过使其中一个器件的接触面中的一个以及另一器件的唯一接触面与自由焊料预形体的接触面发生接触，制造由所述器件和布置在这些器件之间且尚未连接的焊料预形体构成的夹层配置。例如可以通过将自由焊料预形体以其接触面中的一个朝向其中一个器件的相关接触面，且其另一接触面朝向另一器件的相关接触面的方式安放来引发接触。一般而言，安放自由焊料预形体表示将其铺设至其中一个器件上，随后再将尚且缺少的器件铺设至该焊料预形体上。作为铺设的替代方案，也可以采用装配。在一个实施方式中，可以在相应的待相互接触的接触面之间使用由固定剂组成构成的固定剂，或确切言之，在使接触面相互接触前，将固定剂施涂至相应接触面中的一个或两个上。在本专利技术的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造由两个器件和位于其间的焊料构成的稳固的夹层配置的方法，包括以下步骤：/n(1)提供两个分别具有至少一个接触面的器件和一个自由的焊料预形体，/n(2)通过使所述器件(i)各自的一个接触面或者(ii)各自唯一的接触面或者(iii)其中一个器件的接触面中的一个以及另一器件的唯一接触面与所述自由焊料预形体的接触面发生接触，制造由所述器件和布置在这些器件之间且尚未连接的焊料预形体构成的夹层配置，以及/n(3)在形成稳固的夹层配置的情况下，在比焊料预形体的焊料金属的以℃表示的熔化温度低10至40％的温度下对在步骤(2)中制造的夹层配置进行热压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171213 EP 17207044.31.一种制造由两个器件和位于其间的焊料构成的稳固的夹层配置的方法，包括以下步骤：
(1)提供两个分别具有至少一个接触面的器件和一个自由的焊料预形体，
(2)通过使所述器件(i)各自的一个接触面或者(ii)各自唯一的接触面或者(iii)其中一个器件的接触面中的一个以及另一器件的唯一接触面与所述自由焊料预形体的接触面发生接触，制造由所述器件和布置在这些器件之间且尚未连接的焊料预形体构成的夹层配置，以及
(3)在形成稳固的夹层配置的情况下，在比焊料预形体的焊料金属的以℃表示的熔化温度低10至40％的温度下对在步骤(2)中制造的夹层配置进行热压。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个器件中的每一个均选自由衬底、有源器件和无源器件组成的群组。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述自由的焊料预形体为焊料金属膜、焊料金属带或者焊料金属薄片。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述自由的焊料预...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·沙福尔，W·施米特，
申请(专利权)人：贺利氏德国有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE