在衬底表面上产生电功能层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在衬底（１０）的表面上产生电功能层（１９）的方法，在该衬底（１０）上涂覆至少一个电子器件（１５）、尤其是半导体芯片。如下来构成电功能层（１９）：由导电材料制成的以粉末状存在的粒子选择性地被吹到衬底（１０）的表面上，以致这些粒子在撞击到衬底（１０）上时构成紧密的和牢固粘附的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于，在该衬 底上布置了至少一个器件、尤其是半导体芯片。在制造电子模块时的出发点是具有衬底的半成品，在该衬底上涂覆了具有金属面或者接触面的结构化的金属层。在有些接触面上分别 涂覆了一个或多个器件，例如涂覆了半导体芯片或者无源器件。所述一个或多个器件经过粘合剂(通常是焊料)与相应的接触面相连接。 只要器件之一具有背面接触，即具有朝向衬底的接触，就通过粘合剂 不仅制造了到相应接触面的机械连接，而且也制造了到相应接触面的 电连接。为了进行电接触，有些器件在其背向衬底的表面上分别具有多个 接触面。通常在使用接合线的情况下，实现在接触面相互之间的电连 接和/或金属层的接触面之一。可替换地，通过所谓的平面连接技术可能制造器件的接触面之间 的电连接和/或金属层的接触面，其中首先利用绝缘层、例如利用由绝 缘材料制成的塑料薄膜来覆盖半成品的表面。在接触面的位置上，开 口被插入到绝缘层中，以便显露接触面。随后通过用于产生薄的接触 层的溅射、气相淀积和其它方法，薄的金属层整个面积地被涂覆到绝缘层及其所插入的开口上。溅射层例如包括约50nm厚的钛层和约1 , 厚的铜层。其它的通常由绝缘材料制成的光敏薄膜(所谓的光薄膜 (Fotofolie))被涂覆到该溅射层上。光薄膜的厚度在20nm到200 之间并且在另一步骤中按照所希望的导电结构被曝光和被显影。通常借助利用其将导电结构的布局转移到光薄膜上的掩膜来实现 曝光。在此，通过掩膜遮蔽光薄膜中的应构造以后的导电结构或者功 能层的那些段。在另一方法步骤中能去除光薄膜中的未被啄光的段， 以致显露位于其下的賊射层，更确切地说显露铜表面。通过将所准备 的半成品浸入电解液池中、尤其是浸入铜电解液池中，由于以电流方 式(galvanisch)增厚而生长了约20nm至200nm厚的铜层。在紧随其 后的称为剥离光薄膜的步骤中，在其上不应构造导电结构的区域上去 除还位于表面上的光薄膜。作为最后的步骤，实现所谓的差分蚀刻，其中整个面积地去除包含钛和铜的溅射层，以致仅仅留下所希望的导 电结构或功能层。如果器件被构造为功率半导体器件，则通常由铜构造导电结构或功能层。必要的层厚位于20pm至500nm的范围中。平面连接技术具有以下优点制成的电子模块的高度与具有常规 线的电子模块相比明显更小。可是，由于多个必要的方法步骤，该连 接技术与提高的成本相联系。因而，本专利技术的任务是，说明一种用于在村底表面上产生电功能 层的方法，该方法实现了可靠的电触点接通并同时成本有利地被采用。通过独立权利要求的特征来解决该任务。由从属权利要求得出了 有利的实施形式。在根据本专利技术的用于中，在该 衬底上涂覆了至少一个电子器件、尤其是半导体芯片，如下来构成电 功能层以粉末状存在的由导电材料制成的粒子选择性地被吹到衬底 表面上，以致这些粒子在撞击到衬底上时构成紧密的和牢固粘附的层。根据本专利技术的方法具有可以成本有利地和快速地平面制造电连接 的优点。由此，在利用根据本专利技术的方法制造的电子模块中得到了仅 微小的安装高度。与热的火焰喷涂相比，能产生高度紧密的层。功能 层具有高的导电性以及高的导热性。功能层是耐磨的和有高硬度的， 其中在制造期间仅微小的热量输入到衬底中。由于在高于每分钟100nm 的范围中的非常高的可能的涂覆速率，在制造电功能层时的处理时间 能被降低到数分钟的范围中。为了涂覆以粉末状存在的粒子，粒子被注入到已加热的和加速到 超音速、优选地加速到300m/s至1200 m/s之间的速度范围的工艺气 体(Prozessgas)中。优选地通过工艺气体在喷嘴中的扩张来将工艺 气体加速到超音速。优选地由金属、尤其是由铜、钛、银、镍及其混合物来构造输送 给工艺气体的粒子。在此，如果粒子作为纳米粒子被输送给工艺气体， 则是特别优选的。按照冷气体喷涂的原理来产生电功能层。冷气体喷涂是一种涂层 方法，其中粉末式的涂层材料以非常高的速度被涂覆到衬底上。为此， 加热到数100°C的工艺气体通过在拉瓦尔喷嘴中的扩张被加速到超音速。随后，粉末粒子被注入到气体喷射流中。在此，所注入的粒子被加速到如此高的速度，以致这些粒子无需事先熔接或者熔化地在撞击到衬底上时构成紧密的和牢固粘附的层。撞击时刻的动能在此通常不足于完全熔化粒子。根据一种实施形式，电功能层整个面积地被涂覆到衬底表面上。由此可以产生整个面积的或者也仅部分的遮蔽，以改善EMC特性。电功能层也可以选择性地被涂覆到衬底表面上，以构造导线组结构(Leiterzugstruktur)。此外，为了局部改善散热还可以规定，在制造电功能层时产生不同厚度的段。在此，导电层越厚，散热则越好。根据本专利技术的方法允许在制造电功能层时在衬底表面上构造无源器件。这例如会是曲折形(Maeander)结构的电阻或者是电容(电荷存储器)。此外，还可以设想产生具有不同部件拓朴的三维结构。功能层可以由多个由不同的材料或者由相同的材料制成的层来构成。原理上，在电功能层中可实现任意的层厚。功能层的厚度优选地在20nm到5mm之间。适宜地，在涂覆电功能层之前，牺牲层被涂覆到村底表面上。牺牲层防止位于衬底上的器件由于以高动能进行撞击的粒子而被损坏。为了产生牺牲层，通过用于产生薄的接触层的溅射、气相淀积或PVB工艺来产生薄的金属层。只要溅射层的厚度(通常在l]Lim的范围中)不足于吸收动能，就可以规定通过电流沉积来增厚'减射层。然后所产生的牺牲层适宜地具有l|Lim至50nm的厚度。优选地在使用结构化的掩膜的情况下来将粒子涂覆到衬底表面上。在撞击时吸收粒子动能的高弹性材料可以被用作掩膜的材料。可替换地，在粒子撞击时改变形状的软材料可以被用作掩膜的材料。例如，导致粒子不良地粘附在掩膜上的聚合物可以被用作掩膜的材料。此外，还可以采用在冷气体喷涂时断裂的多孔的或脆性的材料作为掩膜的材料。例如由陶瓷坯泥构造这种材料。具有表面涂层的预成型的金属掩膜也可以被用作为掩膜，其中表面涂层防止粒子粘附在表面上。表面涂层构造了一种"不粘涂层，，。最后，具有由硅树脂制成的表面的结构化的光薄膜可以被用作掩膜。6具有至少一个器件的衬底表面适宜地配备有电功能层被涂覆到其上的绝缘层。在一种实施形式中，由有机的或者无机的绝缘材料构成绝缘层，尤其是由塑料、由玻璃或者由陶瓷构成绝缘层。根据本专利技术的电子模块包括在其上涂覆了至少一个电子器件、尤其是半导体芯片的衬底和包括导电的功能层。按照所说明的方法构造该导电的功能层。以下借助附图中的实施例详细阐述本专利技术。唯一的附图以示意图示出了根据本专利技术方法所制造的电子模块的截面图。在衬底10的上侧上构造了例如由铜制成的金属层11。例如可以由陶瓷、印刷电路板材料(PCB-印刷电路板(Printed Circuit Board))或柔性带来构成衬底10。金属层11具有多个接触面13、 14,其中在本实施例中仅仅示出了两个接触面。在衬底IO的与上侧相对的下侧上，同样构造了在其上可以例如布置散热器的金属层12。为此目的示例性地整个面积地构造并且同样由铜来构成金属层12。通过例如焊膏的粘合剂16，器件15 (例如功率半导体器件)被涂覆到接触面14上，该器件15在其背向衬底的上侧上示例性地具有接触面22。所说明的装置(以下也称为本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在衬底（１０）的表面上产生电功能层（１９）的方法，在该衬底（１０）上涂覆至少一个电子器件（１５）、尤其是半导体芯片，其中，如下来构成所述电功能层（１９）：以粉末状存在的由导电材料制成的粒子选择性地被吹到衬底（１０）的表面上，以致所述粒子在撞击到衬底（１０）上时构成紧密的和牢固粘附的层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K韦德纳，R温克，JC霍尔斯特，JD詹森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]