电气元件和/或电子元件的连接装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种连接装置(100、200、300、400)，包括至少一个电气元件和/或电子元件(1)。所述至少一个电气元件和/或电子元件(10)具有至少一个连接面(11)，所述连接面借助于连接层(20)以材料连接的方式与接合配对件(40)连接。所述连接层(20)例如可以是在形成材料连接的条件下将接合配对件连接的粘接、钎焊、熔焊、烧结连接部或者其它已知的连接部。此外，以材料连接的方式与所述连接层(20)邻接地设有加强层(30’)。所述加强层(30’)具有比所述连接层(20)更高的弹性模量。因此，如果所述加强层(30’)通过外边界和内边界(36、35)被设计成框架状并且至少以它的外边界(36)包围所述至少一个电气元件和/或电子元件(10)的连接面(11)，则得到特别大的保护作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电气元件和/或电子元件的连接装置
本专利技术涉及一种按照独立权利要求的前序部分所述的至少一个电气元件和/或 电子元件与接合配对件的连接装置、一种用于形成该连接装置的复合元件和方法。
技术介绍
在许多
中，在电路装置内使用电子元件，比如集成电路（1C)、晶体管或者 二极管。在这里，各种各样的电子元件固定在基础部件，例如基板或者类似物上。电子元件 的固定例如通过连接层（比如粘接层、钎焊层或者烧结层）实现。但是，由于室温、接合温 度及工作温度之间的差异、连接层的刚度以及例如为1C与基板的极其不同的膨胀系数，在 电子元件中会产生非常高的机械应力或者热机械应力。因此，例如特别是在受到热负荷时 会在电子元件上发生所谓的贝壳破裂，其中，电子元件的表面的部分区域被破开。这会导 致这种电子组件具有非常短的使用寿命。 为了减少在电子元件内的机械应力的产生，已知的是，在固定的电子元件的区域 周围在基板表面中引入圆形凹部，所谓的凹痕。通过圆形凹部，基板在该区域变得更有弹 性，从而由于基板、连接层及电子元件的不同膨胀系数而引起的机械应力在基板被圆形凹 部包围的区域中就可以消除。引入凹痕是用于提供基板的额外的制造步骤。 由公开文献US 2010/0187678A1公开了半导体芯片在金属基板上的一种设置。在 这里，半导体芯片通过在低压下使银膏烧结而固定在金属基板上。此外，半导体芯片还具有 将半导体芯片与接触部位连接的压焊连接部。这样描述的装置（连同压焊连接部）从外部 被完全地涂上金属氧化膜（Sn0、A10)。以这种方式经过涂覆的装置另外还被聚合物材料包 封。金属氧化物涂层使半导体芯片的应力减小。这种涂层是昂贵的，因为它必须被涂覆在 整个装置上。此外，在作为空间结构的装置上施加涂层是非常复杂的且困难的。此外，只能 使用与装置相邻的区域在进行这种涂覆之前可以移除的那些方法。
技术实现思路
优点 本专利技术的目的在于，以如下方式形成一种电气元件和/或电子元件的连接装置： 该元件，特别是半导体芯片可以在运行中耐温度变化地被特别是应用在机动车辆的电路装 置内。 此外，本专利技术的目的还在于，提出一种用于形成这种连接装置的方法。 这些目的是通过根据独立权利要求的特征部分所述的一种至少一个电气元件和/ 或电子元件的连接装置、一种用于形成该连接装置的复合元件以及一种用于制造该连接装 置的方法得以实现。 连接装置包括至少一个电气元件和/或电子元件。所述至少一个电气元件和/或 电子元件具有至少一个连接面，该连接面借助于连接层以材料连接的方式与接合配对件连 接。连接层例如可以是粘接连接部、钎焊连接部、烙焊连接部、烧结连接部或者在形成材料 连接的条件下将接合配对件相连接的其它已知的连接部。 根据本专利技术的连接装置的特征是，以材料连接的方式与连接层邻接地设有加强 层。加强层为此具有比连接层更高的弹性模量。以这种方式，可以有利地预防在连接层内 形成裂缝，该现象否则在已知的连接装置中由于机械应力和/或热机械应力，特别是在由 运行决定的温度变化下会发生。该作用是由具有高弹性模量的材料可以给材料变形带来高 的阻力而引起。因此，加强层防止连接层或者与连接层连接的所述至少一个电气元件和/ 或电子元件发生超临界膨胀。因此，如果加强层通过外边界和内边界被设计成框架状并且 至少以它的外边界包围所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面，则可得到一种特 别好的保护作用。 框架状在这里特别是指：加强层通过它的外边界和/或它的内边界具有至少是在 一个平面内，特别是在与所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面基本平行的平面 内封闭地环绕的走向。外边界和/或内边界优选与连接面的外部轮廓基本平行地延伸。除 了方形或者矩形的基面之外，连接面也可以具有圆形、椭圆形或者其它类型的基面。特别有 利的是，加强层被实施为无间断的。以这种方式，通过连接层可以阻止所述至少一个电气元 件和/或电子元件、连接层以及接合配对件（例如为支承基板）发生本身不同的膨胀。加 强层通过框架状构造像可以吸收力的硬带一样起作用，但同时不允许发生变形。 通过在从属权利要求中列举的措施，可以对根据本专利技术的连接装置进行有利的改 进和改动。 根据本专利技术的连接装置的一种有利的实施方式规定，连接层具有一个表面区域， 该表面区域延伸超出所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面。有利地，加强层在 该表面区域中设置在连接层上。特别有利的是，设置在该表面区域上的加强层以它的内边 界至少延伸至所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面。此外还有利的是，在该装 置中，加强层至少部分被设计成，使得加强层还至少在最小高度上包围所述至少一个电气 元件和/或电子元件的壳体。 总的来说，因此，极其有效地防止所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接 面和壳体两者的遭受危险的边缘区域例如由于由运行决定的温度变化而引起而发生裂缝 形成和/或裂缝扩展。 在根据本专利技术的连接装置的一种替代或者改进实施方式中，加强层以它的内边界 限定连接层的侧向延伸长度。在这里，加强层的内边界在连接层的层厚上至少部分地或者 优选完全地包围连接层。在连接层的层厚上的部分限定例如可以以如下方式实施：加强层 与连接层邻接地设置在接合配对件上并且在层厚方面被实施为比连接层更小。此外，加强 层可以至少部分地在空间上集成地设置在连接层内。在这里，例如，加强层的朝向所述至少 一个电气元件和/或电子元件的连接面的一侧和/或加强层的朝向接合配对件的一侧至少 部分，优选完全被连接层覆盖。 总的来说，因此得到与设置在连接层上的加强层相结合的另一种用来极其有效地 防止所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面和壳体两者的遭受危险的边缘区域 发生裂缝形成和/或裂缝扩展的改进可能方案。 根据本专利技术的连接装置的一种有利改进方案规定，加强层的内边界至少部分（优 选完全地）延伸至所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面内。在这种情况下，力口 强层的朝向所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面的一侧和连接面本身具有重 叠的表面区域。特别有利的是，连接面在重叠区域中与加强层以材料连接的方式连接。以 这种方式，所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面的边缘区域直接固定在加强层 上，从而该元件的膨胀能力总地被限制为加强层的小的膨胀能力。因此，在最大程度上降低 了在元件内的裂缝形成和扩展的风险。 加强层优选要根据所选的连接层进行选取。这样，例如要注意，在连接层与加强层 之间以及优选也在所述至少一个电气元件和/或电子元件的连接面和/或接合配对件之间 能够以材料连接的方式形成连接。因此，通过加强层例如可以吸收由于所述至少一个电气 元件和/或电子元件、连接层及接合配对件的不同膨胀特性引起的机械应力和/或热机械 应力。对此，还要注意，加强层具有比连接层更大的弹性模量。 根据本专利技术的连接装置的一种有利改进方案规定一种加强层，该加强层至少包含 一种金属间相。金属间相具有大的共价键合份额。这产生大的弹性模量和高的熔化温度或 者说分解温度，例如大于250°c，尤其是300°C以上。这在连接装置在所述至少一个电气元 件和/或电本文档来自技高网...

【技术保护点】
至少一个电气元件和/或电子元件(10)、特别是半导体芯片与例如为电路载体的接合配对件(40)的连接装置(100、200、300、400)，其中，所述至少一个电气元件和/或电子元件(10)具有至少一个连接面(11)，所述连接面借助于连接层(20)以材料连接的方式与所述接合配对件(40)连接，其特征在于，设有加强层(30’)，所述加强层以材料连接的方式与所述连接层(20)邻接，以防止在所述连接层(20)内由于热应力和/或热机械应力而形成裂缝，所述加强层具有比所述连接层(20)更高的弹性模量，其中，所述加强层(30’)通过外边界(36)和内边界(35)被设计成框架状并且至少以它的外边界(36)包围所述至少一个电气元件和/或电子元件(10)的连接面(11)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.09 DE 102012201935.91. 至少一个电气元件和/或电子元件（10)、特别是半导体芯片与例如为电路载体的接 合配对件（40)的连接装置（100、200、300、400)，其中，所述至少一个电气元件和/或电子元 件（10)具有至少一个连接面（11)，所述连接面借助于连接层（20)以材料连接的方式与所 述接合配对件（40)连接， 其特征在于，设有加强层（30'），所述加强层以材料连接的方式与所述连接层（20)邻 接，以防止在所述连接层（20)内由于热应力和/或热机械应力而形成裂缝，所述加强层具 有比所述连接层（20)更高的弹性模量，其中，所述加强层（30'）通过外边界（36)和内边界 (35)被设计成框架状并且至少以它的外边界（36)包围所述至少一个电气元件和/或电子 元件（10)的连接面（11)。2. 如权利要求1所述的连接装置（100、200、300、400)， 其特征在于，所述加强层（30'）的内边界（35)延伸至所述至少一个电气元件和/或电 子元件（10)的连接面（11)内。3. 如权利要求1或2中任一项所述的连接装置， 其特征在于，所述连接层（20)具有一个表面区域（21)，该表面区域延伸超出所述至少 一个电气元件和/或电子元件（10)的连接面（11)，其中，所述加强层（30'）在该表面区域 (21)中设置在所述连接层（20)上和/或所述加强层（20)以它的内边界（35)限定所述连 接层（20)的侧向的面延伸范围。4. 如前述权利要求中任一项所述的连接装置（100、200、300、400)， 其特征在于，所述加强层（30'）包含至少一种金属间相。5. 如前述权利要求中任一项所述的连接装置（100、200、300、400)， 其特征在于，所述连接层（20)包含至少一种金属并且所述加强层（30'）由钎焊材料 (30)构成，特别是由锡基、铋基、锌基、镓基或者铝基的钎焊材料构成，其中，在对所述连接 层（20)和/或所述钎焊材料（30)进行热处理之后，所述加强层（30'）包含至少一种金属 间相或者由至少一种金属间相构成。6. 如前述权利要求中任一项所述的连接装置（100、200、300、400)， 其特征在于，所述连接层（20)是特别是含有锡、银、铜、锌、铋、镓和/或铝的金属层。7. 如前述权利要求中任一项所述的连接装置（100、200、300、400)， 其特征在于，所述连接层（20)是特别是由银构成的烧结层。8. 特别是用于形成如前述权利要求中任一项所述的连接装置（100、200、300、400)的 复合元件，所述复合元件包括含有至少一种金属的连接层（20)和与所述连接层（20)邻接 设置的钎焊层（30)， 其特征在于，所述钎焊层（30)通过外边界（36)和内边界（35)被实施为框架状并且设 置在所述连接层（20...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·弗吕，A·菲克斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE