用于将绝缘衬底焊接在载体上的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于借助预先给定的焊料(4)将绝缘衬底(2)焊接在载体(3)的衬底安装部段(32)上的方法，其中绝缘衬底(2)具有介电的绝缘载体(20)，上侧(2t)以及与上侧(2t)对置的下侧(2b)。在该方法中根据标准选择绝缘衬底(2)，该标准由此推断，即当绝缘衬底(2)具有焊料(4)的固相线温度时，绝缘衬底(2)具有正的不均匀度(UE2)。在绝缘衬底(2)的下侧(2b)处将所选择的绝缘衬底(2)与衬底安装部段(32)焊接在一起，使得固化的焊料(4)在焊接之后贯穿地从绝缘衬底(2)的下侧(2b)延伸到衬底安装部段(32)；在焊接之前或之后，在绝缘衬底(2)的上侧(2t)装配至少一个半导体芯片(1)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于将绝缘衬底焊接在载体上的方法。
技术介绍
绝缘衬底通常用作用于电路的电路载体并且例如为了制造功率半导体模块而借助于大面积的焊接连接被焊接在载体上。一般地，绝缘衬底由两个或多个组成部分接合而成。取决于所涉及的接合过程以及(通常是有不同的)组成部分的热延展系数，电路载体能够具有很难事先预测的温度相关的曲率。被相同地构造的两个衬底，当它们假定根据相同的制造方法以相同的过程参数被制造并且因此应该展现实质上相同的温度相关的曲率特性，然而其自身在之后也能够展现出不同的温度相关的曲率特性。不能预测的温度相关的曲率特性引起，为了将绝缘衬底焊接在载体上而使用的焊料的厚度以及焊料的厚度分布也是不能预测的。这例如可以导致该焊料在电路载体与功率半导体芯片装配在一起的区域中具有局部的增大的厚度。因此导致在绝缘衬底和载体之间的局部的热过渡电阻，当在功率半导体芯片中升高的工作热量经由绝缘衬底和焊料被输送到载体时，这是不利的。一旦具有十分不均匀的厚度分布的焊料层被视作对于特定的结构不利时，则在焊料层的制造之后需要伦琴射线技术的检查，其往往与较大的耗费相关。当在检查中确定了待均匀的厚度分布的焊料层，需放弃与载体、与绝缘衬底以及(如存在)与绝缘衬底装配在一起的电子组件或对它们进行耗费的再加工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于将绝缘衬底焊接在载体上的方法，相比较现有技术的方法，该方法能够减少由于产生的焊料层的不均匀的厚度分布而导致的次品。该目的通过一种用于将绝缘衬底焊接在载体的衬底安装部段上的方法来实现。本专利技术的实施方式和变型是从属权利要求的内容。本专利技术的一个方面涉及用于借助预先给定的焊料将绝缘衬底焊接在载体的衬底安装部段上的方法。绝缘衬底具有介电的绝缘载体，上侧以及与上侧对置的下侧。在该方法中根据标准选择绝缘衬底，该标准由此推断，即当绝缘衬底具有焊料的固相线温度时，绝缘衬底具有正的不均匀度(Unebenheit)。在绝缘衬底的下侧处将所选择的绝缘衬底与衬底安装部段焊接在一起，使得固化的焊料在焊接之后贯穿地从绝缘衬底的下侧延伸到衬底安装部段；在焊接之前或之后，在绝缘衬底的上侧装配至少一个半导体芯片。附图说明本专利技术在下文中根据实施例并结合附图被进一步描述。在附图中的示图并不一定是按照比例尺绘制的。在附图中示出：图1示出了载体和焊接在载体上的绝缘衬底的截面图，该绝缘衬底具有负的不均匀度。图2示出了载体的具有衬底安装部段的侧面的俯视图。图3示出了载体、绝缘衬底以及处在它们之间的焊料在焊接之前的截面图。图4示出了载体、绝缘衬底以及使该载体和绝缘衬底材料配合地连接的焊料的截面图。图5示出了具有两条曲线的图表，其示出了在温度循环的过程中，对于焊接适用的以及对于焊接不适用的绝缘衬底各自的不均匀度。图6示出绝缘衬底的截面图，其具有负的不均匀度并且被挑出。具体实施方式图1示出了载体3和焊接在载体上的绝缘衬底2的截面图。载体3例如可以具有平坦的或近似平坦的平面的设计。载体3具有带有衬底安装部段32的上侧3t，在其上稍后焊接有绝缘衬底2.载体3的厚度例如能够处于2mm至5mm的区域中更小或更大的值也是可能的。载体3例如可以由金属构成，或由金属-基质-复合材料(MMC-Material)。对于由金属制成的载体3来说适合的材料例如是铜、铜合金、铝或铝合金。同样载体3例如能够具有由铜、铜合金、铝或铝合金或其他材料制成的载体层。载体层为了更好的焊接性被设置有薄的涂层，其形成衬底安装部段32的背向载体层的侧面。对于为了更好的焊接性设置的涂层所适合的材料例如是镍、银、金和铂。这样的涂层的设置能够在载体层上借助电离、借助喷溅或借助气相沉积来实现。绝缘衬底2包括介电的绝缘载体20，其被构造成平的薄板并且具有上部的主表面以及与其相对置的下部的主表面。在绝缘载体20的上部的主表面上安装有上部金属化层21，其选择性的用于构成导体轨道和/或导体面。此外在绝缘载体20的下部的主表面上，可选的设置有下部金属化层22，其为非结构化的或也可选的能够是结构化的。上部金属化层21的背向绝缘载体20的侧面形成绝缘衬底2的上侧2t。如果存在下部金属化层22，其背向绝缘载体20的侧面形成绝缘衬底2的下侧2b。通常上侧2t表示为绝缘衬底2的装配侧(也就是说其已经装配有一个或多个电子组件和/或待装配有一个或多个电子组件)，绝缘衬底2的下侧2b与上侧2t对置。金属化层21和22与绝缘载体20固定的并且材料配合的连接。特别是上部金属化层21能够通过其共同的朝向绝缘载体20的侧面与绝缘载体20固定的并且材料配合的连接。相应的，下部金属化层22也能够通过其共同的朝向绝缘载体20的侧面与绝缘载体20固定的并且材料配合的连接。绝缘载体20是电绝缘的，其例如可以由陶瓷材料制成，例如氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)或氧化铍(BeO)。上部金属化层21和下部金属化层22例如能够由铜、铜合金、铝或铝合金制成。根据一个实例绝缘衬底2例如能够是DCB-衬底(DCB＝directcopperbonded，直接铜键合)，其中通过表面氧化的、预先制成的铜薄膜通过DCB过程与陶瓷的绝缘载体20(例如氧化铝)连接，来制造上部金属化层21和下部金属化层22(如存在)。图1示出了在起始温度T0，例如在室温下(20℃)的载体3和绝缘衬底2。在起始温度T0下绝缘载体20具有负的不均匀度UE2(T0)。在这种意义下，当绝缘载体20在其下侧2b处(如在图1中示出的)凹陷地弯曲时，绝缘载体20的不均匀度UE2为负。如果存在下部金属化层22，由此绝缘衬底2的下侧2b通过下部金属化层22的背向绝缘载体20的侧面给出。如果不存在下部金属化层22，下侧2b通过绝缘载体20的背向上部金属化层21的侧面给出。如果绝缘衬底2在另一种情况下在其下侧2b凸起地弯曲，那么其不均匀度UE2为正。不管绝缘衬底2不均匀度UE2为正还是为负，不均匀度UE2的值通过在两个平行的平面E1和E2之间的尽可能小的间距给出，在其之间下侧2b能够不仅紧贴着平面E1也紧贴着平面E2延伸，而不与平面E1与平面E2中的一个相交。如图1同样可以获得的是，例如在本专利技术的所有其他的实施方式中，载体3能够在衬底安装部段32的区域中凹陷地弯曲。图2示出了载体的包括预先给定的衬底安装部段32的上侧3t的俯视图。衬底安装部段32的位置由点状线表示。衬底安装部段32例如能够具有最少为6cm2的面A32。为了将绝缘衬底2焊接在衬底安装部段32上，要使用焊料4，其在图3中示出。焊料4能够被构造成软焊料并且具有小于450℃的液相线温度TL。为了焊接，将焊料4引入绝缘衬底2的下侧2b和衬底安装部段32之间。例如该焊料4能够作为焊膏涂覆在衬底安装部段32上或绝缘衬底2的下侧2b上。同样的焊料能够构造成预制的焊板(预成型焊料)，其敷设在衬底安装部段32上。基本上，能够以任意的焊接技术实现焊接。例如焊接能够由负压(也就是相较于大气压力来说下降的压力)实现，例如在小于400hPa的绝对压力下，以避免形成空穴。在任何情况下，焊料4为了焊接加热到超出其液相线温度TL，从而使其熔化。在液态的焊料4下，绝缘衬底2通过其自身的重量和/或微小的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助预先给定的焊料(4)将绝缘衬底(2)焊接在载体(3)的衬底安装部段(32)上的方法，其中所述绝缘衬底(2)具有介电的绝缘载体(20)，上侧(2t)以及与所述上侧(2t)对置的下侧(2b)，并且其中所述方法包括：根据标准选择绝缘衬底(2)，所述标准由当所述绝缘衬底(2)具有所述焊料(4)的固相线温度时，所述绝缘衬底(2)具有正的不均匀度(UE2)来推断；在所述绝缘衬底(2)的所述下侧(2b)处将所选择的绝缘衬底(2)与所述衬底安装部段(32)焊接在一起，使得固化的所述焊料(4)在焊接之后贯穿地从所述绝缘衬底(2)的所述下侧(2b)延伸到所述衬底安装部段(32)；在所述焊接之前或之后，在所述绝缘衬底(2)的所述上侧(2t)装配至少一个半导体芯片(1)。

【技术特征摘要】
2015.08.31 DE 102015114521.91.一种用于借助预先给定的焊料(4)将绝缘衬底(2)焊接在载体(3)的衬底安装部段(32)上的方法，其中所述绝缘衬底(2)具有介电的绝缘载体(20)，上侧(2t)以及与所述上侧(2t)对置的下侧(2b)，并且其中所述方法包括：根据标准选择绝缘衬底(2)，所述标准由当所述绝缘衬底(2)具有所述焊料(4)的固相线温度时，所述绝缘衬底(2)具有正的不均匀度(UE2)来推断；在所述绝缘衬底(2)的所述下侧(2b)处将所选择的绝缘衬底(2)与所述衬底安装部段(32)焊接在一起，使得固化的所述焊料(4)在焊接之后贯穿地从所述绝缘衬底(2)的所述下侧(2b)延伸到所述衬底安装部段(32)；在所述焊接之前或之后，在所述绝缘衬底(2)的所述上侧(2t)装配至少一个半导体芯片(1)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述标准在于，当所选择的绝缘衬底(2)从小于所述焊料(4)的所述固相线温度(TS)的起始温度(T0)开始加热到高于所述焊料(4)的液相线温度(TL)的预先给定的最大温度(TMAX)并且在之后被冷却，使得所选择的绝缘衬底(2)再次达到所述焊料(4)的所述固相线温度(TS)时，所选择的绝缘衬底(2)在再次达到所述焊料(4)的所述固相线温度(TS)的情况下具有正的不均匀度(UE2)。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述标准在于，所选择的绝缘衬底(2)从相同生产批次中的绝缘衬底中选择，假设包括N个样本-绝缘衬底的样本从用于N个样本-绝缘衬底中的每一个样本-绝缘衬底的生产批次中被确定，当样本-绝缘衬底从小于所述焊料(4)的所述固相线温度(TS)的起始温度(T0)开始加热到高于所述焊料(4)的液相线温度(TL)的预先给定的最大温度(TMAX)并且在之后被冷却，使得所选择的绝缘衬底(2)再次达到所述焊料(4)的所述固相线温度(TS)时，样本-绝缘衬底在再次达到所述焊料(4)的所述固相线温度(TS)的情况下具有正的不均匀度(UE2)。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中在再次达到所述焊料(4)的所述固相线温度(TS)的情况下，所述绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·兰贝尔里维埃，JL·德波尔德，M·哈勒尔，N·A·扎纳特拉，V·瓦托罗梅，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE