一种特别用于热接合微机电部件的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种特别用于在处理腔(8)中热接合微机电部件(2、3)的装置，包括用于支撑至少一个所述待接合部件(2、3)的底部支撑板(11)，以及用于将压力施加至所述待接合部件(2、3)的相对于至少一个第一部件(2)的至少一个第二部件(3)上的压紧装置(15)。压紧装置(15)设置有可膨胀膜(19)，所述可膨胀膜(19)设置为与所述至少一个第二部件(3)接触。流体压力，特别是气压，能够在其背离所述待接合部件(2、3)的一侧施加至所述膜(19)上。

A device used especially for thermal bonding of micro electromechanical components

The invention relates to a processing chamber (8) used in thermal bonding micro electromechanical components (2, 3) of the device, including support for at least one of the parts to be joined (2, 3) at the bottom of the support plate (11), and for applying pressure to the oncoming parts (2 3) with respect to at least a first part (2) at least one of the second parts (3) of the clamping device (15). A compression device (15) is provided with an expandable membrane (19) that is set to contact the at least one second member (3) (19). Fluid pressure, especially air pressure, can be applied to the membrane (19) at one side of the component to which it is to be joined (2, 3).

【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特别用于热接合微机电部件的装置，包括一种用于将待接合的部件彼此挤压的压紧装置。
技术介绍
在半导体技术中，可以使用不同的方法将微机电部件，例如，如芯片或管芯，分别地，晶片，LED等，或由其组成的部件，连接到载体。在该连接中，功率模块的安装技术必须满足关于开关速度，传导损耗，开关损耗以及温度电阻的日益增长的需求，不仅因为分别由硅或经常使用的半导体材料碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)制成的半导体的持续进一步发展，还因为新的应用领域和复杂的形貌。功率半导体通常应用在具有结构化铜或铝的载体基板上。该基板可以是IMS(绝缘金属基板)，或使用具有氧化铝或氮化铝的内陶瓷层的基板，其被称为DCB(直接铜键)，DAB(直接铝键)或AMB(有源金属钎焊)基板。在这些情况下，通常通过焊接来形成平面芯片连接。对于高抗压连接，使用更近期的接合技术，诸如Ag烧结或扩散焊接，也称为TLPB(瞬态液相接合)或TLPS(瞬态液相焊接)。所有这些已知的接合方法都需要在待接合的部件上施加压力，其压力必须在接合操作期间保持一段预定的时间，这取决于过程，例如在30MPa，Ag烧结中几秒钟。在实践中已知的装备中，其通常包括具有作为待接合部件支撑件的加热板和可垂直移动的压力机或焊接头的真空室，通过焊接头使用平面压板施加压力。用于实际目的，为了能够实现不同芯片高度的大致均匀接触，硅胶垫分别使用在焊接头或压板上，以便在接合期间将操作压力施加在半导体结构上。不利的是，即使相对软的硅胶垫也不能保证高度不同的部件上压力均匀分布。只有最高或较高的芯片，相对地，能够被相应地挤压，而较低的芯片不能经受所需的接触压力。这同样适用于不均匀的芯片，其被充分挤压在部分区域。因此，即使使用带硅胶垫的压板，对于高-电阻连接而言，接合质量也是有问题的。对于不同高度的半导体部件的高-电阻连接，可以选择单芯片连接，然而，这会导致长的总处理时间以及相应地高成本。本专利技术公开的技术问题因此，本专利技术的一个目的是提供一种特别用于热接合微机电部件的装置，其中即使用于相对于部件具有不同的接近距离的压紧装置，也可以确保将压紧装置的均匀压力施加到待接合的部件上，这样确保了可重复的，高接合质量，即使同时用于多个不同的待接合部件。技术方案通过一种特别用于热接合微机电部件的装置实现上述目的，所述装置包括处理腔，该处理腔具有用于接收待接合部件的至少一个第一部件的较低的支撑板和用于沿至少一个第一部件的方向向待接合部件的至少一个第二部件施加压力的压紧装置。根据本专利技术，压紧装置形成有设置用于接触至少一个第二部件的可膨胀膜，其中，可以在其背离待接合部件的侧面将流体压力，特别是气压，施加到所述膜上。有益效果本专利技术装置的优点是允许几个形貌和高度不同的待接合微机电部件同时以高接合质量接合至载体。通过可膨胀膜施加至部件，尤其是芯片上的压力对所有待压制的芯片来说都是一样的，因为膜适用于目标表面，即，适用于待压制的部件的形貌，由于膜的膨胀是根据流体压力的，从而使压紧装置的流体压力均匀作用在所有芯片上。有利的是，不同形状的半导体部件的等静压还允许在接合步骤中使用通过热压接来产生高压力连接的接合方法来处理多个这样的半导体部件，例如根据TLPB(瞬时液相键合)工艺或TLPS(瞬时液相焊接)工艺的Ag烧结或平面扩散焊接。由于该膜允许多个不同的半导体部件通过等静压(isostaticpressing)同时接合，所述部件能够被准确定位至他们的最终位置，相对于单芯片方法，例如，还可以有利地在密封大气中，特别是不含氧气，具有高纯度的大气下进行处理。具有可通过流体压力膨胀的膜的压紧装置已经显示为在接合方法方面可普遍适用，即，从传统的平面焊接到扩散焊接和烧结技术，以及关于待接合的部件，例如芯片，例如，其表面可以分别相对于基板或芯片，彼此之间的芯片，芯片载体上的LED等，以及他们的不同形貌，都是高度敏感的。根据本专利技术的压紧装进一步的优点是，焊接头的接触板相对于载有待接合的部件的支撑板的潜在偏移能够通过在流体压力下适应于相应目标表面的膜来补偿。此外,在焊接或扩散焊接期间，例如，在TLPS工艺中，膜的柔韧性允许选择不同厚度的焊接材料，因为高度差通常由膜来补偿。通过可膨胀膜施加压力具有调整膜以适应目标表面的额外的优势，既不会影响待接触部件的位置精确度也不会影响他们表面的灵敏度。来自压紧装置施加到柔性膜的合适的流体介质源的流体优选为气体，其可以是压缩空气或任何其它可以被加压的气体。取决于所选的流体，根据使用的接合技术用它同时冷藏或加热也是可能的。通常，特别是冷却，选择流体而不是气体施加压力至柔性膜，或两者结合。然而，当使用流体施加压力时，相应地必须满足高封闭要求，为的是阻止流体泄露，其可以损坏待接合部件和/或装置。在本专利技术有利的实施例中，该膜是由气密性片材，尤其是橡胶状材料制成。材料的选择取决于相应的接合方法、其通常采用的温度、所需的接触压力以及目标表面的形貌。气密性和高度抗撕裂的片材可以用多种厚度和材料组成商购获得，使得根据本专利技术的压紧装置可以用标准材料以低成本实现。优选地，根据待接合部件的形貌选择膜的厚度和其可膨胀性，从而使得在接触操作条件下膜在部件上施加至少大致相同的接触压力，而不管它们之间存在的高度上的任何差异。在一个特别有利的实施例中，膜可以在压板上延伸，也适用于焊接板或模具，其布置成至少基本上平行于支撑板并且至少与其垂直地可移动，其中可以在膜和压板之间提供压力介质，使得膜朝向待接合的部件膨胀。在该情况下，膜可以通过合适的保持和固定装置，以一种安全、密封的方式，通过其边缘区域依附压板。焊接板的通常构造，例如，设置为在背离接触表面的一侧上具有中心引导杆的质量板，从而仅需要轻微的修改即可体现本专利技术。这允许压力介质通过压板中至少一个合适的孔被供给到压板的接触侧，并且因此供给至附接到其上的膜。与压力介质源的相应连接可以分别通过单独的柔性管和/或压力板或引导杆中的通孔实现。保持和固定装置可以通过任何已知的固定方法实现，采用简单地可释放的连接，如螺钉连接和/或卡扣连接，就由于磨损或改变工艺要求所需的膜更换而言是有利的。由于密封装置设置在压板和膜之间，如果保持和固定装置包括卡圈，卡圈，特别地，围绕膜的周围延伸，并且允许膜被固定至压板和/或插入的密封装置，那么其是有利的。在一个有利的实施例中，进一步可以得出，可以在膜背离待接合的部件的一侧上，特别是在膜的非接触操作状态下，将负压施加到膜上。膜在非接触操作条件下，例如到压板的吸入有利地防止膜由于重力而潜在地下垂，从而接触待接合的部件并且不利地影响它们的定位精度。加热装置可以设置在压力板上方和/或支撑板下方，以便调节相应类型的连接所需的温度。便利地，支撑板本身可以设置为加热板。使用上部加热装置和下部加热装置，可以建立两区域加热，其中可以将加热装置设置为红外(IR)辐射器装置，例如，其可以包括平行卤素管的场。这种IR加热装置具有允许快速加热并且所有元件保持在恒温的优点，从而确保装置中的高温均匀性，并且因此确保部件连接的定性等同性。为了能够实现用于产生通常需要具有还原空气的封闭系统的高应力连接的接合过程，如果处理腔设置为具有密封壳体的真空腔，并且提供至少一个壳体开口以分别用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特别用于在处理腔(8)中热接合微机电部件(2、3)的装置，所述装置采用下部支撑板(11)接收所述待接合部件(2、3)的至少一个第一部件(2)，并且在所述至少一个第一部件(2)的方向上采用压紧装置(15)将压力施加在所述待接合部件(2、3)的至少一个第二部件(3)上，其特征在于，所述压紧装置(15)由可膨胀膜(19)形成，所述可膨胀膜(19)设置用于接触所述至少一个第二部件(3)，其中流体压力，特别是气压，能够在其背离所述待接合的部件(2、3)的一侧施加到所述膜(19)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 DE 102014111634.81.一种特别用于在处理腔(8)中热接合微机电部件(2、3)的装置，所述装置采用下部支撑板(11)接收所述待接合部件(2、3)的至少一个第一部件(2)，并且在所述至少一个第一部件(2)的方向上采用压紧装置(15)将压力施加在所述待接合部件(2、3)的至少一个第二部件(3)上，其特征在于，所述压紧装置(15)由可膨胀膜(19)形成，所述可膨胀膜(19)设置用于接触所述至少一个第二部件(3)，其中流体压力，特别是气压，能够在其背离所述待接合的部件(2、3)的一侧施加到所述膜(19)上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜(19)是由气密性片材组成，特别是橡胶材料。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述膜(19)的厚度及其可膨胀性优选地根据所述待接合部件(2、3)的形貌来选择，从而使得所述膜(19)在接触操作条件下将至少近似相同的接触压力施加至所述部件(2、3)上，而不管他们之间存在的任何高度差。4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述膜(19)在压板(16)上延伸，其设置为至少大体平行于所述支撑板(11)并且至少与所述支撑板(11)垂直地可移动，其中可以在所述膜(19)和压板(16)之间提供压力介质使得所述膜(19)朝向所述待接合的部件(2、3)膨胀。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·兰格洛夫，S·科瓦尔斯基，W·波尔特，R·科赫，
申请(专利权)人：ATV科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE