用于功率电子部件的连接配对件的材料结合连接的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于功率电子部件的连接配对件的材料结合连接的装置。根据本发明专利技术的装置设计有压头，该压头具有弹性缓冲元件并且旨在用于功率电子部件的第一连接配对件与第二连接配对件的材料结合的挤压烧结连接，其中所述压头的弹性缓冲元件由尺寸稳定的框架包围，所述压头的缓冲元件和引导部分在所述尺寸稳定的框架内被引导进行线性移动，使得所述尺寸稳定的框架降低到所述第一连接配对件上，或降低到其中布置有所述第一连接配对件的工件载架上，并且跟着抵靠于所述第一连接配对件或工件载架之后，所述压头与所述弹性缓冲元件一起降低到所述第二连接配对件上，并且所述弹性缓冲元件施加将所述第一连接配对件连接到所述第二连接配对件所需要的压力。

【技术实现步骤摘要】
用于功率电子部件的连接配对件的材料结合连接的装置
本专利技术涉及一种具有压头(pressingram)的装置，该压头具有弹性缓冲元件并且旨在用于功率电子部件、特别是功率半导体模块的连接配对件的材料结合连接、特别是压力烧结连接。
技术介绍
DE102007006706A1公开了一种电路布置结构，该电路布置结构具有基板；具有导电轨道，该导电轨道布置在所述基板的主表面上；具有至少一个半导体部件，所述至少一个半导体部件的第一主表面布置在第一导电轨道上；并且具有导电连接器件，该导电连接器件与半导体部件的第二主表面的至少一个接触表面连接。连接器件在这里设计成复合膜结构的形式，该复合膜结构由至少一个金属膜组成，优选由至少两个金属膜和布置在金属膜之间的绝缘膜组成。DE102005058794A1公开了一种装置以及一种用于将多个芯片形式部件压力烧结连接至基板的导电轨道的循环方法。为了这个目的，该装置具有挤压装置、输送带和用于以保护膜覆盖基板的另一装置。这里的挤压装置适于循环操作，具有压头和可加热的挤压台。输送带能够对压力足够稳定并且布置用以在挤压台上方直接运行。保护膜布置在基板和压头之间，在基板上布置有部件。在循环方法的过程中，以保护膜覆盖基板的上侧面，并且接着启动压力烧结操作。除了烧结例如功率半导体部件的基本上平面的部件外，作为本领域中的标准用于建立压力烧结连接的挤压装置也能够用于烧结平面表面的连接。倾斜的连接的烧结仅在有限的程度上是可能的。这导致了连接元件的几何形状是受限制的。如果存在多个连接配对件，那么这些配对件就必须用已知的烧结压力机相继地进行烧结。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供在引言中提到的类型的装置，该装置也适于任何期望的几何形状的连接，即甚至适于非平面的连接。根据本专利技术，通过具有本专利技术的特征的装置和通过具有本专利技术的特征的这个装置的用途来实现这个目的。还描述了装置的优选实施例。根据本专利技术的装置被设计为具有压头，该压头具有弹性缓冲元件并且旨在用于功率电子部件的第一连接配对件与第二连接配对件的材料结合的挤压烧结连接，其中压头的弹性缓冲元件由尺寸稳定的框架(dimensionallystableframe)包围，压头的缓冲元件和引导部分在尺寸稳定的框架内被引导进行线性移动，使得尺寸稳定的框架降低到第一连接配对件上，或降低到其中布置有第一连接配对件的工件载架上，并且跟着抵靠于第一连接配对件或工件载架之后，压头与弹性缓冲元件一起降低到第二连接配对件上，并且弹性缓冲元件施加将第一连接配对件和第二连接配对件连接所必需的压力。如果在压头和框架之间设置悬挂装置(suspensionarrangement)，则是优选的。框架和压头在这里一起降低。当框架处于抵接状态中时，那么压头能够进一步降低，其中框架借助于悬挂装置被推到第二连接配对件或工件载架上。作为替换，压头可具有降低设备，该降低设备独立于框架起作用。在这种情况下，在压头降低到第二连接配对件上之前，框架降低到第二连接配对件或工件载架上。原则上，在压头的非作用的休息状态中，如果弹性缓冲元件的端表面相对于框架的支承在第一连接配对件上的支承端周界稍微地回缩，则是有利的。这里框架的支承端周界能够具有平滑设计，并且限定平面的支承表面。引导柱元件(guide-columnelement)能够远离框架突出并且穿过压头的引导孔以可移动引导的方式延伸。原则上，如果能够对压头进行加热，则是优选的。如果压头与配合压头元件(matingramelement)组合，则是本领域中的标准实践并且是优选的，配合压头元件可设计成工件载架的形式，在压头和配合压头元件之间布置有功率电子部件，特别是第一连接配对件和第二连接配对件。如果能够对配合压头元件进行加热，则可以是优选的。如果压头和/或配合压头元件能够经受超声能量，则可以是进一步优选的。如果缓冲元件由硅树脂构成并且具有在25与100之间、特别是在50与75之间的邵氏A(ShoreA)硬度，则是特别有利的。如果硅树脂由金属添加剂、特别是铁或铁化合物、特别是铁氧化物稳定，并且能够因此在超过175℃、特别是超过210℃的温度以及在10与40Mpa之间的压力下使用，则是进一步优选的。特别是，缓冲元件与框架元件组合的这个构造使得压力被准流体静力地(quasihydrostatically)引入，这是因为硅树脂在压力下表现出可与粘性流体相比的流动行为。这个在所有表面上的准流体静压力分布导致建立起压力烧结连接，并且不会对所包含的材料具有不利影响。优选地在挤压操作期间，非粘附的塑料膜，特别是PTFE膜布置在缓冲元件和功率电子部件之间，塑料膜具有在25μm与200μm之间、特别是在50μm与100μm之间的厚度。根据本专利技术，装置的用途提供了至少一个基板与冷却本体和/或至少一个功率半导体部件与基板和/或至少一个连接元件与基板或功率半导体部件和/或复合膜结构与功率半导体部件和/或基板的材料结合连接、特别是压力烧结连接。当然，除非排除自身，否则根据本专利技术，在开关器件中以单数提到的特征也可以是以复数形式存在的。不言而喻，本专利技术的各种构造能够单独地或以不相互排他的任何期望的组合来实现，从而实现改进。特别是，上下文中指出和说明的特征不仅能够在所指明的组合中使用，也能够在其它组合中使用或独自地使用，无论它们是否在装置的框架或其用途的框架下被指明，而不会构成与本专利技术的框架的背离点。附图说明本专利技术的进一步说明、有利细节和特征能够从下面图1至3中示意性图示的本专利技术的示例性实施例的描述或其部分收集到。图1示出了根据本专利技术的装置的第一构造的三维图示。图2和3示出了在具有两个不同功率电子部件的情况下根据本专利技术的装置的第二构造的简化图示。具体实施方式图1示出了装置10的第一构造的三维图示，装置10具有压头12和配合压头元件14。压头12能够朝着配合压头元件14移动。这由箭头16指示。压头12具有压板18和引导部分20。引导部分20可一体连接到压板18，或以形状配合和/或力配合方式连接到压板18。压头12还具有弹性缓冲元件22。缓冲元件22在这里具有与压头12的引导部分20相同的横截面表面面积。弹性缓冲元件22由尺寸稳定的框架24包围，在该尺寸稳定的框架24内设置压头12的弹性缓冲元件22和引导部分20，以便被引导进行线性移动。悬挂装置26设置在压头12和包围缓冲元件22的框架24之间。悬挂装置26由螺旋压缩弹簧形成，其设置成环绕引导柱元件30。引导柱元件30远离尺寸稳定的框架24突出并且穿过引导孔32延伸，该引导孔32形成在压头12的压板18内。参照图2或3，附图标记40表示功率电子部件，特别是功率半导体模块的组成部分，功率半导体模块具有基板42，例如DCB(直接敷铜)基板。电路结构化金属层50设置在基板42的一个上侧面上。参照图2或3，功率半导体部件44可设置在电路结构化金属层50上。功率半导体部件可以导电方式连接，例如，借助于根据图3的复合膜结构。附图标记52表示功率电子部件的连接元件，特别是功率半导体模块40的连接元件。尺寸稳定的框架24的支承端周界34可以形成有孔，连接元件52通过这些孔侧向向外延伸。然而，另一优选的选择是，尺寸稳定的框架24的支承端周界34具有平滑设计，即没有孔，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有压头(12)的装置，所述压头(12)具有弹性缓冲元件(22)并且旨在用于功率电子部件的第一连接配对件与第二连接配对件的材料结合的挤压烧结连接，其中所述压头(12)的所述弹性缓冲元件(22)由尺寸稳定的框架(24)包围，所述压头(12)的所述缓冲元件(22)和引导部分(20)在所述尺寸稳定的框架(24)内被引导进行线性移动，使得所述尺寸稳定的框架降低到所述第一连接配对件上，或降低到其中布置有所述第一连接配对件的工件载架上，并且跟着抵靠于所述第一连接配对件或所述工件载架之后，所述压头与所述弹性缓冲元件一起降低到所述第二连接配对件上，并且所述弹性缓冲元件施加将所述第一连接配对件和所述第二连接配对件连接所必需的压力。

【技术特征摘要】
2015.11.20 DE 102015120156.91.具有压头(12)的装置，所述压头(12)具有弹性缓冲元件(22)并且旨在用于功率电子部件的第一连接配对件与第二连接配对件的材料结合的挤压烧结连接，其中所述压头(12)的所述弹性缓冲元件(22)由尺寸稳定的框架(24)包围，所述压头(12)的所述缓冲元件(22)和引导部分(20)在所述尺寸稳定的框架(24)内被引导进行线性移动，使得所述尺寸稳定的框架降低到所述第一连接配对件上，或降低到其中布置有所述第一连接配对件的工件载架上，并且跟着抵靠于所述第一连接配对件或所述工件载架之后，所述压头与所述弹性缓冲元件一起降低到所述第二连接配对件上，并且所述弹性缓冲元件施加将所述第一连接配对件和所述第二连接配对件连接所必需的压力。2.根据权利要求1所述的装置，其中悬挂装置(26)设置于所述压头(12)和所述框架(24)之间。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述压头(12)具有降低设备，所述降低设备独立于所述框架(24)起作用。4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，在所述压头(12)的非作用的休息状态下，所述弹性缓冲元件(22)的端表面(36)相对于所述框架(24)的支承在所述第一连接配对件上的支承端周界(34)稍微地回缩。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述框架(24)的所述支承端周界(34)具有平滑设计，并且限定平面的支承表面(54)。6.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中引导柱元件(30)远离所述框架(24)突出并且穿过所述压头...

【专利技术属性】
技术研发人员：英戈·博根，海科·布拉姆尔，克里斯蒂安·约布尔，乌尔里希·扎格鲍姆，于尔根·温迪施曼，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE