一种两个连接配对件低温压力烧结连接的方法及其制造的系统。系统具有第一连接配对件和第二连接配对件，连接配对件借助低温压力烧结连接彼此材料配合地借助烧结金属层相连接。方法步骤是：准备具有第一接触面的第一连接配对件。将由如下的烧结膏构成的层涂覆到第一接触面上，烧结膏由烧结金属颗粒和溶剂构成。对烧结膏加温，并且在形成烧结层的情况下排出溶剂。将液体涂覆在烧结层上。布置第二连接配对件。将粘附剂布置在烧结层及第二连接配对件的边缘区域中，粘附剂与第一连接配对件相接触，用以使连接配对件彼此固定。进一步对系统加温和加压，用以构造连接配对件之间的材料配合的低温压力烧结连接，烧结层转变为均质的烧结金属层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术介绍了一种用于将具有各自要连接的接触面的两个连接配对件进行低温压力烧结连接的制造方法以及借助所述方法制造的系统。
技术介绍
这样的系统例如在功率电子电路领域充分公知。在那里，例如功率半导体构件与衬底材料配合地连接，并且被布置在功率半导体模块中。例如DE 10 2005 058 794 Al介绍了一种用于构造所述这样的连接的周期性方法的设备，其中，用于周期性操作的挤压设备具有挤压冲头和可加热的挤压台，并且其中，在压力下稳定的传送带以直接在挤压台的上方运行的方式来布置。此外，在带有布置于其上的构件的衬底与所述挤压冲头之间设置有保护箔片。但是，公知的方法具有如下缺点，即，只有在将连接配对件布置在用于低温压力烧结连接的设备中后，才对溶剂进行加温，并且由此，在构造连接时形成砂眼。这种砂眼是烧结金属层中的气泡，其直径为至少30 μ m。
技术实现思路
本专利技术基于如下任务，即，提出一种制造方法以及由该方法构造的系统，所述系统具有两个连接配对件的以低温压力烧结连接形式的材料配合连接，其中，防止了在低温压力烧结连接的烧结金属层中形成砂眼，或者至少显著减小了砂眼的尺寸。依据本专利技术，所述任务通过具有权利要求1的特征的方法以及依照权利要求7的系统得以解决。在各个从属权利要求中介绍了优选实施方式。借助依据本专利技术的方法制造出具有第一连接配对件和第二连接配对件的系统，其中，所述连接配对件借助低温压力烧结连接而材料配合地相互连接。在此，每个连接配对件分别具有要与另一连接配对件相连的接触面，其中，在这些接触面之间布置有烧结金属层。 所述方法包括下述步骤。在依据本专利技术的方法的范围内，步骤d)和f)具有优点地以所提及的顺序来实施。但是，同样可以优选的是，仅选择性地实施两个步骤d)或f)之一。a)准备具有第一接触面的第一连接配对件，其中，该接触面优选具有贵金属表面。 接下来具有优点的是，借助超声波的作用对所述接触面清除所存在的杂质。可以在下一个方法步骤之前结束超声波的作用，但是为了防止新的污染，特别具有优点的是，将所述超声波的作用在时间上与下一个方法步骤相衔接。b)将由如下的烧结膏构成的层来涂覆第一接触面，所述烧结膏由烧结金属颗粒和溶剂组成，所述烧结金属颗粒优选为银颗粒。c)对烧结膏加温，并且由此在形成烧结层的情况下排出溶剂，所述烧结层由尚未相互连接的烧结金属颗粒构成。 d)将如下的液体涂覆在所述烧结层上，其中，所述液体优选为极性液体，例如为甘油。这种液体在以下步骤中用于将第二连接配对件固定在烧结层上，所述烧结层在排出溶剂后仅具有少量粘附力，用以固定第二连接配对件。e)以如下方式布置所述第二连接配对件，即，将第二连接配对件的第二接触面放置在由烧结膏构成的层上，或者是在存在依照步骤d)的液体的情况下，精确来讲是放置在依照步骤d)的液体上。f)将粘附剂布置在烧结层和第二连接配对件的边缘区域中，同时，粘附剂与第一连接配对件相接触，用以将所述连接配对件相互固定，在此情况下，足够的是，将优选为硅酮的粘附剂仅涂覆在系统的至少两个单独的部位上。但是，特别具有优点的是，对整个所介绍的区域环绕式地设有所述粘附剂。g)进一步对所述系统加温和加压，用以构造连接配对件之间的材料配合的低温压力烧结连接。在此情况下，根据步骤d)可以布置在烧结层与第二连接配对件之间的所述液体被排出，并且所述烧结层转变为均质的烧结金属层。所述的均质的烧结金属层在这里被理解成具有最大直径为 ο μ m的砂眼的金属层。由此，借助所述的依据本专利技术的方法，形成了具有对连接配对件的接触面进行连接的烧结金属层的两个连接配对件的系统。所述烧结金属层依据本专利技术构成为如下均质的层，所述层仅仅具有最大直径为10 μ m的砂眼。依据本专利技术的方法及通过该方法制造的依据本专利技术的系统的主要优点在于，由于烧结金属层中的砂眼数量更少和/或尺寸更小，而改善了电学特性，尤其是减小了电阻，并且还改善了连接部的耐久性。正好与施加超声波相结合，附加地可以将用于构造所述连接所需要的压力相对于现有技术减少掉10%以上。所必需的和要施加的压力的任何减小都会直接增加所述方法的产率，这是因为由此可以降低断裂率。附图说明借助依照图1的实施例进一步阐述依据本专利技术的解决方案，其中，图1示出依据本专利技术的制造方法的各个步骤。具体实施例方式图Ia示出作为第一连接配对件的用在功率电子器件领域中的典型衬底10的概要图。所述衬底10由绝缘材料体12构成，优选由例如氮化铝的工业陶瓷构成，并且在所述绝缘材料体12的至少一个主面上示出大量金属导体带14中的一个。这些金属导体带14优选地由铜制成，并且相互之间电绝缘地构成衬底10的电路结构。衬底的如下接触面具有对于低温压力烧结连接而言行得通的表面，凭借所述接触面应当将第二连接配对件送入导电性接触。为此优选的是，所述接触面16具有贵金属表面 18。同样示出的是布置在所述接触面16上的烧结膏30，烧结膏30在其那方面由银颗粒和溶剂构成。在涂覆所述烧结膏30的前提下，开始对表面施加超声波20。该施加过程在涂覆烧结膏30期间也停住。通过这种措施，将可能妨碍随后构造低温压力烧结连接的杂质去除。图Ib示意地示出下一方法步骤，S卩，以温度诱发的方式将溶剂从烧结膏中排出。 对此，所述温度作用22可以任意设计，例如除了直接作用于烧结膏30之外，还可以通过加热衬底10的方式来设计。在该时刻就已经将溶剂排出的主要优点在于，在稍后布置好第二连接配对件之后再进行排出的话，不再能如此大范围地实现排出溶剂。残留的溶剂会导致出现砂眼，该砂眼在依据本专利技术的方法中明显更小地构成。在该方法步骤之后，烧结膏(30，根据图la)几乎只剩下贵金属颗粒，这在接下来应当被称为烧结层32。与对于烧结膏的情况通过溶剂部分对布置于所述表面上的第二连接配对件给出的粘附效果相对照地，所述烧结层32不具有或者只具有非常小的粘附力，以将烧结层32的露置的表面粘附到第二连接配对件上。但是为了能够固定住第二连接配对件，如在图Ic中所示地，将液体40施加到烧结层32的露置的表面上。在布置第二连接配对件时，所述液体40构成非常极薄的层，该层在烧结层32与第二连接配对件之间形成粘附力，第二连接配对件在这里是指与功率半导体构件(50，参见图Id)。由此，所述功率半导体构件50在其位置上固定在烧结层32上，由此，显著简化所述方法期间的其他操作。在这里，作为特别合适的液体的证实有短链的、多元醇，例如甘油，这是基于其物理特性，例如在沸点低的同时蒸汽压也低。但作为选择地，特别优选的是，除了图Ic中所示的固定方案之外，具有其接触面 56的第二连接配对件，即功率半导体构件50，也借助在其边缘区域及烧结层32的边缘区域中的另外的粘附剂60，以及利用所述粘附剂60与第一连接配对件，即衬底10的接触，而与第一连接配对件，即衬底10相固定。在此情况下，在所介绍的边缘区域内的两个或者三个部位上设置的所述固定方案就足够了。但是如果通过上述液体40没有形成固定的话时，则具有优点的是，将这种粘附剂绕着整个边缘区域设置。在两个实施方式中，两种方案基本上起相同作用并且也同等程度地被优选。图Id 在左边示出粘附剂60的布置方案，粘附剂60延伸至第二连接配对件-即功率半导体构件 50的上侧上，而在右边，粘本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于制造具有第一连接配对件（１０）和第二连接配对件（５０）的系统的方法，所述第一连接配对件（１０）和所述第二连接配对件（５０）借助低温压力烧结连接而相互材料配合地连接，其中，所述连接配对件（１０、５０）各自具有要与相应另外那个连接配对件相连接的接触面（１６、５６），其中，在所述接触面（１６、５６）之间布置有烧结金属层（３４），其特征在于以下顺次进行的步骤，其中，步骤ｄ）和ｆ）能够依次实施或者选择性地实施：ａ）准备具有第一接触面（１６）的第一连接配对件（１０）；ｂ）将由如下烧结膏（４０）构成的层涂覆到所述第一接触面（１６）上，所述烧结膏由烧结金属颗粒和溶剂构成；ｃ）对所述烧结膏（３０）加温（２２），并且在形成烧结层（３２）的情况下，排出溶剂；ｄ）将液体（４０）涂覆在所述烧结层（３２）上；ｅ）以如下方式布置所述第二连接配对件（５０），即，所述第二连接配对件（５０）的第二接触面（５６）放置于所述烧结层（３２）上；ｆ）将粘附剂（６０、６２）布置在所述烧结层（３２）及所述第二连接配对件（５０）的边缘区域中，同时，所述粘附剂（６０、６２）与所述第一连接配对件（１０）相接触，用以使所述连接配对件（１０、５０）彼此固定；ｇ）进一步对所述系统加温和加压，用以构造在所述连接配对件（１０、５０）之间的材料配合的低温压力烧结连接，其中，所述烧结层（３２）转变为均质的烧结金属层（３４）。...
【技术特征摘要】
2010.05.27 DE 102010021764.61.用于制造具有第一连接配对件(10)和第二连接配对件(50)的系统的方法，所述第一连接配对件(10)和所述第二连接配对件(50)借助低温压力烧结连接而相互材料配合地连接，其中，所述连接配对件(10、50)各自具有要与相应另外那个连接配对件相连接的接触面(16、56)，其中，在所述接触面(16、56)之间布置有烧结金属层(34)，其特征在于以下顺次进行的步骤，其中，步骤d)和f)能够依次实施或者选择性地实施a)准备具有第一接触面(16)的第一连接配对件(10)；b)将由如下烧结膏GO)构成的层涂覆到所述第一接触面(16)上，所述烧结膏由烧结金属颗粒和溶剂构成；c)对所述烧结膏(30)加温(22)，并且在形成烧结层(32)的情况下，排出溶剂；d)将液体GO)涂覆在所述烧结层(32)上；e)以如下方式布置所述第二连接配对件(50)，S卩，所述第二连接配对件(50)的第二接触面(56)放置于所述烧结层(32)上；f)将粘附剂(60、6幻布置在所述烧结层(3 及所述第二连接配对件(50)的边缘区域中，同时，所述粘附剂(60、6幻与所述第一连接配对件(10)相接触，用以使所述连接配对件 (10、50)彼此固定；g)进一步对所述系统加温和加压，用以构造在所述连接配对件(10、50)之间的材料配合的低温压力烧结连接，其中，所述烧结层(32...
【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·菲尔藤巴赫尔，卡尔海因茨·奥古斯丁，乌尔里希·扎格鲍姆，克里斯蒂安·约布尔，汤姆斯·施托克迈尔，
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：DE
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