用于制造复合体和半导体模块的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造复合体和半导体模块的方法。提供具有容纳区域的保持框架以及工作缸。提供数量N≥1的压强室。每个压强室具有第一和第二壳体元件。每一个压强室装备有第一接合伙伴、第二接合伙伴、连接装置和密封装置，而且连接装置布置在第一接合伙伴和第二接合伙伴之间。在此至少连接装置布置在压强室的第一室区域中。每个压强室被放入到容纳区域中。在每个压强室中第一壳体元件按压第二壳体元件，其中放入到容纳区域中的压强室借助于工作缸被夹持在工作缸和保持框架之间。在被夹持的状态下，在压强室的第二室区域中产生高于第一气压的第二气压。由此在相应的压强室内第一接合伙伴、第二接合伙伴和位于它们之间的连接装置彼此按压。

【技术实现步骤摘要】
用于制造复合体和半导体模块的方法
本专利技术涉及用于制造复合体和具有这样的复合体的半导体模块的方法。
技术介绍
在许多
中需要将两个或更多个接合伙伴材料啮合地彼此连接并且为此用大的压紧力将所述接合伙伴相互压紧。在常规方法的情况下常常存在这样的风险，即接合伙伴在连接过程期间或者在连接过程之后被损坏或者被用诸如油的外来物污染。此外在常规方法的情况下使用非常大的支架和压力机，它们经得起在按压过程时出现的大的力。但是由于它们的尺寸，所述支架和压力机是昂贵的、不便于使用的并且此外需要许多空间。在常规方法的情况下也常常难以将接合伙伴定位在压力机中，因为所述接合伙伴在按压过程之前一般必须被精确配合地相叠地定位在压床中。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供用于制造复合体和半导体模块的改善的方法。该任务通过根据权利要求1的用于制造复合体的方法以及通过根据权利要求16的用于制造半导体模块的方法来解决。本专利技术的构型和扩展方案是从属权利要求的主题。本专利技术的一个方面涉及一种用于制造复合体的方法，其中至少两个接合伙伴牢固地彼此连接。为此提供具有容纳区域的保持框架以及工作缸。同样提供数量N≥1的压强室，其中可以N＝1或者N≥2。该压强室或这些压强室中的每一个具有至少一个第一壳体元件和第二壳体元件。针对压强室中的每一个提供具有第一接合伙伴、第二接合伙伴、连接装置和密封装置的组。可选地，每个组还可以具有其他元件。每个压强室装备有对应的组，而且这样装备，使得第一接合伙伴、第二接合伙伴和连接装置这样布置在相应的压强室中，使得连接装置位于第一接合伙伴和第二接合伙伴之间。在此，至少连接装置布置在压强室的第一室区域中。每个压强室在其通过这种方式装备之后被放入到容纳区域中。此后在每个压强室中第一壳体元件按压第二壳体元件，其方式是放入到容纳区域中的压强室借助于工作缸被夹持在工作缸和保持框架之间。在被夹持的状态下，在压强室的第二室区域中产生第二气压，该第二气压高于第一室区域中的第一气压。由此在相应的压强室内第一接合伙伴、第二接合伙伴和位于它们之间的连接装置彼此按压。只要工作缸的开动气动地利用工作压强产生，该工作压强和第二气压就可以可选地由相同的源馈送，也就是说工作缸的工作体积和第二室区域在被夹持状态下至少暂时地连接到相同的压强体积上，从而也就是在工作体积和第二室区域之间至少暂时地产生贯通的气压连接。根据另一选项，压强室也可以用作工件载体并且经由运送系统与放入到该压强室中的接合伙伴一起输送给保持框架并且在接合过程之后再次从该保持框架输送出来。利用通过该方式制造的复合体可以在以下情况下来制造半导体模块：当第一接合伙伴构造为具有用金属化部镀层的介电陶瓷板的电路载体时以及当第二接合伙伴是半导体芯片时。为此在复合体和接触元件和复合体之间建立机械和导电连接。该装置这样布置在模块壳体的内部中，使得接触元件从模块壳体的内部延伸至其外侧并且可在那里被电接触。附图说明下面根据实施例参照附图示例性地阐释本专利技术。在图中相同的附图标记表示相同的或者作用相同的元件。其中：图1A示出打开的压强室的纵断面，在该压强室中布置有两个接合伙伴、连接装置以及构造为膜的密封装置；图1B示出根据图1A的关闭的压强室；图1C示出在向第二室区域施加第二气压之后根据图1B的压强室；图2示出可堆叠的压强室的纵断面；图3A示出刚性保持框架的纵断面，在该保持框架上固定工作缸；图3B示出在将根据图2构造和装备的压强室放入到保持框架的容纳区域中之后的图3A中所示保持框架的纵断面；图3C示出在工作缸开动之后根据图3B的装置的纵断面；图3D示出在向第二室区域施加第二气压之后根据图3C的装置的纵断面；图4示出一种装置，其与根据图3D的装置的区别仅仅在于不从外部向第一室区域输送压强；图5A示出保持框架的纵断面，在该保持框架的容纳区域中放入多个根据图2构造和装备的压强室；图5B示出在工作缸开动之后根据图5A的装置的纵断面；图5C示出根据图5B的装置的纵断面，在所放入的压强室的每一个中向第二室区域施加第二气压；图6示出一种装置的纵断面，该装置与根据图4的装置的区别仅仅在于所述膜被构造为气密地封闭的囊，在该囊中布置两个接合伙伴和连接装置；图7示出具有集成工作缸的保持框架的纵断面；图8示出一种装置的纵断面，该装置与根据图3B的装置的区别仅仅在于保持框架不被构造为封闭的环；图9示出一种装置，该装置与根据图3B的装置的区别仅仅在于保持框架由多个刚性地彼此连接的元件构成；图10A－10D示出不同保持框架的透视图；图11示出第一壳体元件的俯视图，接合伙伴的堆叠被放置到该第一壳体元件上；图12示出半导体模块的纵断面，该半导体模块包括根据本专利技术制造的复合体；图13－14示出在用构造为烧结膏或粘合剂的连接装置进行接合过程期间的连接装置的温度以及第一和第二压强的可能时间变化曲线的不同示例；图15－16示出在用构造为焊剂的连接装置进行接合过程期间的连接装置的温度以及第一和第二压强的可能时间变化曲线的不同示例；以及图17示出在将第二气压用于开动工作缸的情况下根据图3A-3D的装置的纵断面。具体实施方式图1A示出打开的压强室7的截面图，该压强室7包括第一壳体元件71和第二壳体元件72。在该压强室7中放入具有第一接合伙伴11、要与第一接合伙伴11连接的第二接合伙伴12以及连接装置10的堆叠1。第一接合伙伴11可以例如是金属化的陶瓷衬底，并且第二接合伙伴12可以是半导体芯片，例如是IGBT、MOSFET、阻挡层场效应晶体管、晶闸管、或者任意其他可控的功率半导体芯片、或者二极管。同样地，第一接合伙伴11也可以是金属板并且第二接合伙伴12可以是金属化的陶瓷衬底。但是第一和第二接合伙伴11、12原则上可以是任意的要彼此连接的元件。因此，接合伙伴11、12分别仅被示意性示出。连接装置10用于在连接过程期间在压强室7关闭之后将第一接合伙伴11与第二接合伙伴12材料啮合地连接。该连接过程可以例如是焊接、烧结或者粘合过程。对应地，根据所期望的过程连接装置10可以是焊剂、粘合材料或可烧结膏。所述膏例如可以包含银粉和/或银薄片以及溶剂。在可烧结膏的情况下，所述膏被涂覆到一个或两个接合伙伴11、12上。同样可能的是，可烧结层通过对可烧结材料进行喷涂、丝网印刷或者模板印刷而被施加到一个或两个接合伙伴11、12上。可烧结材料例如可以由包括银粉的膏来制造，所述银粉配备有溶剂并且因此是可涂抹、可印刷或者可喷涂的，并且从而可涂覆到一个或两个接合伙伴11、12上。在涂覆之后，可以使所述膏在溶剂蒸发的情况下干燥。为了协助该干燥过程，膏的温度可以相对于室温（20℃）被显著提高和/或围绕所涂覆膏的气氛的绝对压强可以被降低到明显小于1000hPa的值。如果连接装置10是可烧结材料，则有利的是接合伙伴11和12的彼此相向的表面由稀有金属、例如金或银组成。为此，接合伙伴11、12可以彼此无关地由该稀有金属组成或者配备有由该稀有金属构成的层。此外设置可选的加热元件8，该加热元件用于在随后的连接过程期间对第一接合伙伴11、第二接合伙伴12和连接装置10进行加热，使得连接装置10的温度T在连接过程期间遵循特定的时间温度变化曲线。加热元件8在此可以被松动地放置在第一壳体元件71上或者牢固本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造至少一个复合体的方法，其中分别将至少两个接合伙伴（11、12）牢固地彼此连接，该方法具有如下步骤：提供具有容纳区域（110）的保持框架（100）以及工作缸（120）；提供数量N≥1的压强室（7），其中每个压强室具有第一壳体元件（71）和第二壳体元件（72）；以及其中针对每个压强室（7）执行以下步骤：－提供第一接合伙伴（11）、第二接合伙伴（12）、连接装置（10）和密封装置（4）；－用第一接合伙伴（11）、第二接合伙伴（12）和连接装置（10）将压强室（7）装备为，使得连接装置（10）位于第一接合伙伴（11）和第二接合伙伴（12）之间，其中至少连接装置（10）布置在压强室（7）的第一室区域（61）中；－将所装备的压强室（7）放入到容纳区域（110）中；－相应的第一壳体元件（71）按压相应的第二壳体元件（72），其方式是放入到容纳区域（110）中的压强室（7）借助于工作缸（120）被夹持在工作缸（120）和保持框架（100）之间；－在压强室（7）的第二室区域（62）中产生第二气压（p62），该第二气压高于第一室区域（61）中的第一气压（p61），使得第一接合伙伴（11）、第二接合伙伴（12）和位于它们之间的连接装置（10）彼此按压。...

【技术特征摘要】
2012.07.12 DE 102012212249.41.用于制造至少一个复合体的方法，其中分别将至少两个接合伙伴（11、12）牢固地彼此连接，该方法具有如下步骤：提供具有容纳区域（110）的保持框架（100）以及工作缸（120）；提供数量N≥1的压强室（7），其中每个压强室具有第一壳体元件（71）和第二壳体元件（72）；以及其中针对每个压强室（7）执行以下步骤：－提供第一接合伙伴（11）、第二接合伙伴（12）、连接装置（10）和密封装置（4）；－用第一接合伙伴（11）、第二接合伙伴（12）和连接装置（10）将压强室（7）装备为，使得连接装置（10）位于第一接合伙伴（11）和第二接合伙伴（12）之间，其中至少连接装置（10）布置在压强室（7）的第一室区域（61）中；－将所装备的压强室（7）放入到容纳区域（110）中；－相应的第一壳体元件（71）按压相应的第二壳体元件（72），其方式是放入到容纳区域（110）中的压强室（7）借助于工作缸（120）被夹持在工作缸（120）和保持框架（100）之间；－在压强室（7）的第二室区域（62）中产生第二气压（p62），该第二气压高于第一室区域（61）中的第一气压（p61），使得第一接合伙伴（11）、第二接合伙伴（12）和位于它们之间的连接装置（10）彼此按压。2.根据权利要求1的方法，其中针对每个压强室（7）执行以下步骤：－将相应的第一接合伙伴（11）、相应的第二接合伙伴（12）和相应的接合装置（10）加热到预先给定的温度，该预先给定的温度大于室温，同时在相应的第二室区域（62）中存在第二气压（p62）；以及－随后冷却相应的第一接合伙伴（11）、相应的第二接合伙伴（12）和相应的连接装置（10）。3.根据权利要求1或2的方法，其中保持框架（100）具有第一支脚（101）和与该第一支脚刚性连接的第二支脚（102）；以及容纳区域（110）位于第一支脚（101）和第二支脚（102）之间。4.根据权利要求1至2之一的方法，其中密封装置（4）在压强室（7）中的一个、多个或者每一个压强室中构造为膜，所述膜构成气密的、封闭的囊，相应的第一接合伙伴（11）、相应的第二接合伙伴（12）和相应的连接装置（10）布置在该囊中。5.根据权利要求1至2之一的方法，其中在所述压强室（7）中的一个、多个或者每一个压强室中密封装置（4）构造为膜，所述膜通过相应的压强室（7）的第一壳体元件（71）和第二壳体元件（72）之间的按压被夹持并且在此过程中将第一室区域（61）与第二室区域（62）分隔开；放入到相应的压强室（7）中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪涛，
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