用于衬底的封装单元的制作方法

本发明涉及用于衬底的封装单元、具有此类封装单元的封装堆叠以及用于封装衬底的方法。

背景技术：

陶瓷电路衬底因为其高导热性、高尺寸稳定性或机械强度以及其高绝缘强度而在大功率电子元件领域中备受关注。

de102010018668b4公开了一种由用于金属-陶瓷衬底的封装和多个金属-陶瓷衬底构成的封装单元，所述金属-陶瓷衬底在每种情况下都由陶瓷层和形成于所述陶瓷层的至少一个表面侧上的单一金属化层以及在其间延伸的预先确定的断裂线(breakingline)组成。

de102012106087b4公开了一种用于衬底，特别是用于金属-陶瓷衬底的封装单元，其由具有由扁平材料制成的下部封装部分和用于多个或至少一个衬底堆叠或部分堆叠的接收座(receptacle)的封装组成，所述接收座是由在所述下部封装部分的上部基底区中的凹陷部形成。

然而，具体来说，对于精密衬底且尤其是对于具有精密表面或表面区的衬底来说，这些封装仍能有所改进。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目标是提供一种用于衬底的封装单元，使用所述封装单元，可以安全地封装甚至精密的衬底。

此目标是通过根据独立权利要求的用于衬底的封装单元、具有多个此类封装单元的封装堆叠以及用于封装衬底的方法来实现。从附属权利要求和以下描述将引出有利的实施例和开发。

所述用于衬底的封装单元包含第一衬底、间隔件和第二衬底。所述间隔件被放置在所述第一衬底上且所述第二衬底被放置在所述间隔件上。金属沉积物在每种情况下被放置在所述第一衬底的表面上和所述第二衬底的表面上，并且一个胶粘点(adhesivedot)被布置在所述两个金属沉积物中的每一个上。所述间隔件被放置在所述第一衬底上，其放置方式使得所述间隔件仅与所述第一衬底在所述胶粘点的外部接触。

衬底材料可以是任何所希望的衬底材料，例如，所述衬底材料不是立即完全完成的并因此，必须先可靠地存储。所述衬底可以按平面方式构筑且具有扁平的平面结构。例如，所述衬底可以是半导体技术中用于制造电子模块的起始物质。

所述衬底在其表面上有所谓的金属沉积物。取决于预定目的，所述金属沉积物，换句话说，金属供应源，可包含一种金属或呈某种混合比率的多种不同金属，或由其组成。所述金属沉积物可例如适合于各组件的持久、牢固连接，例如因为其在熔融时连接至各组件的表面或与其形成合金并在冷却后凝固，或从烧结材料的意义上来说，其在不熔融的情况下连接至各组件的表面。取决于预定目的，所述金属沉积物的大小和厚度也可变化。

胶粘点被布置在所述金属沉积物上。胶粘点可用于将电子组件固定于例如衬底上，以便促进电子组件与衬底之间的后续焊接或烧结工序。在将电子组件焊接或烧结至衬底上期间，胶粘点可在不降解的情况下蒸发和/或蒸发且同时经历降解，由此使胶粘点不会留下任何或任何多种破坏性的残留物。

所述封装单元具有间隔件，所述间隔件可被定位于两个连续衬底之间以避免各衬底之间接触。所述间隔件被放置在所述第一衬底上，其放置方式使得所述间隔件仅与所述第一衬底在所述胶粘点的外部接触。换句话说，间隔件不与胶粘点接触，即，既不接触胶粘点的侧部，也不接触胶粘点的表面。所述间隔件可被放置在所述第一衬底上，其放置方式使得其也仅与所述第一衬底在金属沉积物的外部接触。优选地，间隔件不与金属沉积物接触，即，既不接触金属沉积物的侧部，也不接触金属沉积物的表面。

第一衬底与第二衬底可在竖直方向上彼此上下堆叠。在此情况下，胶粘点未被接触或涂抹很重要。因此，间隔件只能与衬底在胶粘点的外部接触。换句话说，间隔件可具有至少一个切口，以使所述间隔件可以被放置在第一衬底的表面上，且不与胶粘点接触。第二衬底可被放置在间隔件上，其中所述间隔件与第二衬底的底面接触。“底面”可以是上面未放置金属沉积物且也未放置胶粘点的衬底表面。相比之下，“顶面”可以是上面施加有金属沉积物和胶粘点的衬底表面。

间隔件大小可小于或等于衬底的大小。换句话说，间隔件的外部尺寸可至多与衬底的外部尺寸一样大。更确切地说，间隔件的外圆周或外轮廓可小于或刚好等于衬底的外圆周或外轮廓。

根据本发明的封装单元的优点在于以下事实：甚至精密的衬底也可安全地封装，并且确切地说，可以按节约空间的方式堆叠，而不与金属沉积物上的胶粘点接触。根据本发明的封装单元使得有可能在衬底生产者或其他加工者制造出衬底之后，将金属沉积物和胶粘点直接施加至衬底上，并且具有金属沉积物和胶粘点的衬底可容易地送到另外的加工者或用户。以此方式，具有金属沉积物和胶粘点的衬底的其他加工者或用户可将另一组件直接施加至衬底的胶粘点上，并例如借助于焊接或烧结方法直接地紧固组件(不需要预加工以固定组件)。金属沉积物和胶粘点的这一所谓的预先施加使得有可能以具有成本效益的方式将另一组件紧固于衬底上。迄今为止，衬底一般是在不预先施加金属或焊料沉积物的情况下制造和销售。因此，不需要除借助于连续箔片以外的方式使衬底彼此分离。然而，在预先施加了金属沉积物的衬底的情况下，胶粘点被施加于所述衬底上，在部件的封装和装运期间，不得涂抹或接触所述胶粘点。间隔件或间隔件的切口使得有可能在不接触胶粘点情况下堆叠、存储和/或运输衬底。

在第一衬底上的第一金属沉积物和第一胶粘点以及在第二衬底上的第二金属沉积物和第二胶粘点可沿相同方向面对竖直方向，也就是说，垂直于衬底的表面范围。因此，其可全部布置在两个衬底的顶面上，或全部布置在两个衬底的底面上。当然，也可将一个胶粘点布置在一个衬底的顶面上且将一个胶粘点布置在另一个衬底的底面上，由此使胶粘点面对不同的方向，即，面朝彼此或彼此背离。

然而，第一衬底和/或第二衬底也可在每种情况下在两侧上包含一个金属沉积物以及一个胶粘点。这意味着，至少一个衬底可同时在其顶面上和其底面上具有金属沉积物和胶粘点。间隔件的切口可通过这样一种方式设置，所述方式使得沿竖直方向朝上定向的第一衬底的胶粘点与沿竖直方向朝下定向的第二衬底的胶粘点彼此不接触。

在一个实施例中，第一衬底是第一金属-陶瓷衬底并且第二衬底是第二金属-陶瓷衬底。

在一个实施例中，第一金属-陶瓷衬底和第二金属-陶瓷衬底在每种情况下包含陶瓷层和至少一个金属化层，其中所述金属沉积物被施加在所述金属化层上。在一个实施例中，所述金属-陶瓷衬底包含陶瓷层和两个金属化层，其中所述金属沉积物被施加在一个金属化层上。在一个实施例中，金属-陶瓷衬底包含一个陶瓷层和两个金属化层，并且两个金属化层都具有外表面，在所述外表面上施加有金属沉积物。

术语“金属-陶瓷衬底”可理解为，所述衬底可由陶瓷制造并通过各种方法，例如直接铜粘结法(通常称为dcb方法)、直接铝粘结法(通常称为dab方法)或活性金属钎焊法(通常称为amb方法)金属化。用于陶瓷衬底的适合材料是例如氧化物、氮化物、碳化物或这些材料中的至少两种的混合物或复合物，特别是可能掺杂氧化铝或氧化硅的陶瓷。在陶瓷衬底金属化之后获得的复合材料又称为金属-陶瓷衬底或金属-陶瓷复合材料。如果所述材料例如是通过dcb方法制造，则通常也使用术语“dcb衬底”。

陶瓷衬底的金属化可例如通过以下方式实现：先将金属箔氧化，使得在其表面上形成金属氧化物层。将氧化的金属箔放置在陶瓷衬底上，并将陶瓷衬底与氧化的金属箔一起加热。金属-陶瓷衬底可展现金属涂层牢固地粘结于陶瓷表面上，其中此粘结在持续温度波动负荷情况下也应保持牢固。

在金属为可焊接的金属的情况下，可借助于焊接，例如通过利用甲酸激活，在活性气氛中进行真空焊接，将金属沉积物施加至金属-陶瓷衬底上。在金属为可烧结的金属的情况下，可通过烧结或预烧结将金属沉积物施加至金属-陶瓷衬底上。金属沉积物可在限定的位置，以限定的体积和限定的形状施加于金属-陶瓷衬底上。以此方式，可在不经历金属膏印刷和/或清洁工序的情况下，对金属-陶瓷衬底进行进一步加工。这使得有可能以一种简化的方式将另一组件，例如芯片施加至衬底或金属沉积物上，并例如在不使用如焊剂、清洁剂及类似物等助剂的情况下将其固定于那里。

在一个实施例中，金属沉积物包含可焊接或烧结的金属或可焊接或烧结的合金。金属沉积物也可理解为焊接或烧结沉积物并具有一定体积或是金属/合金层。金属沉积物可以是可焊接或烧结的金属或可焊接或烧结的合金。

间隔件是网状的。换句话说，间隔件可具有至少一个切口，优选地多个切口，以及连接各切口的中间桥连件(bridge)或导向带。切口可具有相同的形状，并且形状可按矩形、圆形、椭圆形或类似方式构筑。每个切口也可具有不同形状。使用切口可使金属沉积物上的胶粘点保持不接触，并因此不被涂抹，即使是堆叠衬底和间隔件也如此。

在一个实施例中，间隔件的厚度在200与1000μm之间，优选地在300与800μm之间。间隔件的厚度可设计成使其至少对应于金属沉积物的高度连同胶粘点的高度。间隔件的厚度也可设计成使其另外包含一定间隙距离。所述间隙距离可以例如是50至100μm。在存在或不存在间隙距离的情况下，金属沉积物上的胶粘点都可保持不接触，并因此不被涂抹，即使是堆叠衬底和间隔件也如此。在另一个实施例中，如果金属沉积物和胶粘点是以在一个衬底的底面上且在另一个衬底的顶面上，使其面朝彼此的方式布置，则间隔件的厚度可被设计成使得其至少对应于所述两个金属沉积物的高度连同所述两个胶粘点的高度以及加或不加间隙距离。

在一个实施例中，间隔件是由塑料或纸板制造。间隔件可由卷形物品制造。以此方式，间隔件可通过具成本效益的方式容易地制造。

在一个实施例中，封装单元包含另一间隔件，所述间隔件被放置在第二衬底上。以此方式，第三衬底可被放置在所述另一间隔件上。然而，所述另一间隔件也可形成封装单元的一端。当然，封装单元可包含多个交替地布置的衬底和间隔件。

在一个实施例中，间隔件在设计方面是相同的。然而，取决于例如相应衬底上金属沉积物和胶粘点的大小和位置，间隔件也可以不同方式设计。

在一个实施例中，胶粘点是在室温下可涂抹的。可涂抹意指，胶粘点在例如施加至金属沉积物上之后就已开始干燥，但不会在空气中变为固体或变硬，而是保持粘性或边界不清(smudgy)。可涂抹胶粘点既不完全是固体，也不完全是液体。其可具有一定粘度，由此使施加于例如胶粘点上的另一组件不能独立地移动或独立地滑动，甚至在以90°角度定位于衬底上时也是如此。

在一个实施例中，所述两个胶粘点被配置成将一个电子组件在每种情况下固定于第一衬底上和第二衬底上。金属-陶瓷衬底可适合于电子用途，其中供电子组件，例如芯片、开关、照明元件、电容器、电阻器等施设。

在一个实施例中，第一衬底和/或第二衬底是直接铜粘结(dcb)或直接铝粘结(dab)衬底。dcb或dab衬底可通过铜或铝实现电子组件和芯片的良好电连接和热连接。

至少第一衬底包含彼此紧邻布置的多个个别衬底，并且间隔件作为所述个别衬底的边界。所述衬底可以呈个别衬底的形式存在。替代地，衬底还可具有一或多个预先确定的断裂线(优选线性地延伸)，其将衬底划分为两个或两个以上区域。间隔件可以线性或网格状方式在个别衬底之间延伸。

本发明另外包含一种封装堆叠，其包含彼此上下堆叠的多个封装单元。由于衬底和间隔件具有相对扁平的配置，使得有可能以一种节约空间的方式，彼此上下堆叠多个衬底和间隔件。网格状间隔件可使金属沉积物上的胶粘点能够保持不接触，即使是堆叠多个衬底和间隔件也如此。取决于预定目的和存储容量，封装堆叠可具有任何所希望的数量的封装单元，并因此具有任何所希望的数量的衬底和间隔件。

本发明另外包含一种用于封装衬底的方法。

所述方法包含以下步骤：

-提供第一衬底,

-将间隔件放置在第一衬底上，以及

-将第二衬底放置在间隔件上。

金属沉积物在每种情况下被放置在所述第一衬底的表面上和所述第二衬底的表面上，并且一个胶粘点被布置在所述两个金属沉积物中的每一个上。此外，间隔件被放置在第一衬底上，其放置方式使得所述间隔件仅与第一衬底在胶粘点的外部接触。

本发明的其它特征、优点和应用可能性由以下描述、例示性实施例和图式得到。所有所描述和/或图示的特征可彼此组合，而与其在个别权利要求、图式、语句或段落中的表示无关。在图式中，相同附图标记指代相同或类似的物体。

附图说明

图1显示根据一个实施例的封装单元。

图2显示根据一个实施例的封装单元。

图3显示根据一个实施例的金属-陶瓷衬底。

图4显示根据一个实施例的封装堆叠。

具体实施方式

图1和图2显示用于金属-陶瓷衬底1、1'的封装单元10。封装单元10包含第一衬底1、间隔件4和第二衬底1'。间隔件4被放置在第一衬底1上且第二衬底1'被放置在间隔件4上。

金属-陶瓷衬底1、1'可通过直接铜粘结(dcb)方法或直接铝粘结(dab)方法制造并且包含彼此紧邻布置的多个个别衬底。金属-陶瓷衬底1、1'具有陶瓷层11、11'，以及至少一个金属化层12、12'。金属-陶瓷衬底1、1'优选地具有总计两个金属化层，即金属化层12、12'，以及在陶瓷层11、11'另一侧上的另一金属化层，图中未示出。同样如图3中所示，在每种情况下，一个金属沉积物2、2'被施加于两个衬底1、1'的金属化层12的顶面上，并且一个胶粘点3、3'被布置在两个金属沉积物2、2'中的每一个上。金属沉积物2、2'包含可焊接或烧结的金属或可焊接或烧结的合金。胶粘点3、3'在室温下或在空气中具有粘性且可涂抹。胶粘点3、3'在相同方向上，在此处面向上，即，两个胶粘点3、3'都被构筑在相应衬底1、1'的顶面上。电子组件，例如芯片、灯、电阻器、电容器等可被施设在相应胶粘点3、3'上。

间隔件4呈网状或网格状构造并且被放置在第一衬底1上，其放置方式使得间隔件4仅与第一衬底1在胶粘点3的外部接触。间隔件4可由可卷曲的塑料或纸板制造。间隔件4的厚度或高度可在200与1000μm之间，优选地在300与800μm之间，由此使金属沉积物2、胶粘点3以及适当时间隙距离的总和不低于间隔件4的厚度的下限。

间隔件4的厚度上限可进一步设计成使间隔件4的起始物质可被卷起。如果至少一个衬底1、1'包含彼此紧邻布置的多个个别衬底，则间隔件4作为个别衬底的边界，由此使胶粘点3未被接触(参见图2)。

如图4中所示，封装单元10可另外具有另一间隔件4'，所述间隔件被放置在第二衬底1'上。封装堆叠可以此方式实现，其包含彼此上下堆叠的多个封装单元10。

优选的实施例：

1.一种用于衬底(1,1')的封装单元(10)，其包含：

-第一衬底(1)，

-间隔件(4)，以及

-第二衬底(1')，

其中所述间隔件(4)被放置在所述第一衬底(1)上且所述第二衬底(1')被放置在所述间隔件(4)上，

其中金属沉积物(2,2')在每种情况下都被放置在所述第一衬底(1)的表面上和所述第二衬底(1')的表面上，并且一个胶粘点(3,3')被布置在所述两个金属沉积物(2,2')中的每一个上，并且

其中所述间隔件(4)被放置在所述第一衬底(1)上，其放置方式使得所述间隔件(4)仅与所述第一衬底(1)在所述胶粘点(3)的外部接触。

2.根据前一实施例所述的封装单元(10)，其中所述第一衬底(1)是第一金属-陶瓷衬底并且所述第二衬底(1')是第二金属-陶瓷衬底。

3.根据前一实施例所述的封装单元(10)，其中所述第一金属-陶瓷衬底(1)和所述第二金属-陶瓷衬底(1')在每种情况下包含陶瓷层(11,11')和至少一个金属化层(12,12')，并且所述金属化层(12,12')具有上面施加有所述金属沉积物(2,2')的表面。

4.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其中所述金属沉积物(2,2')包含可焊接或烧结的金属或可焊接或烧结的合金。

5.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其中所述间隔件(4)呈网状。

6.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其中所述间隔件(4)具有在200与1000μm之间的厚度并且优选地具有在300与800μm之间的厚度。

7.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其中所述间隔件(4)是由塑料或纸板制造。

8.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其另外包含另一间隔件(4')，所述间隔件被放置在所述第二衬底(1')上。

9.根据前一实施例所述的封装单元(10)，其中所述间隔件(4)在设计方面是相同的。

10.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其中所述胶粘点(3,3')是在室温下可涂抹的。

11.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其中所述胶粘点(3,3')被配置成在每种情况下将一个电子组件固定于所述第一衬底(1)上和所述第二衬底(1')上。

12.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)，其中所述第一衬底(1)和/或所述第二衬底(1')是直接铜粘结衬底或直接铝粘结衬底。

13.根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10),其中至少所述第一衬底(1)包含彼此紧邻布置的多个个别衬底并且所述间隔件(4)作为所述个别衬底边界。

14.一种封装堆叠，其包含彼此上下堆叠的多个根据前述实施例中的一个所述的封装单元(10)。

15.一种用于封装衬底(1,1')的方法，其包含以下步骤：

-提供第一衬底(1)，

-将间隔件(4)放置在所述第一衬底(1)上，以及

-将第二衬底(1')放置在所述间隔件(4)上，

其中金属沉积物(2,2')在每种情况下都被放置在所述第一衬底(1)的表面上和所述第二衬底(1')的表面上，并且一个胶粘点(3,3')被布置在所述两个金属沉积物(2,2')中的每一个上，并且

其中所述间隔件(4)被放置在所述第一衬底(1)上，其放置方式使得所述间隔件(4)仅与所述第一衬底(1)在所述胶粘点(3)的外部接触。

此外，应注意，“包含”和“具有”不排除其它元件或步骤，并且“一个(种)(a/an)”不排除多个(种)。另外，可指出，参照以上例示性实施例中的一个描述的特征或步骤也可与其它上述例示性实施例的其它特征或步骤组合使用。权利要求书中的附图标记不应被视为限制性的。