用于产生经干燥的粘结层的方法及通过式处理设备的制造方法

用于产生经干燥的粘结层的方法及通过式处理设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于产生经干燥的粘结层的方法、用于产生烧结连接的方法、用于制造功率半导体模块的方法及通过式处理设备。
【背景技术】
[0002]为了制造配对连接已知的是在配对件之间嵌入有烧结功能的粘结剂并且将该粘结剂烧结，由此形成固定的烧结连接。该技术首先应用于配对连接的功率半导体模块之中，其在该功率半导体模块的运行之中能够承受高强度的温度变换负担。与传统的配对连接诸如焊接或者粘结连接相比较，烧结连接显示出了本质上更好的长时间稳定性。
[0003]在实际的烧结工艺之前在配对件中的至少一个之上涂覆有具有烧结能力的粒子和溶剂的可涂式粘结剂并且随后干燥。在干燥时通常在干燥室之中进行，去除溶剂之中的绝大部分从而剩下经干燥的粘结层。然后才烧结该经干燥的粘结层。然而，该方法非常费时，因为首先必须装备干燥室并且在干燥之后再移除。此外，升温也需要非常多的时间。

【发明内容】

[0004]本发明的任务在于提供多种方法，借助于该些方法能够比之前更快地制造烧结连接，并且提供用于实现该方法的设备。该些任务将通过根据专利权利要求1所述的用于干燥粘结层的方法、通过根据专利权利要求17所述的用于在第一配对件和第二配对件之间制造烧结连接的方法以及通过根据专利权利要求22所述的通过式处理设备来解决。本发明的设计方案和改进方案为从属权利要求的主题。
[0005]为了在(第一)配对件之上产生经干燥的粘结层而提供具有接触面的(第一)配对件，在该接触面之上涂覆有粘结剂。此外，提供预加热至预加热温度的加热装置。然后，在干燥阶段干燥涂覆在所述接触面之上的粘结剂，从而由该粘结剂来形成经干燥的粘结层。在该干燥阶段之中(第一)配对件和预加热的加热装置制造件具有最高5_的距离，其中，在此也包括Omm的距离。在为Omm的距离时(第一)配对件和该加热装置接触。
[0006]借助于该干燥方法能够在所述第一配对件和第二配对件之间制造烧结连接。为此，在上述所描述的用于产生经干燥的粘结层的方法之后，所述第一配对件和所述第二配对件如此地相对彼此设置，使得所述经干燥的粘结层处于所述第一配对件和所述第二配对件之间。接下来，在烧结阶段期间来烧结该经干燥的粘结层。在烧结阶段期间，所述第一配对件和所述第二配对件以及处于其间的经干燥的粘结层在接触压力的作用下未被破坏地保持相互接触。在所述烧结阶段所述经干燥的粘结层也被安置在所述第一配对件和所述第二配对件之间并且与其接触。
[0007]为了实现前述说明的干燥方法能够例如借助于通过式处理设备来实现，该通过式处理设备被构造为连续地在多个配对件之上分别相应于所描述的干燥方法来产生经干燥的粘结层。
【附图说明】
[0008]接下来将借助于多个实施例在参照所附的附图的情况下来详细地阐述本发明。在附图中相同的附图标记将描述相同的或者相似的功能的元件。其中:
[0009]图1A至图1N示出了用于制造在两个配对件之间的烧结连接的方法的不同的步骤；
[0010]图2示出了在通过式处理方法之中的两个配对件之间的烧结连接的制造；
[0011]图3示出了两个配对件，它们借助于烧结连接相互待连接的接触面分别通过贵金属表面来加以形成；
[0012]图4示出了用于制造在陶瓷基底和半导体芯片之间的烧结连接的一个实施例；
[0013]图5示出了用于在功率半导体模块的底板和陶瓷基底之间制造烧结连接的一个实施例；
[0014]图6示出了借助于具有多个铸模附入件的加热装置来加热配对件的一个实施例；
[0015]图7示出了用于借助于具有多个铸模附入件的冷却装置来冷却配对件的一个实施例；
[0016]图8A和图8B示出了配对件的加热，其中，在加热装置和配对件之间安置有弹性的且导热的压力元件；
[0017]图9示出了配对件的冷却，其中，在冷却装置和配对件之间安置有弹性的且导热的压力元件；
[0018]图10示出了借助于与配对件隔开的加热装置来加热配对件的一个实施例；
[0019]图1lA示出了在通过式处理设备之中的第一配对件和第二配对件之间的烧结连接的制造，在该通过式处理设备之中为了运输设置有粘结剂的第一配对件而使用运输载体；
[0020]图1lB示出了依据图1lA以割面El-El所示的该通过式处理设备的放大视图；
[0021]图1lC示出了依据图1lA以割面E2-E2所示的该通过式处理设备的放大视图；以及
[0022]图12示出了图1lC的与图10相对应的替代方案，其中，该加热装置在干燥阶段期间持续地或者短时地与嵌入运输载体200之中的第一配对件I隔离开来。
【具体实施方式】
[0023]图1A示出了第一配对件I。其具有第一接触面11，在该第一接触面之上如在图1B的结果之中所示出的那样涂覆有粘结剂3。该涂覆能够例如以模版或网板印刷法来实现或者通过配制来实现。该粘结剂3含有金属粉以及溶剂。可选地，该金属成分也能够被构造为平片。该粘结剂3也能够在涂覆至第一配对件I之后具有例如至少5 μπι的层厚d3。更小的或者更大的层厚d3然而也是可能的。
[0024]用作金属粉末的金属首先适合的是贵金属，诸如银、金、铂、钯、铑，但是非贵金属诸如铜也是合适的。该粘结剂的金属粉末能够完全由所提及的金属中的一种来组成或者具有该些金属中的一种，也能够由具有两种或者更多种所提及的金属的金属粉末混合物组成或者具有该种金属粉末混合物。
[0025]优选地，将银用作该种金属，因为由此所形成的的烧结的层具有较好的电气以及热传导性能，这尤其是在功率电子领域具有重要意义，例如当功率半导体芯片通过该烧结连接层安装至一个载体之上并且其中导电地与载体相连接和/或通过其隔离散热时。
[0026]如今为了干燥涂覆在第一配对件I的接触面11之上的粘结剂3，必须从该粘结剂3之中去除溶剂的至少绝大部分。为此，本发明设置了加热装置4的应用，该加热装置预加热(参见图1C)至预加热温度T4，例如至少50°C或者至少120°C并且然后被用于在干燥阶段期间加热具有位于其上的粘结剂3的第一配对件I。为此，第一配对件I和预加热加热装置4在整个干燥阶段期间保持一个间隔区域，其不大于最大距离例如5_或者0.5_。在此也包括该间隔等于零的情况，在这种情况下，在加热装置4和第一配对件之间形成非间接的接触。该加热装置4和第一配对件I也能够在整个干燥阶段期间相互未被破坏地接触，或者它们能够在整个干燥阶段期间保持大于或者等于零但是小于或者等于最大距离的间隔区域，或者它们能够在整个干燥阶段期间保持为大于零但是小于最大距离的一个距离范围。
[0027]由于较小的最大距离的缘由，第一配对件I和涂覆在其上的粘结剂3通过由加热装置4所释放的热量加以加热，从而使得该溶剂31从粘结剂3之中移除(参见图1D)。该干燥阶段的持续时间能够例如为至少I秒、至少30秒或者至少60秒。
[0028]为了阻止该加热装置4的温度在干燥阶段开始之前过强地下降，该加热装置4能够可选地具有至少为该