用于制造电路载体装置的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造电路载体装置的方法。在此提供载体(1)，其具有通过铝碳化硅金属基复合材料形成的表面部段(1t)。同样地提供电路载体(2)，其具有带有下侧(20b)的绝缘载体(20)，将下金属化层(22)涂覆到该下侧上。在表面部段(1t)上生成包含玻璃的附着层(3)，在附着层(3)和电路载体(2)之间借助于连接层(4)制造材料配合的连接。
【专利说明】
用于制造电路载体装置的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于制造电路载体装置的方法。在制造电子组件时经常采用铝碳化娃金属基复合材料(在下面也称为AlSiC-MMC材料;MMC =金属基复合)制成的载体。当电路载体装置的其它的元件例如通过焊接与这样的AlSiC-MMC载体连接的时候，载体的表面通常预涂敷镍组成的层，例如以便提高焊接性。【背景技术】
[0002]然而，在这样的载体的表面上-在其涂敷镍之前-存在有氧化铝(A1203)和/或碳化硅(SiC)和/或碳(C)。氧化铝是由于了包含在载体中的铝的氧化所导致，同时碳化硅(SiC) 和碳(C)是来自AlSiC的制造过程中的废料。因为镍没有在碳化硅、碳和Al2〇3上浸润，所以所谓的镍的预涂敷不是最理想地粘附在载体上。与之相应地，电路载体和预涂敷镍的AlSiC-MMC 载体之间的连接的强度也不是最理想的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种方法，利用该方法能够在电路载体和具有AlSiC-MMC 材料的载体之间制造高强度的连接。该目的通过根据权利要求1的用于制造电路载体装置的方法实现。设计方案和改进方案是从属权利要求的内容。[〇〇〇4]为了制造电路载体装置提供载体，其具有通过铝碳化硅金属基复合材料形成的表面部段。同样地提供电路载体，其具有带有下侧的绝缘载体，将下金属化层涂覆到该下侧上。在表面部段上生成包含玻璃的附着层，在附着层和电路载体之间借助于连接层制造材料配合的连接。包含在附着层中的玻璃造成具有AlSi C-MMC材料的高强度的连接。【附图说明】
[0005]接下来根据以附图为参考的实施例阐述本发明。图中的视图不是成比例的。在此示出:
[0006]图1是通过电路载体装置的横截面，
[0007]图2A和2B是用于制造根据图1的电路载体装置的方法的不同的步骤。
[0008]在图中以相同的标号标记相同的或者互相对应的元件。【具体实施方式】
[0009]图1示出了通过电路载体装置100的横截面。电路载体装置100具有载体1。例如能够构造为平的或基本上平的板的载体具有AlSiC-MMC材料，或者其由这样的材料组成。载体 1的至少一个表面部段通过A1SiC-MMC材料形成。在这一点上指出的是，“通过A1SiC-MMC材料形成”的表达也包括具有材料氧化铝、碳化硅和碳中的至少一种的混合物的可能的存在。 [0〇1〇]载体1材料配合地与电路载体2连接，其具有带有上侧20t和与上侧20t相对置的下侧20b的介电的绝缘载体20。介电的绝缘载体20能够例如是陶瓷层，例如由氧化铝(A1203)组成或具有氧化铝。
[0011]电路载体2还具有至少一个下金属化层22,其涂覆到绝缘载体20的下侧20b上。可选地，电路载体2还能够具有上金属化层21，其涂覆到绝缘载体20的上侧20t上。假如存在上金属化层21，那么其就能够是结构化或非结构化的。下金属化层22和只要存在的上金属化层21能够例如由铜或铜合金、铝或铝合金组成。然而原则上，也能够应用任意的其它的、特别是能焊接的金属。
[0012]例如，电路载体2能够是DCB基底，其中，金属化层21和只要存在的金属化层22由铜或铜合金组成，并且借助于已知的DCB方法(DCB =直接铜键合)与Al2〇3绝缘载体20连接。
[0013]此外，电路载体2能够可选地装配有任意的电子元器件5,即材料配合地与其连接。 例如，这样的元器件5能够是如例如二极管、1681'105?￡1'、开￡1'、册阶(高电子迀移率晶体管)等那样的半导体元器件。根据所示的实例，这样的元器件5能够具有电极51和51以及元器件本体50,其在半导体元器件的情况下为半导体本体。[〇〇14]将包含玻璃的附着层3涂覆到表面部段It上。由于在其中包含的玻璃，附着层3-尽管可能存在碳、碳化硅和氧化铝-突出地粘附在表面部段It上。载体2在下金属化层22上借助于连接层4材料配合地与附着层3以及也材料配合地与载体1连接。
[0015]只要存在电子元器件5,那么其就能够借助于另外的连接层6材料配合地与电路载体2连接。[〇〇16]接下来以图2A和2B为参考阐述这样的布置的制造。首先如图2A所示那样，首先提供载体1和电路载体2。电路载体2具有至少一个绝缘载体20和涂覆在其下侧20b上的下金属化层22。可选地，其也还能够包含涂覆在上侧20t上的上金属化层21。同样可选地，电路载体 2能够装配有一个或多个任意的电子元器件5,其分别借助于连接层6连接。在该思想下，电路载体2能够预先装配有一个或多个(相同的或不同的)电子元器件5。在这点上，“预装配” 意味着，电路载体2已经在制造电路载体2和载体1之间的材料配合的联接之前装配有一个或多个元器件5。
[0017]假如存在具有至少一个电子元器件5的电路载体2,那么其例如在上金属化层21上借助于任意的连接层6与电路载体2连接。作为连接层适用的是例如焊接层、由烧结的金属粉末(例如银粉)组成的层或者导电的或电绝缘的粘结层。
[0018]在预装备或未预装配的电路载体2材料配合地与载体1连接之前，在载体1的表面部段It上生成所阐述的附着层3。对此，将膏体31涂覆到表面部段It上，这例如能够借助于丝网印刷或模版印刷实现。可选地，能够在涂覆膏体31之前还执行清洁步骤，以便至少部分地(在理想情况下完全地)去除可能存在于表面部段It上的材料碳和碳化硅，并且因此改善接下来在其(清洁的表面部段It)上生成的附着层3的粘附。清洁步骤能够例如包括一个或多个下述清洁方法:冲洗、磨光、气压喷射固态的喷射物(例如喷沙)等。[〇〇19]膏体31包含至少一个(粉碎的)玻璃30和溶剂。除了玻璃30之外，膏体31也能够包含金属粉末。作为金属粉末适用的是例如下述金属中的正好一个或者来自或具有下列材料中的两种或多种的任意的组合:铜(Cu)，银(Ag)，钯化银(AgPd)，金(Au)。然而原则上，也能够应用任意的其它的金属粉末。作为膏体适用的例如是在专利文献DE 69531138 T2 (Fukuda et.al.，申请日:1995年11月17日；在欧洲专利局专利发行出版:2003年06月25日) 中以及所属的优先权申请JP 28644894 A(申请日:1994年11月12日)中的厚层膏体中的每个。就此来说，将有关组装、制造和加工厚层膏体的专利文献和优先权申请完全地包括到当前的公开物中。然而除了在所述的专利文献和其优先权申请中之外，在本发明中不取决于从(对应厚层膏体的)膏体31中产生的附着层3具有确定的导电能力。因此，生成的附着层3 的厚度d3也能够选择为非常小，例如厚度d3能够位于5wii至20wii的范围中。然而原则上，厚度d3也能够在该范围之下或之上。
[0020]在涂覆膏体31之后进行干燥。随后载体1和位于其表面部段It上的干燥的膏体31 经受温度处理，在其中熔化包含在干燥的膏体31中的玻璃30。玻璃的熔化以及温度处理能够优选地在小于600 °C的温度中进行。
[0021]在熔化之后冷却载体1和位于其表面部段It上的干燥的、包含熔化的玻璃30的膏体31，直到低于玻璃30的玻璃转变温度。在结果中，由此出现与表面部段It以及载体1固定地连接的附着层3。产生的附着层3的厚度d3能够例如至少为5mi或8mi和/或小于15mi或100 Mi。在此，厚度d3在垂直于表面部段It的方向上测定。
[0022]可选地，连接层4能够直接邻接于附着层3和/或直接邻接于下金属化层22。连接层 4能够例如是烧结层，或者是由烧结的金属粉末(例如银粉)组成的层，该金属粉末在烧结期间材料配合地既与附着层3又与下金属化层22连接。
[0023]可选地，连接层4的制造能够在包含氢的环境中进行。因此可选地，膏体31能够是耐氢的，即不或不显著受到氢的侵蚀。
[0024]通过本发明节省了镍层的应用，以便改善载体1的焊接性。相应地，能够在制造材料配合的连接之后在载体1和电路载体2之间不布置镍层，和/或能够在表面部段It和附着层3之间不布置镍层。
[0025]因为焊接的AlSiC-MMC材料没有浸湿，所以当连接层4构造为焊接层的时候，为了其制造能够作为自然的焊接停止应用。在用于制造连接层4的焊料的仍然为液态的状态中， 其仅浸湿附着层3,而不浸湿表面部段It的在侧面直接邻接于附着层3的部分。
[0026]可选地，附着层3在每个侧面的方向上(即在平行于表面部段It的每个方向上)至少延伸经过下金属化层22的区域。同样可选地，附着层3能够在每个侧面的方向上经过下金属化层22向外延伸最大2_。
[0027]在电路载体装置100中，如其在之前提到的那样，载体1能够例如形成功率半导体模块的底板。
【主权项】
1.一种用于制造电路载体装置的方法，所述方法具有:提供载体(1)，所述载体具有通过铝碳化硅金属基复合材料形成的表面部段(It); 提供电路载体(2)，所述电路载体具有带有下侧(20b)的绝缘载体(20)，将下金属化层 (22)涂覆到所述下侧上；在所述表面部段(It)上生成包含玻璃(30)的附着层(3);在所述附着层(3)和所述电路载体(2)之间借助于连接层(4)制造材料配合的连接。2.根据权利要求1所述的方法，其中，进行包含玻璃的所述附着层(3)的生成，其中 将包含玻璃(30)的膏体(31)涂覆到所述表面部段(It)上；使所涂覆的所述膏体(31)干燥；使所述载体(1)和位于所述载体的所述表面部段(It)上的干燥的所述膏体(31)经受温 度处理，其中，熔化包含在经干燥的所述膏体(31)中的所述玻璃(30);以及在所述温度处理之后冷却所述载体(1)和位于所述载体的所述表面部段(It)上的经干 燥的、包含熔化的所述玻璃(30)的所述膏体(31)，直到低于所述玻璃(30)的玻璃转变温度。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述载体(1)和位于所述载体的所述表面部段 (11)上的、经干燥的所述膏体(31)不超过600 °C地加热。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述膏体(31)包含金属粉末。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述金属粉末具有正好一种下列材料或来自下列 材料中的两种或多种的任意的组合:Cu、Ag、Pd、Au。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述附着层(3)具有多于5wii或多于8 Mi的厚度(d3)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述附着层(3)具有小于lOOwii或小 于50ym或小于15ym的厚度(d3)。8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，包含所述玻璃(30)的所述膏体(31) 的所述涂覆通过丝网印刷或模版印刷实现。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述玻璃(30)具有小于600°C的玻璃转变温度。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接层(4)构造为焊料层或者 包含烧结的金属粉末的层。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接层(4)直接邻接于所述附着层(3);和/或直接邻接于所述下金属化层(22)。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所提供的电路载体(2)的所述绝缘 载体(20)具有与所述下侧(20b)相对置的上侧(20t)，将上金属化层(21)涂覆到所述上侧上。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所提供的电路载体(2)装配有半导 体芯片(5)。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在制造所述材料配合的连接之后 在所述表面部段(11)和所述连接层(4)之间不布置镍层;和/或在所述表面部段(11)和所述附着层(3)之间不布置镍层。
【文档编号】H01L21/48GK106024642SQ201610009614
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月6日
【发明人】O·霍尔菲尔德
【申请人】英飞凌科技股份有限公司