专利名称：具有激光烧结的底板的基片的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有坚固的界面的粘合结构，所述界面能够抵御升高的温度的加工处理条件而不出现分层。
背景技术：
一种被结合到基片或基底上的结合结构或结合的结构，例如硅片，通常包括多个金属层或多层金属，所述金属层将晶片(或芯片)和基片结合在一起，并在所述晶片和包封件(或组件)之间提供热传递。这类结合结构的制造商通常在不超过300°C的加工处理温度下制造这种结构。
本领域技术人员从下列详细描述中将会清楚地理解本发明的各个特点和优点。伴随着这些详细描述的附图简要地示出如下
图1示出了具有烧结界面或烧结的界面的示例性的结合结构； 图2示出了具有烧结界面的示例性的电子装置；以及图3示出了加工处理具有烧结界面的电子装置的示例性的方法。
具体实施例方式图1图示出一种示例性的结合结构(bonded structure) 20，所述结合结构并不限于任何特定的种类或应用。所述结合结构20包括结构件(structural member) 22，所述结构件在金属基体复合物中具有诸如铝金属的金属部分。底板，即金属层M位于结构件22 上。金属层M处在结构件22和另一个部件沈之间，结构件22通过结合材料观被结合到所述另一个部件上。就是，金属层M是关于结合材料观的底板。结合材料观并不限于任何特定的种类，但可以是焊接材料、扩散结合材料(例如金和锡)或者其它适合的材料，用以将结构件22和另一部件沈接附在一起。依据结合结构 20的制造情况，结构件22和金属层M可以设置为用于后续加工处理以接附另一部件沈的基片或基底(substrate )。金属层M直接位于结构件M上面并具有用做使结构件M和另一部件沈之间容易形成牢固界面的烧结界面(sintered interface)30，所述烧结界面能够抵御后续的高于 350°C的加工处理温度而不分层。金属层M可以是用于结合结构20的特定应用的镍金属、铜金属或者其它适合的金属。例如，所选择的金属可以用作结构件22和另一部件沈之间的热导体，有利于结构件 22和另一部件沈之间的结合，和/或在结合结构20中用作另外的所希望的目的。无论如何，金属层M和结构件22之间的连续接触或连续接触有利于实现较高的导热率和良好的
结合强度。在所示出的示例中，烧结界面30在加工结合部件22的过程中形成。例如，金属层24利用高能量束被沉积在结构件22上。所述高能量束可以是指向金属的靶源的激光束或电子束，所述金属靶源被选定为用于金属层M。所述高能量束照射到靶源材料上，所述材料被加热且蒸发或升华，以形成沉积在结构件22的表面上的金属的高能量卷流或羽流(high energy plume)，从而形成烧结界面30。施加热并以高能量卷流沉积所述源材料的过程或加工过程使得所述源材料热凝固，从而形成金属层M的烧结界面30。此外，高能量束和靶源材料的使用不会使结构件22 承受需要形成高能量卷流的高处理温度。这样，被作为金属层M沉积的材料能够具有高于结构件22的金属的熔化温度的烧结温度。例如，在所述结构件中的铝具有大约1221 T (660°C)的熔点，而为了沉积诸如镍的金属层M靶源材料加热达到的温度就更高。另外，在现场烧结(sinter)金属层M会熔化结构件22的金属部分。烧结界面30可以认为是金属层34和结构件22的表面区域的微观结构，所述微观结构通过使用上面讨论的沉积过程来形成。金属层M和结构件22之间的机械界面或者烧结界面30的另外的物理特性与使用高能量束沉积金属层M相关联。这就是，烧结界面30 属于金属层M的激光应用的物理特性。如将在下面详细描述的，结合结构20的烧结界面30是坚固的，并且能够抵御下游 (或后处理程序)的350°C或更高的加工处理温度。关于这方面，烧结界面30限制或避免了由于因这种加工处理温度而产生的热应力导致的起泡，破裂以及分层，这种热应力要是使用其它方法，例如火焰喷射等，进行金属层的沉积或许另外会损坏金属层对。因此，金属层 24甚至在经历过350°C或更高的加工处理温度之后依然与结构件32保持持续的接触。图2图示出另一种烧结结构，在这个示例中，所述烧结结构是电子装置120。在本说明书中，在适当的情况下，类似的附图标记指示类似的部件，而带有添加100或其多倍数的附图标记指示改进型的元件，这些改进型的元件应理解为将相对应的原始部件的相同特点和有益的部分相组合或合并。在这个示例中，电子装置120包括AlSiC组件或外壳(或封装件(package)) 122和位于AlSiC组件122上的金属层124.金属层IM可以有大约1 一 6微米的厚度。然而，使用者可以选择另外的所希望的厚度来满足特定应用的需要。AlSiC 插件或外壳122可以是金属基体复合物(metal matrix composite)，所述金属基体复合物具有散布在铝金属基体122b中的碳化硅增强物质12加。AlSiC组件122通过结合材料(bonding material) 1 被结合到含有硅的晶片 1 上，例如硅晶片或碳化硅晶片上。在该示例中，含有硅的晶片1 任选地包括层126a和 126b。层126a和126b可以分别是对于AlSiC组件122和含有硅的晶片1 之间的结合和热传导性有利的钛金属和镍金属。应当理解的是，作为选择，依照一种应用的特定需要，层 126a和126b可以是其它类型的金属层。如上所述，金属层1 可以是或包括镍金属，铜金属或者其它用于特定应用的适合的金属。电子装置120包括在金属层IM和AlSiC组件122之间的烧结界面130。也如上所述，烧结界面130是一种高能量束沉积过程的物理特性，所述高能量束沉积过程用来将金属层1 沉积在AlSiC组件122上。烧结界面130是坚固的，并且允许电子装置120的下游的高温加工处理而不会起泡，破裂或者分层。例如，结合材料1 可以经受350°C或更高的温度的加工过程。以将 AlSiC组件122和含有硅的晶片1 熔合在一起。电子装置120的烧结界面130允许在这样的温度下进行加工处理而不会分层，从而金属层1 和AlSiC组件122在经过350°C或更高的加热之后依然保持穿过所述界面的持续接触。这有利于金属层1 和AlSiC组件122 之间形成良好的热传导性或热传导率，从而在操作过程中晶片接合处的温度能够保持在低水平。而且，在金属层IM和AlSiC组件122之间的烧结界面130相对于热疲劳大约比使用其它技术例如火焰喷射沉积技术沉积的类似金属层更坚固一个数量级或这之上。图3图示出一种示例性的方法160，所述方法用于加工处理电子装置，例如图2的电子装置20。在这个示例中，所述方法包括用于沉积金属层124的沉积步骤162，用于沉积结合材料1 的沉积步骤164，以及用于将含有硅的晶片1 和AlSiC组件122熔合在一起而界面130没有被分层的加热步骤166。作为示例，金属层IM利用高能量束，例如激光或电子束，被沉积在AlSiC组件122上。在接着的沉积步骤164中，结合材料1 被沉积在含有硅的晶片1 和AlSiC组件122之间。例如，结合材料1 可以被沉积在含有硅的晶片 126上、AlSiC组件122上或者两者之上。结合材料1 可以包括一层或多层以后被加热以形成(一种)结合的金属材料。所述电子装置在加热步骤166被加热以在含有硅的晶片1 和AlSiC组件122之间形成所述结合。如上所述，加热温度可以是350°C或更高，且并不引起烧结界面130的分层。也就是，烧结界面130足够的强，能够抵御因升高的加工处理温度而产生的热应力。尽管在图示出的示例中示出了特征的组合，但是不需要将所有特征都组合进来， 以实现本发明的各种实施例的有益的方案。换句话说，根据本发明实施例的设计的系统将没有必要包括附图中的任意一个的所有的特征或者在附图中示意性示出的所有的部分。而且，一个示例性实施例的所选择的特征可以与另一个示例性实施例的所选择的特征相结
I=I O前面的描述本质上是示例性的，而非限制性的。对于所公开的实施例的各种变型和改进对于本领域技术人员而言是明显的，这些变型和改进没有脱离本发明的本质。本发明所给定的保护范围可通过在此提出的权利要求来确定。
权利要求
1.一种基片，所述基片包括 金属部分；和底板，所述底板被激光烧结在所述金属部分上，其中，所述金属部分具有熔点，所述熔点低于所述底板的烧结温度。
2.按照权利要求1所述的基片，其特征在于，所述金属部分是铝，而所述底板是镍金
3.按照权利要求1所述的基片，其特征在于，所述金属部分是复合物的金属基体。
4.按照权利要求3所述的基片，其特征在于，所述复合物包括碳化硅。
5.一种电子装置，所述电子装置包括电子装置组件，所述电子装置组件在其上具有金属层，从而存在有金属层/组件界面， 且所述金属层/组件界面是激光烧结的。
6.按照权利要求5所述的电子装置，其特征在于，其还包括含有硅的晶片和在所述金属层上的结合材料，所述结合材料将所述电子装置组件和所述含有硅的晶片结合在一起， 其中所述电子装置组件是铝碳化硅(AlSiC)组件。
7.按照权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述含有硅的晶片包括钛金属层和镍金属层。
8.按照权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述金属层选自下列组，所述组包括镍金属和铜金属。
9.按照权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述金属层是镍金属。
10.按照权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述金属层/组件界面在高于 350 0C的加工处理温度下不会破碎或起泡。
11.按照权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置组件是具有分散在铝金属基体中的碳化硅增强物质的金属基体复合物。
12.按照权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述金属层是通过激光施加的。
13.一种电子装置，所述电子装置包括 含有硅的晶片；铝碳化硅(AlSiC)组件，所述铝碳化硅(AlSiC)组件在其上包括镍金属层，所述镍金属层具有带有所述碳化铝硅(AlSiC)组件的烧结界面；以及结合材料，所述结合材料将所述铝碳化硅(AlSiC)组件上的所述镍金属层和所述含有硅的晶片结合在一起。
14.一种结合结构，所述结合结构包括 包括铝金属的结构件；在所述结构件上的金属层，所述金属层具有带所述结构件的烧结界面，且所述金属层选自下列组，所述组包括镍金属和铜金属；以及在所述金属层上的结合材料，所述结合材料有效的将所述结构件和另外的部件结合在一起。
15.按照权利要求14所述的结合结构，其特征在于，所述金属层是镍金属。
16.按照权利要求14所述的结合结构，其特征在于，所述结合材料包括金和锡。
17.一种用于加工处理电子装置的方法，所述方法包括使用高能量束将金属层沉积在铝碳化硅(AlSiC)组件上，从而存在有激光烧结的金属层/铝碳化硅(AlSiC)组件界面；在所述金属层和含有硅的晶片之间沉积结合材料；和加热所述结合材料，以使所述含有硅的晶片和所述碳化铝硅(AlSiC)组件熔合在一起， 而金属层/铝碳化硅(AlSiC)组件界面没有分层。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述结合材料的加热是在高于350°C的温度下进行的。
19.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述金属层选自下列组，所述组包括镍金属和铜金属。
20.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述金属层是镍金属。
21.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述高能量束是激光。
22.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述高能量束是电子束。
全文摘要
本发明提出一种基片，该基片包括金属部分；和底板，该底板被激光烧结在该金属部分上，其中，该金属部分具有熔点，该熔点低于该底板的烧结温度。
文档编号B32B15/20GK102267260SQ201110108
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者A. 赫特尔 T. 申请人:普拉特及惠特尼火箭达因公司