用于烧结电子子组件的烧结工具和方法与流程

本发明涉及具有用于接收有待烧结的电子子组件的托架的烧结工具。本发明还涉及用于烧结电子子组件的方法，该方法包括以下步骤：将电子子组件安排在烧结工具的托架上，用保护膜覆盖电子子组件，并且烧结电子子组件。

已经知道用于对电子子组件进行低温压力烧结的烧结装置。这些烧结装置具有上模具和(优选可加热的)下模具，它们可以朝向彼此移动。具体地，这些烧结装置被设计成用于以如下方式来烧结电子子组件，该方式为使得下模具配备有厚重的工具，该厚重的工具携带并且加热平面电路载体。上模具工具的呈压力垫(例如硅胶垫)形式的耐高温弹性介质在电路载体的表面上产生不断增加的压力，由此，后者被压在下模具工具的平面支架上。

如果用硅胶垫作为压力垫，通常用保护膜、例如特氟龙膜来覆盖有待烧结的子组件，以避免硅酮成分污染电子子组件。保护膜被放置在上模具和下模具之间、覆盖有待被烧结的电子子组件、并且是可弹性变形的，其方式为使得在压力垫将特氟龙膜压靠在电子子组件的表面轮廓上时，使得特氟龙膜在高压(最高达约30mpa)和高温(最高达约350℃)下将自身与电子子组件的表面凹凸形状适配。

然而，在使用这些保护膜时已经发现不利的是，在打开上模具和下模具并且冷却烧结的电子子组件之后保护膜保持适配在电子子组件的轮廓上，并且必须从子组件凹凸形状上小心剥离以避免损坏烧结的电子子组件。

本发明的目的因此是提供便于烧结操作、具体是保护膜处置的烧结工具以及烧结方法。

根据本发明，通过用于具有权利要求1的特征的烧结装置的工具和具有权利要求6的特征的方法来实现这个目的。对应地从属于独立权利要求的从属权利要求提供了本发明的有利设计。

本发明的基本概念是在加热和施加压力之前，在保护膜的边缘、或托架的边缘、或者电子子组件的边缘固定保护膜。由于保护膜的弹性特性，尽管保护膜在热影响和压力影响下将变形来与子组件的凹凸形状相适配，但是烧结一旦执行好其就在冷却的过程中收缩，并且自己撤出其自身与表面凹凸形状的覆合(accord)，从而使得这个操作自动发生而不再必须手动执行。

因此，本发明的优势是保护膜在上模具抬离并且冷却之后自己解除其自身与子组件的覆合，并且可以从子组件轻易地剥离。

根据本发明设计的烧结工具具有用于接收有待烧结的电子子组件的托架的烧结工具，该烧结工具包括至少一个支撑架，该至少一个支撑架被固定在该托架相反两侧上的两个位置处，以用于将覆盖该电子子组件的保护膜固定。

优选地，提供了用于该支撑架的、共平面且呈正交方向地在该托架的任一侧安排的两组固定点。如果支撑架具有环形形式，则实现特别有利的设计。

支撑架也可以选择性地为矩形、椭圆形、或者形成为多边形以提供对托架的空间的优化使用。有利地，支撑架在形状上是与托架的边缘互补地形成的。

将保护膜容易地紧固到烧结工具上，烧结工具优选具有用于接收形成在支撑架上的连接器的窝槽。确切地，窝槽和连接器可以形成为卡扣式紧固件的形式。

有利地，可以提供释放装置，借助于该释放装置，上模具可以在加压和烧结过程之后执行将烧结工具、具体是支撑架与保护膜分离。电子子组件通常松动地设置在可移动的下模具上并且被压靠在包括压力垫的上模具上。压力垫通常由硅酮制成，其中，保护膜保护电子子组件免于被硅酮粘连和污染。在烧结之后，下模具向下移动并且远离固定的上模具，风险是保护膜、并且可能是电子子组件粘附于上模具的压力垫上。为了确保将保护膜、并且可能是电子子组件从压力垫安全释放，来自烧结工具的上模具的释放装置优选接合到支撑架的接收窝槽中以便将烧结模具从上模具释放。这种释放装置可以包括例如两个或更多个电动、气动或液压可移动的致动器栓。由此，可能的是获得电子子组件的安全的解除附接，并且因而获得不麻烦的并且高效的烧结过程。

考虑了本发明的、用于烧结电子子组件的方法于是提供的是，将电子子组件安排在烧结工具的托架上，以保护膜覆盖电子子组件，并且将电子子组件烧结保护膜被固定于至少一个支撑架上，该至少一个支撑架进而固定在托架的相反两侧的两个位置处。

可选地，保护膜可以在烧结之后机械地解除附接。

根据优选实施例，保护膜在覆盖电子子组件之后被通过卡环固定。

保护膜具体是特氟龙膜。

保护膜可以具有多层或多叠层构造，一层或叠层保护膜由特氟龙构成，另一层或另一叠层由卡普顿(kapton)构成。特氟龙层或叠层可以例如具有400μm的厚度，并且面向电子子组件的该卡普顿层或叠层可以是50μm厚，使得特氟龙污染电子子组件的风险减小。

最优选地，保护膜被形成为使得确保通过保护膜的气体交换，这是借助于穿过保护膜的孔或洞而成为可能的。保护膜中提供的这些间隙允许抽空该过程周围的区域，而不在特氟龙膜与部件之间包括剩余的空气，或者不使之暴露于可以通过这些间隙、孔或洞引入到有待烧结的部件的过程气体。

基于以下附图中展示的示例性实施例更详细地解释本发明。

图1示出了通过根据本发明的、具有特别优选设计的示例性实施例的剖视图。

图2示出了通过根据本发明的、具有用于分离烧结工具的释放装置的第二示例性实施例的剖视图。

图3示出了展示根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。

图1示出了烧结工具10，该烧结工具具有形成为烧结工具10中的凹陷的托架，以用于接收有待烧结的电子子组件bg。电子子组件bg被保护膜30例如特氟龙膜覆盖，该保护膜通过安排在托架两侧上的支撑架20紧固于烧结工具10。

在图2中，示出的是烧结工具100，该烧结工具包括上模具42和下模具44。烧结工具10安装在下模具44上。为了压力烧结，下模具44可以沿上模具42的方向竖直移动以产生在10mpa至40mpa范围内的烧结压力。电子子组件bg(包括电路基板和有待通过压力烧结而电连接到其上的电子部件)被插入工具固持件52中的托架中。烧结工具10包括保护膜30和支撑架20，该支撑架形成为围绕工具固持件52的环形卡环，并且保护膜30固定在烧结工具10的工具固持件52上。下模具44和上模具42被电加热。上模具42承载压力垫56，该压力垫在下模具44被压入上模具42中时在保护膜30和电子组件bg上产生准流体静力学压力分布。在压力烧结过程之后，下模具44向下移动远离上模具42。为了防止保护膜30还以及因此的烧结工具10粘合到压力垫56上，在烧结工具10的支撑架20内提供有了接收窝槽46。释放装置40被示出为包括提升杆50，该提升杆可通过液压或气动致动器缸54来竖直移动。提升杆50包括两个或更多个致动器栓48，这些致动器栓可以接合在支撑架20的接收窝槽46中。如果提升杆50优选与下模具44的下降速度同步地沿关闭的下模具44的方向下降，则获得保护膜30、并且因此的烧结工具10从压力垫56可靠地分离。因而，可以从烧结压机100移除烧结工具10以允许进一步的加工步骤。

图3示出了展示根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。考虑了本发明的、用于烧结电子子组件的方法200提供的是，将电子子组件安排201在烧结工具的托架上，以保护膜覆盖202电子子组件，并且将电子子组件烧结203，保护膜在覆盖之后并且在烧结电子子组件之前被至少沿电子子组件的前方和后方的方向任选地固定204。任选地，保护膜可以在烧结203之后机械地解除附接205。