CN111699067B - 用于制造结构单元的方法以及用于连接构件与这种结构单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造结构单元(10)的方法，结构单元要通过扩散焊接与至少一个构件焊接，并且结构单元独立于构件(38)地构造，所述方法具有如下步骤：‑提供结构单元(10)的基板(12)；‑借助印刷技术，在基板(12)的至少一个部分区域(22)上施加膏(16)，膏至少具有金属颗粒(18)和与金属颗粒(18)不同的焊料颗粒(20)；‑在不存在构件(38)的情况下，利用焊料(26)渗透膏(16)，由此被焊料(26)渗透的膏(16)形成焊料载体层(14)。此外，本发明涉及一种用于借助扩散焊接连接构件(38)与基板(12)的方法。

Description

用于制造结构单元的方法以及用于连接构件与这种结构单元 的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造结构单元的方法，该结构单元要通过扩散焊接与至少一个构件焊接，并且该结构单元独立于构件地构造。此外，本发明涉及一种借助扩散焊接来连接构件与基板的方法。

背景技术

在例如晶片附接(Die-Attach)、即半导体和/或微系统技术的装配的技术应用中，以及在电路板上安装表面安装构件的SMD安装(英语：Surface Mount Device(表面安装设备))中，或者还有在散热体连接中，可靠的、特别是高温稳定的焊接连接是有利的。焊接一般是一种热方法，用于以材料配合的方式接合材料，从而例如可以将构件与结构单元连接。在此，相应地借助在结构单元和构件的表面上存在的材料，以及通过焊料，相应地产生表面熔合物，表面熔合物通过由焊料形成的焊料层，将构件与结构单元连接，由此形成材料配合的连接。在焊接时，相应的工件、即构件和结构单元不熔化到相应的深度，而是在工件上相应地形成所提到的表面熔合物。借助焊接产生材料配合的连接的一种可能性是所谓的扩散焊接

在扩散焊接中，在焊接过程期间进行扩散过程，这可以导致焊接连接的扩展的形成。焊料层可以由焊料载体层形成。

不仅在晶片附接、SMD安装中，而且在散热体连接等等中，特别是为了节约成本，并且为了保持例如针对员工的环境负荷特别小，特别是高熔点的扩散焊接连接受到青睐，高熔点的扩散焊接连接可以利用市场上可以获得的无铅焊膏，特别是通过特别是在相应的表面熔合物和焊料中出现的金属间相的形成来产生。金属间相是由至少两种金属构成的均质化学化合物，其表现为点阵结构，其中，在点阵中，金属化合物部分占优势，并且可能附加地出现原子键或者离子键。

在上面提到的应用情况下，代替扩散焊接，例如可以通过银烧结来产生材料配合的连接。在银烧结中，以使相当大的压力和温度负荷作用于相应的接合配对件上的方式，来连接构件和结构单元、即相应的所谓的接合配对件。银烧结的另一个缺点是银本身的高的材料价格。

此外，在现有技术中，已知如下扩散焊接技术，这些扩散焊接技术使用特别薄的焊料成形部分，以保持扩散路径小。然而，这些技术不仅在基板、特别是结构单元中，而且在构件中，需要特别平整并且干净的表面。扩散路径的缩短受限于非常薄的焊料成形部分的可操作性方面的特性。此外，相生长所需要的时间不能任意缩短。由于热老化(Auslagerung)，在产生焊接连接之后，相生长可能或者一定进一步继续。在此，应当注意相应地作为一个关键因素的、构件和基板的所谓的热预算(Thermal-Budget)。简单地说，热预算可以理解为在构件在其功能、特别是将来的功能方面受损之前、构件可以吸收的热。

此外，正在开发利用单独的铜膏和焊膏的技术，其中，铜颗粒随机地分布在接合配对件之间的接合区内，由此可能出现对热机械可靠性不利的影响。此外，在经常仍处于开发中的技术中，为了产生连接，需要多个单个的过程或者过程步骤。这对到批量生产或者批量过程中的引入产生负面影响。

然而，特别是例如不仅在晶片附接中，而且在SMD安装中，应当有利地容易并且有效地利用已经存在的制造装备来进行批量生产。附加地，在现有技术的方法中，存在形成晶格(Gerüst)的危险，由于金属间相的等温凝固，尤其是在液相的情况下，在焊接期间可能形成晶格。在此，将铜颗粒的至少部分彼此连接，由此可能形成所谓的封闭的腔。在这些腔中，不仅有机焊膏成分、例如残留助焊剂、而且气体不再能够逸出，而剩余在接合区内，这可能对焊接连接、特别是焊接连接的机械和/或热稳定性产生不利的影响。

此外，DE 196 32 378 A1示出了一种扩散焊接连接或者用于产生扩散焊接连接的方法，其特征在于，在至少两个连接配对件之间，引入焊料载体形式的、特别具有扩散活性的、熔融涂覆的低熔点中间层。在此，焊料载体由在两侧设置有焊料层的金属薄膜构成，其中，焊料层本身又可以由多个层形成。

此外，为了连接功能部分的盖子和壳体，US 2010/0291399 A1示出了如何将焊膏和基于锡的焊料粉末施加到由难以焊接的材料制成的盖子上，焊膏通过利用至少400℃的固相温度混合基于铜的金属粉末而形成，事先对焊料粉末施加能够良好地焊接的涂层并且加热，以获得焊料层。

最后，DE 10 2015 200 991 A1示出了一种用于产生焊接连接的方法，其中，将两个层施加到载体元件上，其中，第一层至少具有金属颗粒和添加剂、特别是助焊剂，并且第二层至少具有焊剂，并且其中，随后对载体元件和两个层进行热处理，在热处理中，第二层液化并且与第一层有效连接。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，借助所述方法来提供用于焊接的构件，并且可以特别简单地通过焊接将构件彼此连接。

根据本发明，上述技术问题通过根据权利要求1的方法以及通过根据权利要求10的方法来解决。在从属权利要求中给出本发明的有利的设计方案与适宜的扩展方案。

本发明的第一方面涉及一种用于制造结构单元的方法，该结构单元要通过扩散焊接与至少一个构件焊接，并且该结构单元独立于构件地构造。现在，为了特别高效地制造结构单元，所述方法具有多个步骤。在第一步骤中，提供结构单元的基板。在此，基板应当理解为结构元件的要处理的部分，特别是由一种材料形成的表面，稍后将至少部分对该表面设置焊料或者焊料载体层，从而可以借助焊接，在那里将构件与结构单元连接。简而言之，基板是结构单元的表面中的如下表面，稍后要在该表面上，与独立于结构单元的构件形成焊接连接。在第二步骤中，在基板的至少一个部分区域上，借助印刷技术施加膏，膏至少具有金属颗粒和与金属颗粒不同的焊料颗粒。焊料颗粒是与金属颗粒不同的颗粒的特征，意味着金属颗粒和焊料颗粒至少部分由不同的材料形成。金属颗粒例如可以由元素金属或者金属合金形成。

此外，施加到基板上的膏具有空腔，空腔可能存在于相应的金属颗粒与相应的焊料颗粒之间以及金属颗粒与焊料颗粒之间。在第三步骤中，在没有构件的情况下，利用焊料来渗透膏，由此特别是在结构单元的基板上，被焊料渗透的膏形成焊料载体层。这意味着，与构件无关地或者分离地，也就是说，在没有将构件与结构单元连接的情况下，利用焊料来渗透膏。换言之，在利用焊料渗透膏时，构件与结构单元没有连接或者焊接。焊料例如可以是含锡的焊料或者基于锡形成的焊料。此外，焊料可以是纯锡。膏的焊料颗粒同样可以包含锡，或者由纯锡形成。

因此，在第三步骤中设置为，在构件与结构单元没有连接时或者期间，利用焊料来渗透膏。因此，与构件分离或者无关地制造结构单元，从而与构件无关地或者分离地，对基板设置膏和焊料。在稍后的不属于所述方法的结构单元与构件的焊接中，焊料载体层可以在构件与结构单元之间形成材料配合的连接、特别是焊接连接。因此，现在具有焊料载体层的结构单元是一种半成品，该半成品已经具有要与构件焊接、因此要连接的基板，以及保持在基板上并且包括焊料和膏以及优选具有固有的刚性的(eigensteif)并且干燥的连接装置、即焊料载体层，可以借助焊料载体层将基板与构件连接。特别是可以以如下方式与通过根据本发明的方法产生的结构单元形成或者建立焊接连接，即，至少部分加热连接装置，连接装置由此熔化，以最后将构件与基板焊接，因此以材料配合的方式连接。

根据本发明，特别是在附加的方法步骤中，作为至少一个具有固有的刚性或者形状稳定的成形部分，来施加焊料，和/或借助冲模，调整基板上的膏的表面形貌。由此，可以以特别有利的方式，例如根据要形成的焊料载体层或者连接装置的形状，来特别有利地施加焊料，从而可以同样特别有利地进行随后的渗透。在第三步骤之前，然而特别是在第二步骤之后，进行调整表面形貌的步骤。在调整表面形貌时，远离基板的膏的表面例如给出特别平整、因此特别均匀且平坦的形状，该表面特别是与基板、因此与结构单元的表面平行地布置。由此，在所述方法之后的焊接过程中，可以在构件与结构单元之间形成特别好的焊接连接。如果例如构件在其与焊料载体层可焊接的侧面上是不平坦的，而是具有三维结构，则在调整表面形貌时，例如可以将该三维结构嵌入焊料载体层中，由此构件例如可以以特别高的配合精度放置在焊料载体层上。

在此，第一步骤直至第三步骤优选以时间上协调的顺序进行。在第二步骤、即施加膏之前，进行第一步骤、即提供基板。又在时间上在第三步骤、即利用焊料渗透膏之前，进行第二步骤。根据本发明的方法提供如下优点，即，在没有装配构件的情况下，在基板上利用焊料来渗透膏。如此完成的具有基板的结构单元，可以以特别有利和/或简单的方式在已有的用于电子设备的生产设备中使用，而不需要对生产设备或者在那里进行的扩散焊接过程进行改变，基板具有焊料载体层或者与焊料载体层连接，并且在第三方法步骤之后等同于半成品。由此，特别是在批量生产时，可以省去特别大的投资成本和/或特别昂贵的改装，特别是对生产设备或者生产线的投资成本和/或改装。与其不同，在迄今为止的扩散焊接中，将在根据本发明的方法中使得能够稍后与构件接触的焊料载体层，在其产生或者制造中、也就是说在渗透期间，直接与构件连接。由此特别是对批量生产产生负面影响，因为遵守过程顺序变得困难。此外，可能在焊料和/或膏中存在的助焊剂或者类似的材料，由于施加到焊料载体层上的构件，可能很难从焊料载体层逸出。

根据本发明的方法的构思是，借助所述方法，使得能够高效地产生准备用于扩散焊接的基板或者具有焊料载体层的结构单元。此外，要提供一种用于建立可靠的、高温稳定的、高熔点的扩散焊接连接的方法。在此，本发明的焦点是，在所述方法中，可以使用在市场上可获得的特别是无铅的焊料，并且可以在常见的生产线中，特别是在不进行改装的情况下，进行对结构单元进行的焊接过程。

现在，对于可能在所述方法之后进行的焊接，根据本发明制造的连接装置或者焊料载体层被构造为，使得连接装置或者焊料载体层特别是在其表面上具有一定的残留反应性，特别是焊料的残留反应性，该残留反应性可以用于稍后的构件接触。

此外，由于在渗透膏时不存在构件而产生如下优点，即，渗透可以明显更可靠地进行。此外，金属颗粒彼此之间或者相对于彼此的空隙含量(Fehlstellengehalt)可以减小。金属颗粒优选尝试相对于彼此在其晶体结构上对齐或者针对其晶体结构定向。由于不存在构件，可以特别灵活地在焊料或者焊料载体层中布置金属颗粒，从而尤其是可能出现更少的空隙。

由于不存在构件，因此在焊料载体层中，也可以使缩孔、即所谓的空穴减小，或者减少缩孔、即所谓的空穴的出现。另一个优点是，当在没有构件的情况下进行渗透时，焊料特别是借助扩散和/或毛细效应，至少像在安置的构件中那样，同样有效地进入膏中。此外，可以特别简单地例如从包含在焊料中的助焊剂中，进行特别是有机元素或者化合物的脱气。因为元素或者化合物可以特别有利地通过膏-焊料混合物的未被包围或者覆盖的表面逸出，因此通过由此形成或者构造的焊料载体层的未被包围或者覆盖的表面逸出。例如可以特别有利地附加地通过如下方式增强这种效果，即，例如在排除空气的情况下，特别是在真空中，进行渗透和/或稍后的扩散焊接过程。简而言之，通过根据本发明的方法，因此可以特别有利地预装配、也就是说提供可直接用于扩散焊接的结构单元的焊料载体层，其中，结构单元例如构造为布线载体。通过进行预装配(Vorkonfektionierung)，可以借助已有的生产线或者制造设备，实现高效的扩散焊接。

在本发明的有利的设计方案中，金属颗粒由铜和/或铁和/或镍和/或银和/或金形成。也就是说，金属颗粒中的一个的至少一种材料包括铜和/或铁和/或镍和/或银和/或金。刚才提到的金属可以分别单独以其相应的基本形式形成金属颗粒中的一个。因此，在膏中，一部分金属颗粒可以由所提到的金属中的一种形成，而另一部分金属颗粒可以由所提到的金属中的另一种形成。附加地或者替换地，金属颗粒中的一个可以由所提到的金属中的一种或者多种形成，或者由其它金属或者具有金属中的至少一种或金属化合物的材料形成。例如，可以根据所需要的焊料载体层的机械稳定性，使用所提到的金属中的至少一种来形成金属颗粒，同时例如保持材料成本特别低。

在本发明的有利的设计方案中，在渗透之前和/或之后，对膏和/或焊料和/或焊料载体层进行热处理。由此，例如可以实现特别是所谓的大幅面基板(Substratgroβkarte)的特别好的存储性(Lagerbarkeit)，大幅面基板具有多个分别具有基板的结构单元。这例如可以包括特别是通过提高环境温度来对膏进行干燥，这在印刷之后进行。也就是说，膏在热处理期间变得不太粘，例如因为在膏中可以附加地包含如下材料，这些材料可以特别简单地使膏印刷到基板上，并且从膏逸出。

在本发明的有利的设计方案中，在渗透之前，特别是优选在第二步骤之后，将焊料施加在膏的至少一个区域上。替换地或者附加地，在渗透之前并且优选在第二步骤之后，将焊料施加在与部分区域相邻的并且没有膏的基板的至少一个部分上。在此，基板的空闲部分至少部分与在基板上施加膏的部分区域直接相邻。也就是说，没有膏的部分是没有施加膏的基板的区域。换言之，将焊料施加到至少部分与部分区域直接相邻的、基板的至少一部分上和/或膏的至少一部分上。通过施加，可以以特别有利的方式实现利用焊料对膏的渗透。

在本发明的有利的设计方案中，作为用于施加膏的印刷技术，使用模版印刷和/或丝网印刷。换言之，借助模版印刷和/或丝网印刷，将膏放置在基板的至少一个部分区域上。对于膏的施加，模版印刷和丝网印刷具有如下优点，即，可以将膏或者膏堆(Pastendepot)特别平坦地施加或者铺设在基板上。特别是在所述方法之后的扩散焊接中，为了得到特别高品质的焊接连接，平坦性对于适宜并且有利的例如焊缝的形成来说是有利的。对于在至少由焊料、焊料颗粒和金属颗粒形成的渗透的膏的表面或者上侧剩余的焊料的残留反应性或者反应性的使用，适宜的是，在稍后的焊接、特别是扩散焊接中，在接触构件时，焊缝具有特别小的高度，从而直到构件的金属间相可以在常见的焊料轮廓内生长。

在本发明的有利的设计方案中，借助防粘的冲模，来调整表面形貌。在此，冲模或者特别是冲模的压印面可以由特氟龙形成，特氟龙特别是以低粘性的方式与施加的膏的要调整的表面起反应。由此，例如能够以特别有利并且高效的方式实现表面的平滑。

在本发明的有利的设计方案中，基板是布线载体的至少一部分。布线载体可以用作机械载体，该机械载体特别是用于对具有构件、特别是电子构件的线路结构进行布线。在布线载体中，可以以特别有效的方式，特别是借助已有的生产线，进行在所述方法之后的扩散焊接。

在本发明的有利的设计方案中，至少在远离基板的焊料载体层的表面上施加镀锡。在此，表面特别是可以是上面提到的表面或者与其重合，有机元素可以通过该表面逸出。附加地，表面至少部分是焊料载体层的如下表面，在所述方法之后的扩散焊接中，可以将该表面与构件连接。镀锡特别是可以包括或者具有所谓的“化学锡(chemisch Zinn)”，化学锡通常可以特别有利地形成平坦的能焊接的金属表面。通过将镀锡施加到焊料载体层上，可以以简单并且有利的方式，例如提供在焊料载体层中可使用的焊料的量的增大，用于随后将结构单元与构件接合，结构单元和构件也可以相应地称为接合配对件。替换地或者附加地，可以在与结构单元不同的接合配对件、特别是构件上，进行镀锡，即施加锡、特别是化学锡。也就是说，锡不施加在结构单元的焊料载体层上，而是施加在构件上。施加镀锡特别是用于特别是在焊料载体上提供薄的可焊接层。对此，作为镀锡、特别是化学镀锡的替换，可以进行电镀沉积。特别是，当例如特别长时间地和/或密集地通过热处理对焊料载体层进行了干燥，和/或在附加的方法步骤中，或者在所述方法之前，或者在所述方法的第三步骤之后，对焊料载体层进行了热处理时，镀锡和/或电镀沉积可以是有利的。

在本发明的有利的设计方案中，至少对焊料载体层进行处理、特别是热处理，由此促进至少一个金属间相在焊料载体层中的扩展。例如特别是可以在所述方法的第三步骤中，和/或在第三步骤之后，进行或者执行处理，以便迫使在焊膏中的焊料颗粒和金属颗粒的混合物中形成或者生长金属间相。如果发生特别广泛的到金属间相的转换或者金属间相的形成，则可以产生优点。优点是特别是在组件、即焊接在一起的构件和结构单元的稍后的运行中，接合配对件之间的接合区内的特别小的体积收缩。然而，由于过早的焊料转换或者金属间相的形成，在接合过程期间，可能产生焊料载体层的补偿作用的损失。

在本发明的有利的设计方案中，膏的金属颗粒的至少一部分相应地具有至少一个功能涂层。涂层和相应地特别是可以构造为小的铜球的金属颗粒，由至少部分彼此不同的材料形成。此外，涂层不是焊料，并且不是焊料颗粒。其同样相应地由至少一种材料形成，与焊料颗粒相比，焊料的材料相应地可以是不同的。功能涂层可以承担至少一个功能，并且特别是施加在金属颗粒中的相应的一个上。因此，涂层可以延迟金属颗粒上的金属间相的形成。在此，特别是可以在所述方法的步骤1至3期间，特别是在第二步骤期间，进行延迟。可以设置多个功能层，从而相应的金属颗粒可以具有多个连续的并且特别是彼此不同的涂层。因此，涂层例如可以具有阻止润湿的层在促进润湿的层或者涂层之后的顺序。替换地或者附加地，促进润湿的层可以在阻止润湿的层之后，以及相反，或者形成层的相应的涂层、特别是功能涂层的任意的顺序是可能的。在此，阻止润湿的涂层具有如下特性，即，由于涂层，相应的金属颗粒不能特别好地例如被焊料润湿，在促进润湿的涂层中，可以是相反的情况。功能涂层的优点例如是，在扩散焊接中，保持接合区中的金属颗粒和/或熔融的区域处的残留部分的可运动性，以便例如在接合过程期间保证补偿作用，或者可以提供一定的最小程度的补偿作用。因此，通过特别是冶金非活性的阻止润湿的涂层，可以进行金属颗粒的容易的重新布置，或者在包围金属颗粒的焊料或者焊料颗粒中出现金属颗粒的高的可运动性，从而例如特别有利地形成点阵结构。

本发明的第二方面涉及一种用于借助扩散焊接连接构件与基板的方法。在此，所述方法包括以下步骤：在第一步骤中，提供结构单元，结构单元具有基板和固定的焊料载体层，焊料载体层独立于构件地保持在基板上，焊料载体层具有利用焊料渗透的膏。换言之，在与构件分离的状态下，即在基板没有与构件连接的情况下，结构单元具有焊料载体层。在所述方法的第二步骤中，使构件的至少一个要焊接的区域与焊料载体层接触。在所述方法的第三步骤中，借助扩散焊接，通过焊料载体层，来焊接基板与构件，在扩散焊接中，焊料载体层至少部分熔化。在此，特别是通过或者经由激活，来开始扩散焊接的焊接过程。在此，可以以不同的方式进行激活。例如，可以通过气体和/或通过加入助焊剂、即所谓的添加剂来进行激活。在通过气体激活时，使结构单元和构件进入例如可以具有甲酸的还原性气氛中。由此，可以在金属表面、特别是焊料载体层和/或构件的金属表面上，将在那里特别是可能通过氧化形成的金属化合物还原为纯金属，从而可以以特别有利的方式开始进行焊接，并且完成的焊接连接具有特别高的质量。有利地在标准生产线中进行焊接过程本身。在进行焊接时，在焊料熔化或者至少熔融之后，特别是通过扩散过程，但是也通过毛细过程，形成接触层，由于金属颗粒在焊料载体层中的随机分布，接触层特别是特别温度稳定的。接触层特别是通过熔化之后的焊料的凝固而形成。

根据本发明，结构单元借助根据权利要求1至9中任一项所述的方法来制造。

在本发明的有利的设计方案中，构件是表面安装构件。表面安装构件在英语中称为Surface Mount Device(SMD，表面安装设备)。与所谓的插入式安装的构件不同，这些构件例如具有如下优点，即，可以以更节约空间的方式，焊接例如作为结构单元的、承载构件的电路板。

本发明的第一方面的有利的设计方案可以视为本发明的第二方面的有利的设计方案，反之亦然。

附图说明

下面，借助示意性的附图，来详细说明本发明的实施例。

图1借助方法步骤的示意性图示，示出了根据本发明的用于制造结构单元的方法的流程；

图2作为所述方法的另一个步骤，示出了调整膏的表面形貌的示意性图示；

图3示出了对焊料载体层镀锡的示意性图示；

图4借助方法步骤的示意性图示，示出了根据本发明的借助扩散焊接连接构件与基板的方法的流程；

图5示出了具有涂层的膏的金属颗粒的示意性图示；以及

图6示出了构造为至少一个布线载体的大幅面基板的示意性俯视图。

具体实施方式

所述方法的目的是，对结构单元10进行预装配，以便特别是在常见的生产线中，利用已有的制造设备，进行可能的稍后进行的、特别是高效的扩散焊接。通过所述方法，使得能够以特别有利的方式建立可靠的、高温稳定或者高熔点的扩散焊接连接。或者所述方法用于高效地产生准备用于扩散焊接的基板12或者结构单元10。在此，用于高效地产生准备用于扩散焊接的基板12或者结构单元10的方法包括多个步骤：

在第一步骤i.中，提供结构单元10的基板12。在此，基板12至少是结构单元10的一个部分区域，该部分区域特别地是可处理的，从而可以通过所述方法，至少在基板12的该部分区域上形成焊料载体层14。在图1中，各个连续的步骤部分地通过箭头隔开，其中，箭头的方向给出了所述方法的步骤、即所谓的方法步骤的时间顺序。在此，在作为图1的最上方的图示的第一示意性图示中，已经示出了所述方法的第二步骤ii.的结果。也就是说，在图1的最上方的图示中，同样已经进行了第一方法步骤i.、即基板12的提供。

在第二步骤ii.中，借助印刷技术，在基板12的至少一个部分区域22上，施加至少具有金属颗粒18和与金属颗粒18不同的焊料颗粒20的膏16。在此，金属颗粒18与焊料颗粒20的不同之处特别是在于，不同的颗粒类型分别由不同的材料形成。金属颗粒18例如可以由铜和/或铁和或者镍和/或银和/或金形成。此外，在第二步骤ii.中施加到部分区域22上的膏16具有空腔24。

在所述方法的第三步骤iii.中，在图1的中间的图示中示出了第三步骤iii.的开始，并且在图1的最下方的图示中示出了第三步骤iii.的结果，在不存在构件的情况下，利用焊料26来渗透膏16，由此被焊料26渗透的膏16形成焊料载体层14。不存在在图4中示出的构件，意味着特别是不借助焊料载体层14在构件与结构单元10之间进行连接。也就是说，在所提出的方法中，特别是不借助扩散焊接将构件与结构单元10焊接。所述方法用于以特别有利的方式形成或者提供焊料载体层14，从而例如在已有的制造中，特别是在已有的制造设备中，能够进行稍后在第二方法中提出的焊接。在此，与扩散焊接类似地将焊料26引入或者渗透到膏16中。也就是说，焊料26特别好地特别是基于扩散过程和还可能发生的毛细过程(Kapillarprozess)进入膏16中。这例如可以通过向基板12和/或膏16上引导或者辐射热来进行。在进行渗透时，特别是金属颗粒18和焊料颗粒20形成金属间相28，但是焊料26的一部分同样可能形成金属间相28，金属间相28的生长特别是可以在相应的金属颗粒18的相应的表面上开始。焊料颗粒20的材料可以与焊料26的材料不同。因此，这些材料中的一种例如可以附加地包含助焊剂或者第一种助焊剂，而另一种材料包含另一种助焊剂或者类似物。

此外，在形成焊料载体层14时，焊料26特别是进入空腔24中，膏16具有空腔24，至少直到第三方法步骤iii.。图1中的最下方的图示示出了结构单元10的基板12上的完成的焊料载体层14。在此，基板12现在以特别有利的方式准备用于稍后进行的扩散焊接。在此产生的基板12或者被构造为具有焊料载体层14的构件对应于所谓的半成品，并且例如可以特别有利地在特别是用于电子设备的已有的生产线或者已有的制造设备中使用，特别是在没有改变的情况下用于稍后的扩散焊接。由此，例如可以省去昂贵的改装，因此节约成本。

可以有利地在渗透之前和/或之后，对膏16和/或焊料26和/或焊料载体层14进行热处理。通过进行热处理，例如可以实现干燥。通过干燥，膏16例如变得形状更稳定，从而可以特别有利地在至少一个为此设置的部分区域22上进行后续的进一步处理，特别是通过第三方法步骤iii的进一步处理。

有利地，可以在第三步骤iii.中进行的渗透之后，对焊料26或者焊料载体层14进行干燥。由此，例如对于在所述方法之后的进一步处理，可以实现相应的结构单元10的特别简单的可操作性。

如在图1的中间的图示中那样，可以有利地特别是在所述方法的第二步骤ii.之后，或者特别是第三步骤iii.中的渗透之前，在与部分区域22相邻并且没有膏16的基板12的至少一个部分30上进行涂覆。附加地或者替换地，可以在渗透之前并且优选在第二步骤ii之后，或者特别是在第三步骤iii之后，将焊料26涂覆在膏16的至少一个区域上。在涂覆到空闲部分30以及膏16上时，可以作为特别是液态的或者胶状的膏，和/或作为至少一个具有固有的刚性或者特别是形状稳定的成形部分，来施加焊料26。

通过在没有构件10的情况下渗透膏16，渗透、因此焊料载体层14的产生明显更安全地进行。此外，金属颗粒18之间的空隙含量明显减小，也就是说，形成更少的所谓的缩孔或者空穴。此外，通过所述方法，同样可以使至少部分由金属颗粒18相对于彼此的重新布置而形成的点阵的点阵缺陷或者缺陷点减少。此外，例如焊料颗粒20和/或焊料26的有机组成部分，可以特别有利地特别是作为气体，从由膏16和焊料26形成的焊料载体层14逸出。因此，在随后通过扩散焊接接合结构单元10与例如构件时，在特别是由焊料载体层14形成的接合区内剩余更少的有机部分。由此，借助焊料载体层14，可以建立特别有利的焊接连接。此外，与传统的扩散焊接不同，在将金属颗粒18彼此连接的金属间相特别是以等温的方式凝固时，形成更少的特别是封闭的腔。

图2作为所述方法的另一个特别是可选的步骤，示出了对膏16的表面形貌的调整的示意性图示。在所示出的实施例中，对表面形貌的调整是平坦化。有利地在第三步骤iii.之前，并且在第二步骤ii.之后，对基板12上的膏16进行平坦化。由于至少部分已经通过冲压(Druck)进行的平坦化，可以实现焊料载体层14的有利的平坦。这可以特别简单地借助特别是防粘的冲模32来进行，特别是与基板12平面平行地将冲模32压靠到膏16上。在此，冲模12的压印面可以由特氟隆(Teflon)形成。借助对表面形貌的平坦化或者调整，在稍后的焊接方法中，例如在图4中提出的焊接方法中，焊缝可以具有特别小的高度，从而金属间相例如可以生长到构件。

图3示出了镀锡34的示意性图示。在本发明的有利的设计方案中，在所述方法的特别是另一个可选的步骤中，至少在远离基板12的焊料载体层14的表面36上施加镀锡34。通常，在所提出的方法中，使用剩余的焊料26或者特别是形成焊料载体层14的表面36的焊料26的至少一部分，来进行稍后的构件接触。通过特别是可以由所谓的“化学锡”形成的镀锡34，可以增大可使用的焊料量，从而可以特别有利地进行构件接触。此外，可以对反应性、特别是剩余的残留反应性或者表面反应性产生有利的影响。因此，例如可以特别简单地在稍后的扩散焊接中开始焊接过程。

此外，作为施加镀锡34的替换或者附加，可以对结构单元10和施加到结构单元10上的焊料载体层14进行处理、特别是热处理。通过该处理，可以促进至少一个金属间相28在焊料载体层14中的扩展。替换地，代替镀锡34，例如可以在表面36上进行电镀沉积。镀锡34和电镀沉积用作用于特别是在表面36上产生特别是薄的可焊接层的措施。例如可以借助特别是特别长时间和/或热的热处理，来实现金属间相28的大的形成。

然而，在接合过程中，处理、特别是热处理可能伴随着层的补偿作用的很大程度的损耗，因为例如金属颗粒18的流动性降低。镀锡34可以在一定程度上补偿这种效果。此外，可以利用如在图5中示例性地示出的涂覆的金属颗粒18来至少部分地抵消这种效果。关于此的细节存在于对图5的描述中。

另一方面，金属间相28的大的形成，已经可以在实际的扩散焊接之前，对随后的焊接过程产生特别有利的影响。特别是尤其在产生焊料载体层14之前或者期间的处理和伴随其的更强地转换为金属间相28，提供如下优点，即，特别是在由结构单元10和稍后示出的构件形成的组件的稍后的运行期间，在接合区内出现或者可能出现特别小的体积收缩。

图4示出了第二方法的流程。该第二方法用于借助扩散焊接来连接构件38与特别是结构单元10的基板12。特别是当要说明与在图1中提出的第一方法的不同时，在下面的文本中，经常将在图4中提出的方法称为第二方法。在此，第二方法包括多个步骤。在用于连接构件38的方法的第一步骤i.中，提供结构单元10。在此，结构单元10具有基板12和独立于构件38地保持在基板12上的固定的焊料载体层14。在此，焊料载体层14具有利用焊料26渗透的膏16，或者焊料载体层14可以至少部分由该膏16形成。也就是说，在与构件38分离的状态下，基板12已经具有焊料载体层14。换言之，在第二方法期间将焊料载体层14与构件38连接之前，焊料载体层14已经与基板12连接。

在特别有利的设计方案中，借助在图1中提出的第一方法，或者根据具有如在图2和图3中示出的附加步骤的方法，来制造结构单元10。

在第二方法的第二步骤ii.中，使构件38的至少一个要焊接的区域40与焊料载体层14接触。图4的上方的图示示出了这一点，其中，构件38特别是与区域40的表面接触或者产生接触。在所述方法的最后的第三步骤中，借助扩散焊接，通过焊料载体层14，来焊接基板12与构件38，在扩散焊接中，焊料载体层14至少部分熔化。在图4的下方的图示中示出了这种完成的焊接状态。通过扩散焊接的焊接过程，可以进一步形成在图4中可看到的金属间相，由此例如特别是可以形成焊接连接的特别高的热导率。

构件38有利地是表面安装构件，其例如通过表面安装，而不是插入式安装来使用，由此例如可以形成由构件38和结构单元10构成的特别平坦的组件。

图5示出了具有涂层的膏16的金属颗粒18的示意性图示。对于第一和第二方法，然而特别是在第一方法期间，可以有利地使用金属颗粒18，该金属颗粒18是膏16的金属颗粒18的至少一部分，金属颗粒18相应地具有至少一个功能涂层42。在此，外层44例如可以是阻止或者延迟金属颗粒18上的金属间相28的形成的涂层42。由此，例如可以保持焊料颗粒20的熔化的焊料或者焊料26中的金属颗粒18的可运动性，由此例如可以进行金属颗粒18的特别有利的至少局部的点阵布置。通过另一个层或者层44，例如在接合过程中也可以保持可运动性。与阻止润湿的层44不同，第二层46可以构造为促进润湿的层。可以想到阻止润湿和促进润湿的层44和46的几乎任意的顺序。在此，也可以使用冶金非活性层，特别是使用冶金非活性层作为第二层46或者第二涂层，第二层46或者第二涂层例如使得金属颗粒18能够在焊料26中容易地可运动。相反，更可润湿层或者润湿层可以使重新分布变得容易。因此，例如在通过在图4中示出的方法表征的接合过程期间，通过功能涂层42，可以保证补偿作用。在此，涂层和金属颗粒18分别由彼此不同的材料形成，也就是说，涂层不是焊料26，并且也不是焊料颗粒20，而是与这些材料不同的材料。

图6示出了构造为至少一个布线载体的大幅面基板48的示意性俯视图。在大幅面基板48上，可以特别好地看到具有相应的部分区域22的相应的结构单元10。特别有利地，结构单元10的相应的部分区域22特别是在其形状方面，可以通过在第一方法的第二方法步骤ii.中使用印刷技术来产生。特别是模版印刷和/或丝网印刷适合作为合适的印刷技术，借助模版印刷和/或丝网印刷，将部分区域22特别是与基板12的无焊料的或者无膏的部分30隔开。基板12或者具有基板12的结构单元10有利地是在开头已经提到的布线载体，布线载体可以在布线或者要通过焊接连接的构件38中用作载体。

Claims (12)

1.一种用于制造结构单元(10)的方法，所述结构单元要通过扩散焊接与至少一个构件焊接，并且所述结构单元独立于构件(38)地构造，所述方法具有如下步骤：

i.提供所述结构单元(10)的基板(12)；

ii.借助印刷技术，在所述基板(12)的至少一个部分区域(22)上施加膏(16)，所述膏至少具有金属颗粒(18)和与所述金属颗粒(18)不同的焊料颗粒(20)；

iii.在不存在所述构件(38)的情况下，利用焊料(26)渗透所述膏(16)，由此被所述焊料(26)渗透的所述膏(16)形成焊料载体层(14)，

其特征在于，

-作为至少一个具有固有的刚性的成形部分，来施加所述焊料(26)；和/或

-在所述基板(12)上，借助冲模(32)来调整所述膏(16)的表面形貌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属颗粒由铜和/或铁和/或镍和/或银和/或金形成。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在渗透之前和/或之后，对所述膏(16)和/或所述焊料(26)和/或所述焊料载体层(14)进行热处理。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在渗透之前，将所述焊料(26)施加到所述膏(16)的至少一个区域上，和/或施加到所述基板(12)的与所述部分区域(22)相邻并且没有所述膏(16)的至少一个部分(30)上。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为所述印刷技术，使用模版印刷和/或丝网印刷。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基板(12)是布线载体的至少一部分。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少在远离所述基板(12)的所述焊料载体层(14)的表面(36)上施加镀锡(34)。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少对所述焊料载体层(14)进行处理，由此促进至少一个金属间相(28)在所述焊料载体层(14)中的扩展。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述膏(16)的所述金属颗粒(18)的至少一部分相应地具有至少一个功能涂层(42、44、46)。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少对所述焊料载体层(14)进行热处理，由此促进至少一个金属间相(28)在所述焊料载体层(14)中的扩展。

11.一种用于借助扩散焊接连接构件(38)与基板(12)的方法，其具有如下步骤：

i.提供结构单元(10)，所述结构单元具有所述基板(12)和固体的焊料载体层(14)，所述焊料载体层独立于所述构件(38)地保持在所述基板(12)上，所述焊料载体层具有利用焊料(26)渗透的膏(16)；

ii.使所述构件(38)的至少一个要焊接的区域(40)与所述焊料载体层(14)接触；

iii.通过所述焊料载体层(14)，借助扩散焊接，来焊接所述基板(12)与所述构件(38)，在所述扩散焊接中，所述焊料载体层(14)至少部分熔化，

其特征在于，所述结构单元(10)借助根据权利要求1至10中任一项所述的方法来制造。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述构件(10)是表面安装构件。

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