DE102013215066A1 - Verfahren zur herstellung einer stoffschlüssigen verbindung und eines leistungshalbleitermoduls - Google Patents

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Guido Strotmann
Thomas Nübel
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner (1) und einem zweiten Fügepartner (2). Es werden ein erster Fügepartner (1) und ein zweiter Fügepartner (2) bereitgestellt, sowie eine Sonotrode (6). Auf einer Oberfläche (2t) des zweiten Fügepartners (2) wird eine Bondstelle festgelegt. Zwischen dem ersten Fügepartner (1) und dem zweiten Fügepartner (2) wird eine stoffschlüssige Ultraschall-Bondverbindung hergestellt, indem die mit einer Ultraschallfrequenz hin und her schwingende oder hin und her rotierende Sonotrode (6) den ersten Fügepartner (1) an der Bondstelle gegen den zweiten Fügepartner (2) presst, wobei ein Normalenvektor (n), der an der Bondstelle senkrecht zu der Oberfläche (2t) in Richtung der Sonotrode (6) verläuft, von der Richtung der Schwerkraft (g) um einen Winkel (φ) von weniger als 90° abweicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung, das unter anderem auch zur Herstellung von Leistungshalbleitermodulen eingesetzt werden kann.
  • Bei Leistungshalbleitermodulen werden Verbindungen zwischen zwei Fügepartnern, beispielsweise einem Schaltungsträger und einer Stromabnahme, häufig mittels eines Ultraschallschweißverfahrens ausgeführt. Derartige Verfahren besitzen gegenüber herkömmlichen Lötverfahren Vorteile sowohl aus fertigungstechnischer Sicht als auch im Hinblick auf die elektrischen und mechanischen Eigenschaften. Letzteres gilt besonders unter dem Aspekt der Zuverlässigkeit bei höheren Betriebstemperaturen.
  • Bei der Ausführung der Schweißverbindung mittels einer Ultraschall-Sonotrode wird der eine Fügepartner in Schwingung versetzt, während der andere Fügepartner in Ruhe bleibt. Die Relativbewegung der beiden Fügepartner in Kombination mit einer Anpresskraft, mit der die beiden Fügepartner aneinander gepresst werden, führt zur Ausbildung einer mechanisch festen Verbindung.
  • Durch den Prozess entsteht verfahrensbedingt Reibung zwischen den beiden Fügepartnern, sowie zwischen einem der Fügepartner und der Sonotrode. Hierdurch bedingt werden metallische Partikel generiert, die einem oder beiden Fügepartnern sowie der Sonotrode entstammen können. Die Partikel können beispielsweise aus Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel, Aluminium, Stahl, Gold Silber etc. bestehen. Derartige Partikel können beispielsweise Größen von staubförmig (Durchmesser < 0,01 mm) bis spanförmig (Länge bis zu 5mm) aufweisen.
  • Beispielsweise in einem Leistungshalbleitermodul oder anderen elektronischen Geräten können freie metallische Partikel jedoch schwere Schäden hervorrufen. Sie können unmittelbar oder zu einem späteren Zeitpunkt während des Betriebs zu Defekten führen (z. B. zu einem Kurzschluss zwischen verschiedenen elektrischen Potentialen, zu einem Isolationsausfall, oder zu einer Teilentladung). Die Vermeidung derartiger Probleme ist daher von hoher Bedeutung.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner und einem zweiten Fügepartner bereitzustellen, bei dem das Auftreten der geschilderten Probleme vermieden wird oder deren Häufigkeit zumindest signifikant reduziert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner und einem zweiten Fügepartner werden ein erster Fügepartner und ein zweiter Fügepartner bereitgestellt, sowie eine Sonotrode. Auf einer Oberfläche des zweiten Fügepartners wird eine Bondstelle festgelegt. Zwischen dem ersten Fügepartner und dem zweiten Fügepartner wird eine stoffschlüssige Ultraschall-Bondverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner hergestellt, indem die mit einer Ultraschallfrequenz hin und her schwingende oder hin und her rotierende Sonotrode den ersten Fügepartner an der Bondstelle gegen den zweiten Fügepartner presst, wobei die Richtung eines Normalenvektors, der an der Bondstelle senkrecht zu der Oberfläche in Richtung der Sonotrode verläuft, von der Richtung der Schwerkraft um einen Winkel von weniger als 90° abweicht.
  • Optional kann der Normalenvektor auch so gewählt werden, dass seine Richtung von der Richtung der Schwerkraft um einen Winkel von weniger als 45° abweicht, oder er kann gar in Richtung der Schwerkraft gerichtet sein.
  • Der Normalenvektor, der sich an der Bondstelle senkrecht von der Oberfläche des zweiten Fügepartners in Richtung der Sonotrode erstreckt, besitzt also eine Komponente, die in Richtung der Schwerkraft gerichtet ist, optional auch eine Komponente, die senkrecht zur Richtung der Schwerkraft gerichtet ist, jedoch keine Komponente, die der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzt ist. Somit können metallische oder andere Teilchen, mit denen der erste Fügepartner und/oder der zweite Fügepartner und/oder die Sonotrode kontaminiert sind oder während des Herstellens der Ultraschall-Bondverbindung kontaminiert werden, durch die Wirkung der Schwerkraft von dem ersten Fügepartner, dem zweiten Fügepartner bzw. der Sonotrode abfallen. Gegenüber herkömmlichen Ultraschall-Bondverfahren erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Ultraschallbondverbindung quasi "über Kopf". Ein synergetischer Effekt besteht darin, dass die Teilchen durch die Einwirkung des Ultraschalls von den Fügepartnern gelöst werden und dadurch leichter abfallen.
  • Optional kann eine Absaugvorrichtung vorgesehen sein, mit der Partikel, die während des Herstellens der Ultraschall-Bondverbindung von dem ersten Fügepartner und/oder dem zweiten Fügepartner und/oder der Sonotrode abfallen, abgesaugt werden. Damit kann eine Verschmutzung der Umgebung vermieden werden, was besonders wichtig ist, wenn die Verarbeitung in einem Reinraum erfolgt.
  • Ebenfalls optional kann ein Gebläse vorhanden sein, mit dem Partikel, die sich an dem ersten Fügepartner und/oder an dem zweiten Fügepartner und/oder an der Sonotrode befinden, abgeblasen werden.
  • Eine weitere Option besteht darin, ein elektrisches Feld bereitzustellen und die Partikel, die sich an dem ersten Fügepartner und/oder an dem zweiten Fügepartner und/oder an der Sonotrode befinden, elektrostatisch aufzuladen, so dass sie unter Einwirkung des elektrischen Feldes von dem ersten Fügepartner, dem zweiten Fügepartner und der Sonotrode entfernt werden.
  • Ein derartiges Verfahren kann unter anderem auch zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls eingesetzt werden, bei dem der erste Fügepartner als elektrisch leitendes Anschlusselement des Leistungshalbleitermoduls ausgebildet ist, und der zweite Fügepartner als Schaltungsträger, der einen Isolationsträger aufweist, auf den eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist, die die Oberfläche bildet, auf der sich die Bondstelle befindet. Vor oder nach dem Herstellen der Ultraschall-Bondverbindung kann der Schaltungsträger mit einem Halbleiterchip bestückt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente mit gleicher Funktion. Es zeigen:
  • 1 ein Beispiel für die Herstellung einer Ultraschall-Bondverbindung zwischen einer metallischen Stromabnahme und einem Schaltungsträger eines Leistungshalbleitermoduls mit einer linear schwingenden Sonotrode.
  • 2 ein Beispiel für die Herstellung einer Ultraschall-Bondverbindung zwischen einer metallischen Stromabnahme und einem Schaltungsträger eines Leistungshalbleitermoduls mit einer rotierend schwingenden Sonotrode.
  • 3 die Anordnung gemäß 1, wobei zusätzlich eine Absaugvorrichtung zur Absaugung abfallender Partikel vorhanden ist.
  • 4 die Anordnung gemäß 2, wobei zusätzlich eine Absaugvorrichtung zur Absaugung abfallender Partikel vorhanden ist, sowie eine Spannungsquelle zur elektrischen Aufladung von Partikeln, die sich an dem ersten Fügepartner und/oder an dem zweiten Fügepartner und/oder an der Sonotrode befinden.
  • 5 die Anordnung gemäß 2, wobei zusätzlich eine Absaugvorrichtung zur Absaugung abfallender Partikel vorhanden ist, sowie ein Gebläse zum Abblasen bzw. eine Spannungsquelle zur elektrischen Aufladung von Partikeln, die die sich an dem ersten Fügepartner und/oder an dem zweiten Fügepartner und/oder an der Sonotrode befinden.
  • 6 die Anordnung gemäß 2, wobei die erzeugten Partikel elektrisch geladen und mit Hilfe eines elektrischen Feldes von der Bondstelle entfernt werden.
  • 1 zeigt einen Querschnitt durch ein teilfertiges Leistungshalbleitermodul während dessen Prozessierung. Das Leistungshalbleitermodul weist einen Schaltungsträger 2 auf, mit dem ein elektrisch leitendes Anschlusselement 1 stoffschlüssig verbunden werden soll.
  • Das Anschlusselement 1, welches einen ersten Fügepartner darstellt, kann zum Beispiel dazu verwendet werden, dem fertig gestellten Leistungshalbleitermodul von außen eine Versorgungsspannung, ein Steuersignal oder ein Messsignal zuzuführen, oder eine in dem Leistungshalbleitermodul erzeugte Versorgungsspannung bzw. ein in dem Leistungshalbleitermodul erzeugtes Steuer- oder Messsignal an der Außenseite des Leistungshalbleitermoduls bereitzustellen. Bei dem elektrisch leitenden Anschlusselement 1 kann es sich beispielsweise um ein gestanztes und optional gebogenes Blech handeln, oder um einen Stift aus Metall. Bei dem gezeigten Beispiel weist das Anschlusselement 1 einen Fußbereich 11 auf, sowie ein freies Ende 12, das bei dem fertig gestellten Leistungshalbleitermodul elektrisch kontaktiert werden kann. Hierzu kann das freie Ende 12 aus dem Leistungshalbleitermodul, beispielsweise aus einem Gehäuse 30 des Leistungshalbleitermoduls, herausragen und damit frei zugänglich sein.
  • Der Schaltungsträger 2, der einen zweiten Fügepartner darstellt, weist einen dielektrischen Isolationsträger 20 auf, sowie eine auf diesen aufgebrachte obere Metallisierungsschicht 21, und eine optionale untere Metallisierungsschicht 22, die an der der oberen Metallisierungsschicht 21 abgewandten Seite des Isolationsträgers 20 an auf diesen aufgebracht ist. In 1 steht das teilfertige Leistungshalbleitermodul auf dem Kopf, weshalb sich in 1 die obere Metallisierungsschicht 21 unten und die untere Metallisierungsschicht 22 oben befindet.
  • Zur Realisierung eines gewünschten Schaltungs-Layouts kann die obere Metallisierungsschicht 21 bei Bedarf zu Leiterbahnen und/oder Leiterflächen 211, 212, 213 strukturiert sein. Optional können die obere Metallisierungsschicht 21 und die untere Metallisierungsschicht 22 durch den Isolationsträger 20 elektrisch voneinander isoliert sein. Die obere Metallisierungsschicht 21 und/oder die untere Metallisierungsschicht 22 können, unabhängig voneinander, mittelbar oder unmittelbar auf den Isolationsträger 20 aufgebracht sein.
  • Die obere Metallisierungsschicht 21 und/oder die untere Metallisierungsschicht 22 können z.B. vollständig oder zu wenigstens 90 Gew.% (Gewichtsprozent) aus Kupfer bestehen, oder vollständig oder zu wenigstens 90 Gew.% aus Aluminum. Optional können die obere Metallisierungsschicht 21 und/oder die untere Metallisierungsschicht 22 zumindest auf ihren dem Isolationsträger 20 abgewandten Seiten eine oder mehrere dünne metallische Beschichtungen aufweisen, beispielsweise um dort die Lötbarkeit oder die Sinterfähigkeit zu verbessern. Geeignete Materialien für derartige metallische Beschichtungen sind z.B. Nickel, Silber, Gold, Palladium.
  • Bei dem Isolationsträger 20 kann es sich beispielsweise um ein Keramikplättchen, z. B. aus Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN) oder Zirkoniumoxid (ZrO2), handeln. Der Schaltungsträger 2 kann beispielsweise als DCB-Substrat (DCB = Direct Copper Bonding), als DAB-Substrat (DAB = Direct Aluminum Bonding), als AMB-Substrat (AMB = Active Metal Brazing) oder als IMS-Substrat (IMS = Insulated Metal Substrate) ausgebildet sein.
  • Die obere und/oder die untere Metallisierungsschicht 21 bzw. 22 können jeweils eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm, oder von 0,25 mm bis 2,5 mm aufweisen. Die Dicke des Isolationsträgers 20 kann z.B. im Bereich von 0,1 mm bis 2 mm oder von 0,25 mm bis 1 mm liegen.
  • Weiterhin ist eine optionale Bodenplatte 3 vorhanden, die stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Lotschicht oder einer gesinterten Verbindungsschicht, stoffschlüssig mit dem Schaltungsträger 2 verbunden ist. Die Bodenplatte 3 kann z. B. aus Metall bestehen, oder aus einem Metallmatrix-Kompositmaterial. Ihre Dicke kann zum Beispiel wenigstens 2 mm oder wenigstens 3 mm betragen. Sofern keine Bodenplatte 3 vorhanden ist, kann die untere Metallisierungsschicht 22 des Schaltungsträgers 2 frei liegen.
  • Vor oder nach der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Schaltungsträger 2 und dem Anschlusselement 1 kann der Schaltungsträger optional mit einem oder mehreren Halbleiterbauelementen 4 sowie optional mit weitere Bauelementen bestückt sein. Die Verschaltung der oberen Metallisierungsschicht 21, eventuell daraus gebildeter Leiterbahnen und/oder Leiterflächen 211, 212, 213, sowie auf dem Schaltungsträger 2 montierter Halbleiterbauelemente 4 oder anderer Bauelemente kann beispielsweise mit Hilfe von Bonddrähten 5 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich zu Bonddrähten 5 können jedoch auch flexible Leiterplatten, metallische Verschienungen, Druckkontaktverbindungen oder Federkontaktverbindungen, auch in beliebigen Kombinationen miteinander, zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen innerhalb des Leistungshalbleitermoduls eingesetzt werden.
  • Bei den Halbleiterbauelementen 4 kann es sich z. B. um MOSFETs, IGBTs, Sperrschichtfeldeffekttransistoren, Thyristoren, Dioden oder beliebige andere Halbleiterbauelemente in beliebigen Kombinationen miteinander handeln.
  • Um nun eine unmittelbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Schaltungsträger 2 bzw. der oberen Metallisierungsschicht 21 und dem Anschlusselement 1 herzustellen, wird der Fußbereich 11 des Anschlusselements 1 durch eine Sonotrode 6 mit einer Anpresskraft F gegen eine Bondstelle gepresst, die sich auf einem Oberflächenabschnitt 2t des Schaltungsträgers 2 befindet. Die Richtung der Anpresskraft F ist der Richtung eines Normalenvektors n, der an der Bondstelle senkrecht zu der Oberfläche 2t weg vom Isolationsträger 20 gerichtet ist und damit in Richtung der Sonotrode 6 verläuft, entgegengesetzt.
  • Im angepressten Zustand kontaktiert das Anschlusselement 1 also den Schaltungsträger 2 bzw. die Bondstelle. Bei dem gezeigten Beispiel wird der Oberflächenabschnitt 2t durch die dem Isolationsträger 20 abgewandte Seite der oberen Metallisierungsschicht 21 gebildet. Die Bondstelle ist demgemäß durch einen Abschnitt des Oberflächenabschnittes 2t gegeben.
  • Im angepressten Zustand liegt das teilfertige Leistungshalbleitermodul an einem Amboss 62 an, so dass das teilfertige Leistungshalbleitermodul durch die Anpresskraft F der Sonotrode 6 gegen den Amboss 62 gepresst wird. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel liegt die Bodenplatte 3 an dem Amboss 62 an. Falls das teilfertige Leistungshalbleitermodul keine Bodenplatte 3 aufweist, liegt es mit der unteren Metallisierungsschicht 22 an dem Amboss 62 an.
  • Der Amboss 62 kann optional einen Greifer oder eine andere Haltevorrichtung aufweisen, um das teilfertige Leistungshalbleitermodul zu halten. Ebenfalls optional kann der Amboss 62 an einem steuerbaren Greifarm montiert oder Bestandteil eines steuerbaren Greifarms sein, so dass das teilfertige Leistungshalbleitermodul von diesem aufgenommen und in die während des späteren Bondvorgangs gewünschte Position und die gewünschte Orientierung des teilfertigen Leistungshalbleitermoduls gebracht werden kann. Wenn die gewünschte Position und die gewünschte Orientierung erreicht sind, kann der Roboterarm fixiert werden, so dass das teilfertige Leistungshalbleitermodul in der gewünschten Position und der gewünschten Orientierung fixiert ist.
  • Während die Sonotrode 6 den Fußbereich 11 mit der Anpresskraft F gegen die Bondstelle presst, schwingt sie mit einer Ultraschallfrequenz hin und her, wodurch in an sich bekannter Weise durch Ultraschallbonden oder durch Ultraschallmetallschweißen eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlusselement 1 und dem Schaltungsträger 2, bei dem vorliegenden Beispiel also zwischen dem Anschlusselement 1 und der oberen Metallisierungsschicht 21, entsteht. Das Fügeverfahren kann dabei so durchgeführt werden, dass weder erste Fügepartner (hier also das Anschlusselement 1) noch der zweite Fügepartner (hier also der Schaltungsträger 2) angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden. Der Ausdruck "Ultraschallbonden" wird dabei verwendet, wenn einer der Fügepartner, typischerweise ein Bonddraht, in einem Führungskanal der Sonotrode 6 geführt wird. Anderenfalls wird der Begriff "Ultraschallmetallschweißen" verwendet.
  • Nach dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung kontaktiert das Anschlusselement 1 den Schaltungsträger 2 (in dem vorliegenden Beispiel die obere Metallisierungsschicht 21) unmittelbar.
  • Um zu erreichen, dass Partikel 7, die während des Herstellens der Ultraschall-Bondverbindung von dem ersten Fügepartner 1 und/oder von dem zweiten Fügepartner 2 und/oder von der Sonotrode 6 abgerieben werden und/oder die noch von vorherigen Verarbeitungsschritten vorhanden sind, nach unten und damit von dem teilfertigen Leistungshalbleitermodul weg fallen können, ist die gewünschte Orientierung, in der das teilfertige Leistungshalbleitermodul während des Bondprozesses fixiert ist, so gewählt, dass die Richtung des Normalenvektors n während des Bondprozesses von der Richtung der Schwerkraft g um einen Winkel φ von weniger als 90° oder sogar von weniger als 45° abweicht. Bei dem gezeigten Beispiel beträgt der Winkel φ Null Grad, so dass das teilfertige Leistungshalbleitermodul um 180° gedreht auf dem Kopf steht.
  • Bei dem in 1 gezeigten Beispiel schwingt die Sonotrode 6 in einer Richtung senkrecht zur Anpresskraft F hin und her. Bei dem ansonsten identischen, in 2 gezeigten Beispiel schwingt die Sonotrode 6 mit der Ultraschallfrequenz um eine zur Anpresskraft F parallele Achse rotierend hin und her.
  • Wie weiterhin in 3 schematisch dargestellt ist, kann eine Absaugvorrichtung 8 vorhanden sein, mit der Partikel 7, die während des Herstellens der Ultraschall-Bondverbindung von dem ersten Fügepartner 1 und/oder von dem zweiten Fügepartner 2 und/oder von der Sonotrode 6 abgerieben werden und/oder die noch von vorherigen Verarbeitungsschritten vorhanden sind, abgesaugt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer Absaugvorrichtung 8 kann, wie in 4 dargestellt ist, kann der Winkel φ auch größer sein als Null Grad. In 4 ist außerdem noch gezeigt, dass eine Absaugvorrichtung 8 auch seitlich unterhalb der Fügestelle befinden kann.
  • Ebenfalls besteht, wie in 5 dargestellt ist, die Möglichkeit, Partikel 7, die während des Herstellens der Ultraschall-Bondverbindung von dem ersten Fügepartner 1 und/oder von dem zweiten Fügepartner 2 und/oder von der Sonotrode 6 abgerieben werden und/oder die noch von vorherigen Verarbeitungsschritten vorhanden sind, mit Hilfe eines Gebläses 9 von dem ersten Fügepartner 1, dem zweiten Fügepartner 2 und der Sonotrode 6 abzublasen. Ein derartiges Gebläse 9 kann unabhängig davon verwendet werden, ob eine Absaugvorrichtung 8 vorhanden ist oder nicht.
  • Noch eine weitere unterstützende Maßnahme, beim Fügeprozess entstandene Partikel 7 von der Fügestelle und den Fügepartnern 1, 2 zu entfernen, ist schematisch in 6 gezeigt. Hierbei werden die Partikel 7 elektrisch aufgeladen (positiv oder negativ), so dass sie sich aufgrund oder durch Unterstützung eines elektrischen Feldes von der Fügestelle weg bewegen. Das Aufladen der Partikel 7 kann dadurch erfolgen, dass ein ersten Anschluss 81 einer Gleichspannungsquelle 80 elektrisch an die Sonotrode 6 und/oder an einen der Fügepartner 1 und/oder 2 angeschlossen wird, und dass ein zweiter Anschluss 82 der Gleichspannungsquelle 80 elektrisch an eine Elektrode 85, zum Beispiel an eine Metallplatte, angeschlossen wird. Die Elektrode 85, die optional als Auffangwanne zum Auffangen der Partikel 7 ausgestaltet sein, kann sich direkt unterhalb der Fügestelle befinden, aber auch unterhalb der Fügestelle und seitlich zu dieser versetzt, oder sogar unterhalb der Fügestelle und seitlich neben den Fügepartnern 1, 2. An dem ersten Anschluss 81 kann ein erste elektrisches Potential bereitgestellt werden, das größer oder aber kleiner ist als ein zweites elektrisches Potential, das an dem zweiten Anschluss 82 bereitgestellt wird. Hierdurch liegt während des Bondvorgangs elektrisches Feld zwischen der Fügestelle und der Elektrode 85 vor.
  • Um die während des Bondvorgangs entstehenden Partikel 7, die während des Herstellens der Ultraschall-Bondverbindung von dem ersten Fügepartner 1 und/oder von dem zweiten Fügepartner 2 und/oder von der Sonotrode 6 abgerieben werden und/oder die noch von vorherigen Verarbeitungsschritten vorhanden sind, elektrisch aufzuladen, kann die Sonotrode 6 über eine Anschlussleitung 83 elektrisch an den ersten Anschluss 81 angeschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich könnte auch einer und/oder beide Fügepartner 1, 2 elektrisch an den ersten Anschluss 81 angeschlossen werden. Bei dem vorliegenden Beispiel könnte z. B. das Anschlusselement 1 oder die Leiterfläche 211 der oberen Metallisierungsschicht 21 elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss 81 verbunden werden.
  • Wenn wie bei dem vorliegenden Beispiel zumindest einer der Fügepartner 1, 2 gegenüber elektrostatischer Aufladung empfindliche Komponenten enthält (bei dem vorliegenden Beispiel das Halbleiterbauelement 4), können eine weitere Elektrode vorgesehen sein, die zumindest während des Bondvorgangs elektrisch leitend mit der Sonotrode 6 verbunden und dabei so angeordnet ist, dass sich die Fügestelle zwischen der Sonotrode 6 und der weiteren Elektrode befindet. Durch eine derartige Anordnung wird erreicht, dass sich zwischen der Sonotrode 6 und der weiteren Elektrode keine Potentialdifferenz und damit kein elektrisches Feld ausbildet, das die empfindlichen Komponenten zerstört. Da die Fügepartner 1, 2 und die Sonotrode hierdurch elektrisch aufgeladen werden, kann je nach Art der Fügepartner 1, 2 auf deren eine langsame Entladung zu achten sein, um eine Zerstörung empfindlicher Komponenten zu verhindern, zum Beispiel wenn die Fügepartner 1, 2 nach Herstellung der Bondverbindung von dem Amboss 62 abgenommen und an anderer Stelle abgelegt werden. Entsprechend kann es auch sinnvoll sein, die Fügepartner 1, 2 vor der Herstellung der Bondverbindung langsam aufzuladen. Beispielsweise kann mit dem langsamen Aufladen erst begonnen werden, wenn die Fügepartner 1 und 2 bereits durch die Sonotrode 6 an der Bondstelle gegeneinander gepresst sind. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass es vor oder beim Aufsetzen der Sonotrode 6 auf den ersten Fügepartner 1 zwischen diesen zu einem Funkenüberschlag oder zu einem Ausgleichsstrom kommt.
  • Um den ersten Anschluss 61 gegenüber Erde zu entkoppeln, kann der Amboss 62 optional während des Bondvorgangs gegenüber dem ersten Anschluss 81 elektrisch isoliert sein, oder der Amboss kann gegenüber Erde elektrisch isoliert sein.
  • Selbstverständlich lassen sich auf die erläuterte Weise nicht nur externe elektrische Anschlussleiter an eine obere Metallisierungsschicht 21 eines Schaltungsträgers 2 bonden. Es wäre beispielsweise auf dieselbe Art ebenso möglich, einen Modulinternen Anschlussleiter wie z. B. den Bondraht 5 an ein beliebiges anderes, elektrisch leitendes Element des herzustellenden Leistungshalbleitermoduls zu bonden, beispielsweise an die obere Metallisierungsschicht 21 (in den gezeigten Beispielen an deren Abschnitt 213), und/oder an eine dem Schaltungsträger 2 abgewandte, durch eine Chipmetallisierung gebildete Seite eines auf dem Schaltungsträger 2 montierten Halbleiterchip 4.
  • Bei sämtlichen Ausgestaltungen der Erfindung kann frei gewählt werden, ob das Herstellen der Bondverbindung mittels einer linear hin und her schwingenden Sonotrode 6 erfolgt, wie dies beispielhaft in den 1 und 3 gezeigt ist, oder mittels einer rotierend hin und her schwingenden Sonotrode 6, wie dies beispielhaft in den 2, 4, 5 und 6 dargestellt ist. Unabhängig davon kann die Ultraschallfrequenz, mit der die Sonotrode 6 während des Bondvorgangs linear oder rotierend hin und her schwingt, beispielsweise im Bereich von 15 kHz bis 100 kHz liegen. Beispielsweise kann die Ultraschallfrequenz im Bereich von 15 kHz bis 40 kHz gewählt werden, was zum Beispiel für Ultraschallmetallschweißen vorteilhaft ist, oder im Bereich von 40 kHz bis 100 kHz, was z. B. beim Bonden von dünnen Bonddrähten 5 (Durchmesser kleiner als etwa 100 µm, z. B. im Bereich von 15 µm bis 100 µm) oder von dicken Bonddrähten 5 (Durchmesser größer als 100 µm oder größer als 300 µm, z. B. im Bereich von 100 µm bis 600 µm) günstig ist, oder beim Bonden des Bonddrahtes an eine Metallisierung 21 eines Schaltungsträgers 2 oder an ein elektrisches Anschlusselement, das an einem Gehäuse 30 eines Halbleitermoduls befestigt ist.
  • Weiterhin können sämtliche unterstützenden Maßnahmen zum Entfernen der Partikel 7 von der Fügestelle und den Fügepartnern 1, 2 (Absaugvorrichtung 8, Gebläse 9, Abführen der elektrisch geladenen Partikel 7 in einem elektrischen Feld) einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander eingesetzt werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner (1) und einem zweiten Fügepartner (2) mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten Fügepartners (1) und eines zweiten Fügepartners (2); Bereitstellen einer Sonotrode (6); Festlegen einer Bondstelle auf einer Oberfläche (2t) des zweiten Fügepartners (2); Herstellen einer stoffschlüssigen Ultraschall-Bondverbindung zwischen dem ersten Fügepartner (1) und dem zweiten Fügepartner (2), indem die mit einer Ultraschallfrequenz hin und her schwingende oder hin und her rotierende Sonotrode (6) den ersten Fügepartner (1) an der Bondstelle gegen den zweiten Fügepartner (2) presst, wobei die Richtung eines Normalenvektors (n), der an der Bondstelle senkrecht zu der Oberfläche (2t) in Richtung der Sonotrode (6) verläuft, von der Richtung der Schwerkraft (g) um einen Winkel (φ) von weniger als 90° abweicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Normalenvektor (n) von der Richtung der Schwerkraft (g) um einen Winkel (φ) von weniger als 45° abweicht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Normalenvektor (n) in Richtung der Schwerkraft (g) gerichtet ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der erste Fügepartner (1), während er durch die Sonotrode (6) gegen den zweiten Fügepartner (2) gepresst wird, unmittelbar an dem zweiten Fügepartner (2) anliegt.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ultraschallfrequenz im Bereich von 15 kHz bis 100 kHz liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Fügepartner (2) als Schaltungsträger ausgebildet ist, der einen dielektrischen Isolationsträger (20) aufweist, auf den eine Metallisierungsschicht (21) aufgebracht ist, wobei die Oberfläche (2t) durch die Metallisierungsschicht (21) gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der erste Fügepartner (1) als elektrisch leitendes Anschlusselement ausgebildet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Absaugvorrichtung (8), mit der Partikel (7), die während des Herstellens der Ultraschall-Bondverbindung von dem ersten Fügepartner (1) und/oder dem zweiten Fügepartner (2) und/oder der Sonotrode (6) abfallen, abgesaugt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Gebläse (9), mit dem Partikel (7), die sich an dem ersten Fügepartner (1) und/oder an dem zweiten Fügepartner (2) und/oder an der Sonotrode (6) befinden, abgeblasen werden.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Spannungsquelle (80), mittels der der Sonotrode (6) eine elektrische Spannung zugeführt wird, so dass Partikel (7), die sich an dem ersten Fügepartner (1) und/oder an dem zweiten Fügepartner (2) und/oder an der Sonotrode (6) befinden, elektrostatisch aufgeladen werden und sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes von dem ersten Fügepartner (1), dem zweiten Fügepartner (2) und der Sonotrode (6) weg bewegen.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Sonotrode (6), während sie den ersten Fügepartner (1) an der Bondstelle gegen den zweiten Fügepartner (2) presst, den zweiten Fügepartner (2) gegen einen Amboss (62) presst, wobei der Amboss (62) gegenüber der Sonotrode (6) elektrisch isoliert ist und/oder wobei zwischen dem Amboss (62) und der Sonotrode (6), solange diese mit der Ultraschallfrequenz schwingt oder rotiert, kein elektrischer Strom fließt.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem weder der erste Fügepartner (1) noch der zweite Fügepartner (2) während des Herstellens der stoffschlüssigen Ultraschall-Bondverbindung angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der erste Fügepartner (1) als elektrisch leitendes Anschlusselement ausgebildet ist; der zweite Fügepartner (2) als Schaltungsträger ausgebildet ist, der einen Isolationsträger (20) aufweist, auf den eine Metallisierungsschicht (21) aufgebracht ist, wobei die Oberfläche (2t) durch die Metallisierungsschicht (21) gebildet wird; und der zweite Fügepartner (2) mit einem Halbleiterchip (4) bestückt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004039903B3 (de) * 2004-08-18 2006-05-18 Mühlbauer Ag Ultraschallkopfeinheit zur Herstellung von Transpondern
DE102006051691B4 (de) * 2006-10-30 2012-07-26 Faurecia Innenraum Systeme Gmbh Reibungsschweißverfahren und Reibungsschweißanlage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5607096A (en) * 1996-03-11 1997-03-04 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for ultrasonic bonding lead frames and bonding wires in semiconductor packaging applications
JP2010240728A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Tohoku Univ 接合装置および接合方法
US8563364B2 (en) * 2011-09-29 2013-10-22 Infineon Technologies Ag Method for producing a power semiconductor arrangement
CN102806661A (zh) * 2012-06-21 2012-12-05 苏州凯尔博精密机械有限公司 一种可变位超声波焊接装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004039903B3 (de) * 2004-08-18 2006-05-18 Mühlbauer Ag Ultraschallkopfeinheit zur Herstellung von Transpondern
DE102006051691B4 (de) * 2006-10-30 2012-07-26 Faurecia Innenraum Systeme Gmbh Reibungsschweißverfahren und Reibungsschweißanlage

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