DE102014106763B4 - Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls mit den Schritten:Bereitstellen einer Baugruppe (99), die aufweist:• einen Schaltungsträger (3) mit einem ersten metallischen Oberflächenabschnitt (311);• einen ersten Fügepartner (1), der mittels einer ersten Verbindungsschicht (41) mit dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt (311) stoffschlüssig verbunden ist; und• einen zweiten metallischen Oberflächenabschnitt (111; 312);Durchführen einer Wärmebehandlung, bei der der zweite metallische Oberflächenabschnitt (111; 312) ununterbrochen auf Temperaturen gehalten wird, die höher sind als eine Wärmebehandlungsmindesttemperatur von wenigstens 300°C, wobei während der Wärmebehandlung kein metallischer Bestandteil der Baugruppe (99) aufgeschmolzen wird;Bereitstellen eines zweiten Fügepartners (2);Herstellen einer festen Verbindung zwischen dem zweiten Fügepartner (2) und der Baugruppe (99), indem der zweite Fügepartner (2) nach Abschluss der Wärmebehandlung an dem durch die Wärmebehandlung gereinigten zweiten Oberflächenabschnitt (111; 312) stoffschlüssig mit der Baugruppe (99) verbunden wird, wobei das Herstellen der festen Verbindung dadurch erfolgt, dass(a) der zweite Fügepartner (2) unmittelbar an den zweiten Oberflächenabschnitt (111; 312) gebondet wird; oder(b) der zweite Fügepartner (2) mittels einer zweiten Verbindungsschicht (42) derart fest mit der Baugruppe (99) verbunden wird, dass die zweite Verbindungsschicht (42) als elektrisch leitender Kleber ausgebildet ist und sich durchgehend zwischen dem zweiten Oberflächenabschnitt (111; 312) und dem zweiten Fügepartner (2) erstreckt.

Description

  • Bei Elektronikmodulen werden elektronische Bauelemente häufig durch Sinterverbindungsschichten mit einem Schaltungsträger verbunden. Kommt es während des dazu erforderlichen Verbindungsprozesses zu einer Kontamination einer Oberfläche, an der nachfolgend ein weiter Fügeprozess erfolgen soll, so kann dies die Qualität der in einem derartigen weiteren Fügeprozess hergestellten Verbindung beeinträchtigen. Beispielsweise kann sich die Festigkeit betreffenden Fügeverbindung und/oder deren Langzeitstabilität verringern. Bei den Kontaminationen kann es sich zum Beispiel um Reste, Bestandteile oder Reaktionsprodukte einer zur Herstellung der Sinterverbindungsschicht erforderlichen Paste und/oder eines zur Herstellung der Sinterverbindungsschicht erforderlichen Hilfsmittels handeln, und/oder um Reste, Bestandteile oder Reaktionsprodukte aus der während des Verbindungsprozesses vorliegenden atmosphärischen Umgebung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls bereitzustellen, bei dem zwischen einer Baugruppe, zu deren Herstellung ein erster Fügepartner durch ein Sinterverfahren mittels einem Schaltungsträger verbunden wurde, und einem zweiten Fügepartner eine hochwertige Fügeverbindung hergestellt werden kann.
  • Aus EP 2 042 260 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Halbleiter mit Hilfe eines Silberkontakts auf einem Leiterrahmen montiert werden. Auf seiner dem Leiterrahmen abgewandten Seite wird der Halbleiter mit Hilfe von Bändchen elektrisch angeschlossen. Hierzu werden die Bändchen unter Verwendung weiterer Silberkontakte mit dem Halbleiter verbunden. Die Silberkontakte entstehen durch Sintern einer Silberflocken enthaltenden Paste.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Halbleitermodul gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Zur Herstellung eines Elektronikmoduls wird eine Baugruppe bereitgestellt, die einen Schaltungsträger mit einem ersten metallischen Oberflächenabschnitt aufweist, einen ersten Fügepartner, der mittels einer ersten Verbindungsschicht mit dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt stoffschlüssig verbunden ist. Außerdem weist die Baugruppeeinen zweiten metallischen Oberflächenabschnitt auf. Weiterhin wird ein zweiter Fügepartner bereitgestellt. Bei einer Wärmebehandlung wird der zweite metallische Oberflächenabschnitt ununterbrochen auf Temperaturen gehalten, die höher sind als eine Wärmebehandlungsmindesttemperatur von wenigstens 300°C, während der Wärmebehandlung wird kein metallischer Bestandteil der Baugruppe aufgeschmolzen wird. Zwischen dem zweiten Fügepartner und der Baugruppe wird eine feste Verbindung hergestellt, indem der zweite Fügepartner nach Abschluss der Wärmebehandlung an dem durch die Wärmebehandlung gereinigten zweiten Oberflächenabschnitt stoffschlüssig mit der Baugruppe verbunden wird. Das Herstellen der festen Verbindung erfolgt dadurch, dass (a) der zweite Fügepartner unmittelbar an den zweiten Oberflächenabschnitt gebondet wird; oder dass der zweite Fügepartner mittels einer zweiten Verbindungsschicht derart fest mit der Baugruppe verbunden wird, dass die zweite Verbindungsschicht als elektrisch leitender Kleber ausgebildet ist und sich durchgehend zwischen dem zweiten Oberflächenabschnitt und dem zweiten Fügepartner erstreckt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
    • 1 einen Zwischenschritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Baugruppe, bei dem ein Schaltungsträger stoffschlüssig mit einem ersten Fügepartner verbunden wird.
    • 2 die fertige Baugruppe.
    • 3 die Baugruppe während der Wärmebehandlung.
    • 4 die Baugruppe während einer der Wärmebehandlung nachfolgenden, optionalen Absaugung der die Baugruppe umgebenden Atmosphäre.
    • 5A ein Elektronikmodul, zu dessen Herstellung ein zweiter Fügepartner mit der Baugruppe gemäß 2 nach deren Wärmebehandlung unmittelbar und stoffschlüssig verbunden wurde.
    • 5B ein Elektronikmodul, zu dessen Herstellung ein zweiter Fügepartner mit der Baugruppe gemäß 2 nach deren Wärmebehandlung mittels einer Verbindungsschicht stoffschlüssig verbunden wurde.
    • 6 eine Baugruppe, bei der der zweite metallische Oberflächenabschnitt mit einer Oxidationsschutzschicht versehen ist, während der Wärmebehandlung.
    • 7 ein Elektronikmodul, zu dessen Herstellung ein zweiter Fügepartner mit der Baugruppe gemäß 6 nach deren Wärmebehandlung unmittelbar und stoffschlüssig verbunden wurde.
  • Sofern nicht anders angegeben, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
  • 1 zeigt einen Schaltungsträger 3, sowie einen mit dem Schaltungsträger 3 zu verbindenden ersten Fügepartner 1. Bei dem ersten Fügepartner 1 kann es sich um eine beliebige Komponente handeln, zum Beispiel um ein elektronisches Bauelement (z. B. einen MOSFET, einen IGBT, einen Thyristor, einen JFET, eine Diode, etc.), aber auch um ein beliebiges anderes aktives oder passives Bauelement oder eine beliebige elektronische Baugruppe oder ein elektrisch leitendes (z. B. metallisches) Anschlusselement.
  • Der Schaltungsträger 3 weist einen dielektrischen Isolationsträger 30, beispielsweise eine Keramik, mit einer Oberseite 301 auf, auf die eine obere Metallisierungsschicht 31 aufgebracht ist. Die obere Metallisierungsschicht 31 kann wie gezeigt strukturiert oder alternativ unstrukturiert sein. Optional kann auch die der Oberseite 301 entgegen gesetzte Unterseite 302 des Isolationsträgers 30 mit einer unteren Metallisierungsschicht 32 versehen sein. Diese kann, unabhängig von der Ausgestaltung der oberen Metallisierungsschicht 31, strukturiert oder unstrukturiert sein. Sofern eine untere Metallisierungsschicht 32 vorhanden ist, kann diese optional gegenüber der oberen Metallisierungsschicht 31 elektrisch isoliert sein.
  • Grundsätzlich ist die Ausgestaltung des Schaltungsträgers 3 beliebig. Insbesondere muss er nicht notwendigerweise einen Isolationsträger 30 aufweisen. In jedem Fall weist er jedoch einen ersten metallischen Oberflächenabschnitt 311 auf, an dem der erste Fügepartner 1 mittels einer ersten Verbindungsschicht 41 stoffschlüssig mit dem Schaltungsträger 3 verbunden wird, was im Ergebnis in 2 gezeigt ist. Hierzu kann der erste Fügepartner 1 beispielsweise eine untere Metallisierungsschicht 12 aufweisen. Bei der ersten Verbindungsschicht 41 kann es sich zum Beispiel um eine gesinterte Schicht oder um eine Lotschicht handeln.
  • Falls die erste Verbindungsschicht 41 eine gesinterte Schicht ist, wird diese mittels einer in 1 dargestellten Paste 41' erzeugt, die ein Metallpulver 411' und ein Lösemittel 412' enthält. Diese Paste 41' wird derart zwischen dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt 311 und der unteren Metallisierungsschicht 12 des ersten Fügepartners 1 angeordnet, dass sie sich durchgehend zwischen der unteren Metallisierungsschicht 12 des ersten Fügepartners 1 und dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt 311 erstreckt. Hierzu kann die Paste 41' zunächst auf den ersten metallischen Oberflächenabschnitt 311 und/oder auf die ersten metallischen Oberflächenabschnitt 311 aufgetragen werden. Nach dem Auftragen können der erste Fügepartner 1 und der Schaltungsträger 3 zusammengefügt werden.
  • In dem Zustand, in dem sich die Paste 41' durchgehend zwischen dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt 311 und der unteren Metallisierungsschicht 12 des ersten Fügepartners 1 erstreckt, wird die Paste 41' zu einer festen ersten Verbindungsschicht 41, die den ersten Fügepartner 1 und den Schaltungsträger 3 stoffschlüssig miteinander verbindet, gesintert. Im Ergebnis liegt damit eine Baugruppe 99 vor, wie sie beispielhaft in 2 gezeigt ist.
  • Optional kann die Paste 41' nach dem Auftragen und vor dem Sintern noch zumindest teilweise getrocknet werden, so dass ein Großteil des Lösemittels 412' entweicht und eine getrocknete Schicht zurückbleibt, die überwiegend aus dem Metallpulver 411' besteht.
  • Die Baugruppe 99 weist einen oder mehrere zweite metallische Oberflächenabschnitte auf, an dem sie stoffschlüssig mit einem zweiten Fügepartner verbunden werden kann. Beispielsweise kann es sich bei einem solchen zweiten Oberflächenabschnitt um einen Oberflächenabschnitt 111 einer oberen Metallisierungsschicht 11 des ersten Fügepartners 1 handeln, und/oder um einen Oberflächenabschnitt einer Metallisierung des Schaltungsträgers 3, z. B. einen Oberflächenabschnitt 312 der oberen Metallisierungsschicht 31 des Schaltungsträgers 3.
  • Wie in 2 schematisch gezeigt ist, können der oder die zweiten metallischen Oberflächenabschnitte 111, 312 mit Kontaminationen 5 verunreinigt sein. Um diese Kontaminationen 5 zumindest teilweise und im Idealfall vollständig von einem oder mehreren der zweiten metallischen Oberflächenabschnitten 111, 312 zu entfernen, werden zumindest die betreffenden zweiten metallischen Oberflächenabschnitte 111, 312 einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der sie ununterbrochen auf Temperaturen gehalten werden, die höher sind als eine Wärmebehandlungsmindesttemperatur von wenigstens 300°C. Die Dauer der Wärmebehandlung kann prinzipiell beliebig gewählt werden. Sie kann beispielsweise wenigstens eine Sekunde betragen.
  • Optional können nicht nur der oder die zweiten metallischen Oberflächenabschnitte 111, 312 der Wärmebehandlung unterzogen werden, sondern auch die gesamte Baugruppe 99. Das bedeutet, dass während der Wärmebehandlung jede Stelle der Baugruppe 99 ununterbrochen auf Temperaturen gehalten wird, die höher sind als die Wärmebehandlungsmindesttemperatur.
  • Ebenfalls optional kann die Wärmebehandlungsmindesttemperatur nicht nur wenigstens 300°C betragen, sondern sogar wenigstens 350°C oder sogar wenigstens 355°C.
  • Um die zweiten metallischen Oberflächenabschnitte 111, 312 oder sogar die gesamte Baugruppe 99 zum Zweck der Wärmebehandlung zu erhitzen, können prinzipiell beliebige Heizverfahren eingesetzt werden. Eine in 3 dargestellte Möglichkeit besteht beispielsweise darin, metallische Bestandteile der Baugruppe 99, beispielsweise die Metallisierungen 11, 31, die den oder die zweiten metallischen Oberflächenabschnitte 111, 312 (soweit vorhanden) bilden, mittels eines Induktors 6 zu erhitzen. Bei alternativen Methoden zur Erhitzung kann beispielsweise eine Heizplatte, Heißluft, ein Heißluftgebläse, Infrarot-Wärmestrahlung, Laserstrahlung, oder ein Plasmastrahl eingesetzt werden.
  • Bei allen Varianten erfolgt das Erhitzen so, dass während der Wärmebehandlung kein metallischer Bestandteil der Baugruppe 99 aufgeschmolzen wird.
  • Unabhängig von der Methode der Erhitzung führt die Wärmebehandlung dazu, dass sich die Kontaminationen 5 zumindest teilweise verflüchtigen und in die die Baugruppe 99 umgebende Atmosphäre entweichen.
  • Optional kann die Wärmebehandlung in einer ebenfalls in 3 dargestellten Kammer 200 durchgeführt werden, in deren Atmosphäre die Kontaminationen 5 durch die Wärmebehandlung entweichen.
  • Wie weiterhin in 4 dargestellt ist, kann eine auf diese Weise mit Kontaminationen 5 angereicherte Atmosphäre einer Kammer 200 nach der Wärmebehandlung optional zumindest teilweise aus der Kammer 200 abgesaugt werden, in dem die Kammer 200 evakuiert wird, um die in der Kammeratmosphäre befindlichen Kontaminationen 5 - im Idealfall vollständig - aus der Kammer 200 zu entfernen, was in 4 anhand von mehreren Pfeilen dargestellt ist. Hierzu kann die Kammer 200 eine Absaugöffnung 201 aufweisen. Das Absaugen kann beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe erfolgen, die an die Absaugöffnung angeschlossen werden.
  • Gemäß einer weiteren Option kann die Wärmebehandlung in einer die Oxidation des zweiten Oberflächenabschnitts 111, 312 verhindernden Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden. Prinzipiell können beliebige Schutzgase oder Schutzgasmischungen eingesetzt werden. Ein kostengünstiges Schutzgas ist beispielsweise Stickstoff.
  • Ebenfalls ist es optional möglich, die Wärmebehandlung in einer reduzierenden Atmosphäre durchzuführen. Hierdurch können an der oder den zweiten metallischen Oberflächen 111, 312 eventuell vorliegende Metalloxide beseitigt werden. Geeignete Stoffe einer solchen reduzierenden Atmosphäre sind beispielsweise Ameisensäure und/oder Wasserstoff und/oder Formiergas.
  • Unabhängig davon, ob die Wärmehandlung in einer Kammer 200 durchgeführt wird, ob eine Schutzgasatmosphäre verwendet wird, ob eine reduzierende Atmosphäre verwendet wird und ob eine Absaugung erfolgt, wird die wärmebehandelte Baugruppe 99 an zumindest einem (durch die Wärmebehandlung gereinigten) zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312 stoffschlüssig mit einem zweiten Fügepartner verbunden.
  • Bei dem zweiten Fügepartner kann es sich prinzipiell um eine beliebige Komponente, beispielsweise ein aktives oder ein passives elektronisches Bauelement, handeln, oder um eine elektrische Verbindungsleitung wie zum Beispiel einen Bonddraht, oder um ein ebenes oder gebogenes Verbindungsblech.
  • Nachfolgend wird das Verbinden eines als Bonddraht ausgebildeten zweiten Fügepartners 2 mit einem (durch die Wärmebehandlung gereinigten) zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312 unter Bezugnahme auf Figur 5A beispielhaft erläutert. Hierbei wird der Bonddraht durch eine Drahtbondtechnik, beispielsweise durch Ultraschallbonden, in an sich bekannter Weise unmittelbar mit dem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312 verbunden. Als Bronddrähte werden in diesem Zusammenhang sowohl Drähte angesehen, die (vor dem Drahtbonden) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, als auch solche, die (vor dem Drahtbonden) keinen kreisförmigen Querschnitt besitzen.
  • Der linke in 5A gezeigte Bonddraht 2 wurde an einer ersten Bondstelle durch Drahtbonden, beispielsweise durch Ultraschallbonden, an den zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111 gebondet. Entsprechend wurde der rechte in 5A gezeigte Bonddraht 2 an einer ersten Bondstelle durch Drahtbonden, beispielsweise durch Ultraschallbonden, an den zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 312 gebondet. Der linke und der rechte Bonddraht 2 kann noch an einer oder mehreren weiteren Bondstellen an andere Elemente gebondet werden, die nicht fester Bestandteil der Baugruppe 99 sind. Der mittlere in 5A gezeigte Bonddraht 2 wurde an einer ersten Bondstelle durch Drahtbonden, beispielsweise durch Ultraschallbonden, an den zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111 gebondet, und an einer zweiten Bondstelle, ebenfalls durch Drahtbonden, beispielsweise durch Ultraschallbonden, an den zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 312.
  • Die Darstellung gemäß 5A ist insoweit nur schematisch, als nicht notwendigerweise drei Bonddrähte 2 vorhanden sein müssen. Soweit bei der vorliegenden Erfindung ein zweiter Fügepartner 2 als Bonddraht ausgebildet ist, ist er an zumindest einer Bondstelle unmittelbar an einen während einer vorangehenden Wärmebehandlung gereinigten zweiten metallischen Oberflächenabschnitt gebondet, beispielsweise an den zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111 oder 312. In jedem Fall kontaktiert der als Bonddraht ausgebildete zweite Fügepartner 2 an dieser Bondstelle den zweiten Oberflächenabschnitt.
  • Wie weiterhin in 5B dargestellt ist, muss ein zweiter Fügepartner 2 zu seiner Befestigung an der (durch die Wärmebehandlung gereinigte) Baugruppe 99 nicht notwendigerweise unmittelbar an dem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111 oder 312 befestigt werden. Vielmehr kann dies, wie in 5B dargestellt ist, auch mittels einer zweiten Verbindungsschicht 42 erfolgen, die sich durchgehend zwischen dem zweiten Fügepartner 2 und dem zugehörigen zweiten Oberflächenabschnitt 111, 312 und erstreckt. Eine solche zweite Verbindungsschicht 42 kann elektrisch leitend sein (sie kann z. B. Metall aufweisen oder aus Metall bestehen) und dadurch den zweiten Fügepartner 2 elektrisch leitend mit dem zugehörigen zweiten Oberflächenabschnitt 111, 312 verbinden. Das Herstellen der betreffenden Verbindung kann beispielsweise durch elektrisch leitendes Kleben (die zweite Verbindungsschicht 42 ist dann ein elektrisch leitender Kleber) erfolgen.
  • Bei den in 5B gezeigten zweiten Fügepartnern 2 handelt es sich jeweils um ein Metallblech. Das linke in 5B gezeigte Metallblech 2 wurde an einer ersten Stelle mittels einer zweiten Verbindungsschicht 42 mit dem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111 verbunden. Entsprechend wurde das rechte in 5B gezeigte Metallblech 2 an einer ersten Stelle mittels einer zweiten Verbindungsschicht 42 mit dem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 312 verbunden. Das linke und das rechte Metallblech 2 kann noch an einer oder mehreren weiteren Stellen mit anderen Elemente verbunden werden, die nicht fester Bestandteil der Baugruppe 99 sind. Das mittlere in 5B gezeigte Metallblech 2 wurde an einer ersten Stelle mittels einer zweiten Verbindungsschicht 42 mit dem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111 verbunden, und an einer zweiten Stelle mit dem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 312.
  • Die Darstellung gemäß 5B ist insoweit nur schematisch, als nicht notwendigerweise sämtliche drei Metallbleche 2 vorhanden sein müssen. Soweit bei der vorliegenden Erfindung ein zweiter Fügepartner 2 (z. B. ein Metallblech) mittels einer zweiten (optional elektrisch leitenden) Verbindungsschicht 42 an einem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312 mit der Baugruppe 99 verbunden ist, erstreckt sich diese zweite Verbindungsschicht 42 durchgehend zwischen dem zweiten Fügepartner 2 und dem zugehörigen zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312.
  • Ein zweiter Fügepartner 2 (zum Beispiel eine Bonddraht oder ein Metallblech wie vorangehend erläutert) kann beispielsweise aus Metall bestehen, zum Beispiel aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Für den Fall, dass der zweite Fügepartner 2 als Bonddraht aus Kupfer ausgebildet ist, kann das Kupfer optional eine Reinheit von wenigstens 99% aufweisen.
  • Der zweite metallische Oberflächenabschnitt 111, 312 kann ebenfalls aus Metall bestehen, zum Beispiel aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Für den Fall, dass der zweite Oberflächenabschnitt 111, 312 Kupfer aufweist, kann sein Kupfergehalt optional wenigstens 90 Gewichtsprozent betragen.
  • Durch die vorliegend erläuterte Wärmebehandlung kann nach dem Herstellen der festen ersten Verbindungsschicht 41 und vor dem Verbinden des zweiten Fügepartners 2 mit der Baugruppe 99 auf eine Reinigung der Baugruppe 99 mittels Nasschemie und/oder mittels eines Plasmaprozesses verzichtet werden. Selbstverständlich kann eine solche Reinigung optional dennoch vorgenommen werden.
  • 6 zeigt noch die Wärmebehandlung einer Baugruppe 99, die sich von der anhand der 1 bis 4 erläuterten Baugruppe 99 lediglich dadurch unterscheidet, dass auf zumindest einen zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312 eine Oxidationsschutzschicht 15 bzw. 35 aufgebracht ist. Eine solche Oxidationsschutzschicht 15, 35 verhindert eine Oxidation des betreffenden zweiten metallischen Oberflächenabschnitts 111, 312. Da sich auch eine Kontamination 5 einer derartigen Oxidationsschutzschicht 15, 35 nachteilig auf eine nachfolgende stoffschlüssige Verbindung mit einem zweiten Fügepartner 2 auswirken kann, wird die Wärmebehandlung an der mit der oder den Oxidationsschutzschichten 15, 35 versehene Baugruppe 99 durchgeführt. Eine solche Oxidationsschutzschicht 15, 35 kann, unabhängig von eventuellen anderen Oxidationsschutzschichten 15, 35, vor oder nach dem stoffschlüssigen Verbinden des ersten Fügepartners 1 mit dem Schaltungsträger 3 auf den betreffenden zweiten metallischen Oberflächenabschnitts 111, 312 aufgebracht werden. Die Wärmebehandlung einer solchen Baugruppe 99 kann im Übrigen auf dieselbe Weise erfolgen wie die bezugnehmend auf die 1 bis 4 erläuterte Wärmebehandlung der in diesen 1 bis 4 erläuterten Baugruppe 99.
  • 7 zeigt ein Elektronikmodul, dessen Aufbau abgesehen von der oder den zusätzlichen Oxidationsschutzschichten 15, 35 dem Aufbau des Elektronikmoduls gemäß 5A entspricht. Die Herstellung eines derartigen Elektronikmoduls kann auf dieselbe Weise erfolgen, wie sie bezugnehmend auf 5A erläutert wurde. Ergänzend dazu erfolgt die Herstellung der unmittelbaren stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem als Bonddraht ausgebildeten zweiten Fügepartners 2 mit einem zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312, indem während des Bondvorgangs, also beispielsweise Ultraschallbonden, der die dem betreffenden zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312 befindliche Oxidationsschutzschicht 15, 35 während des Bondvorgangs aufgrund der Einwirkung des zweiten Fügepartners 2 lokal zerstört wird, so dass der zweite Fügepartner 2 diesen zweiten metallischen Oberflächenabschnitt 111, 312 unmittelbar kontaktiert und stoffschlüssig mit diesem verbunden wird.
  • Für derartige Oxidationsschutzschichten 15, 35 eignen sich prinzipiell verschiedenste Materialien, beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls mit den Schritten: Bereitstellen einer Baugruppe (99), die aufweist: • einen Schaltungsträger (3) mit einem ersten metallischen Oberflächenabschnitt (311); • einen ersten Fügepartner (1), der mittels einer ersten Verbindungsschicht (41) mit dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt (311) stoffschlüssig verbunden ist; und • einen zweiten metallischen Oberflächenabschnitt (111; 312); Durchführen einer Wärmebehandlung, bei der der zweite metallische Oberflächenabschnitt (111; 312) ununterbrochen auf Temperaturen gehalten wird, die höher sind als eine Wärmebehandlungsmindesttemperatur von wenigstens 300°C, wobei während der Wärmebehandlung kein metallischer Bestandteil der Baugruppe (99) aufgeschmolzen wird; Bereitstellen eines zweiten Fügepartners (2); Herstellen einer festen Verbindung zwischen dem zweiten Fügepartner (2) und der Baugruppe (99), indem der zweite Fügepartner (2) nach Abschluss der Wärmebehandlung an dem durch die Wärmebehandlung gereinigten zweiten Oberflächenabschnitt (111; 312) stoffschlüssig mit der Baugruppe (99) verbunden wird, wobei das Herstellen der festen Verbindung dadurch erfolgt, dass (a) der zweite Fügepartner (2) unmittelbar an den zweiten Oberflächenabschnitt (111; 312) gebondet wird; oder (b) der zweite Fügepartner (2) mittels einer zweiten Verbindungsschicht (42) derart fest mit der Baugruppe (99) verbunden wird, dass die zweite Verbindungsschicht (42) als elektrisch leitender Kleber ausgebildet ist und sich durchgehend zwischen dem zweiten Oberflächenabschnitt (111; 312) und dem zweiten Fügepartner (2) erstreckt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gesamte Baugruppe (99) während der Wärmebehandlung ununterbrochen auf Temperaturen gehalten wird, die höher sind als die Wärmebehandlungsmindesttemperatur.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wärmebehandlung in einer die Oxidation des zweiten Oberflächenabschnitts (111; 312) verhindernden Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Wärmebehandlung in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die reduzierende Atmosphäre eines der folgenden Gase enthält: Ameisensäure; Wasserstoff; Formiergas.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Wärmebehandlung in einer geschlossenen Kammer (200) durchgeführt wird, die nach der Wärmebehandlung evakuiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Wärmebehandlungsmindesttemperatur 350°C beträgt.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Wärmebehandlungsmindesttemperatur 355°C beträgt.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Fügepartner (2) aus Kupfer mit einer Reinheit von wenigstens 99% besteht.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Oberflächenabschnitt (111; 312) ein Oberflächenabschnitt einer Metallisierungsschicht (11, 31) ist, die aus Kupfer besteht oder die wenigstens 90 Gewichtsprozent Kupfer aufweist.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Oberflächenabschnitt (111) ein Oberflächenabschnitt einer Metallisierung (11) des ersten Fügepartners (1) ist.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Oberflächenabschnitt (312) ein Oberflächenabschnitt des Schaltungsträgers (3) ist.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Schaltungsträger (3) einen dielektrischen Isolationsträger (30) aufweist, auf den eine obere Metallisierungsschicht (31) aufgebracht ist; und der erste Oberflächenabschnitt (313) ein Oberflächenabschnitt der oberen Metallisierungsschicht (31) ist.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der erste Fügepartner (1) ein elektronisches Bauelement ist.
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Fügepartner (2) als Bonddraht ausgebildet ist, oder als ebenes oder abgewinkeltes Metallblech.
  16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Fügepartner (2) als Bonddraht ausgebildet ist; während der Wärmebehandlung eine Oxidationsschutzschicht (15, 35) auf den zweiten Oberflächenabschnitt (111; 312) aufgebracht ist; und die Oxidationsschutzschicht (15, 35) während des Herstellens der festen Verbindung zwischen dem zweiten Fügepartner (2) und der Baugruppe (99) durch die Einwirkung des zweiten Fügepartners (2) lokal zerstört wird.
  17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Verbindungsschicht (41) ein gesintertes Metallpulver (411') aufweist.
  18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Bereitstellen der Baugruppe (99) die Schritte aufweist: Bereitstellen des den ersten metallischen Oberflächenabschnitt (311) aufweisenden Schaltungsträgers (3); Bereitstellen des eine untere Metallisierungsschicht (12) aufweisenden ersten Fügepartners (1); Bereitstellen einer ein Metallpulver (411') enthaltenden Paste (41'); Anordnen der Paste (41') zwischen dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt (311) und der unteren Metallisierungsschicht (12) derart, dass sich die Paste (41') durchgehend zwischen dem ersten metallischen Oberflächenabschnitt (311) und der unteren Metallisierungsschicht (12) erstreckt; und Sintern der Paste (41') zu einer festen Verbindungsschicht (41), die den ersten Fügepartner (1) und den Schaltungsträger (3) stoffschlüssig miteinander verbindet.
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