DE102019105465B3 - Drucksintervorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils - Google Patents

Drucksintervorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils Download PDF

Info

Publication number
DE102019105465B3
DE102019105465B3 DE102019105465.6A DE102019105465A DE102019105465B3 DE 102019105465 B3 DE102019105465 B3 DE 102019105465B3 DE 102019105465 A DE102019105465 A DE 102019105465A DE 102019105465 B3 DE102019105465 B3 DE 102019105465B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
electronic component
sintering device
component
lower die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102019105465.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Becker
Dirk Dittmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEMIKRON DANFOSS GMBH, DE
Original Assignee
Danfoss Silicon Power GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Danfoss Silicon Power GmbH filed Critical Danfoss Silicon Power GmbH
Priority to DE102019105465.6A priority Critical patent/DE102019105465B3/de
Priority to CN202080017750.3A priority patent/CN113519043A/zh
Priority to PCT/EP2020/055181 priority patent/WO2020178143A1/en
Priority to US17/435,752 priority patent/US20220157773A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102019105465B3 publication Critical patent/DE102019105465B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/022Processes for manufacturing precursors of printed circuits, i.e. copper-clad substrates
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199Material of the matrix
    • H01L2224/2929Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/293Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29339Silver [Ag] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/2939Base material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75251Means for applying energy, e.g. heating means in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75252Means for applying energy, e.g. heating means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75264Means for applying energy, e.g. heating means by induction heating, i.e. coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75264Means for applying energy, e.g. heating means by induction heating, i.e. coils
    • H01L2224/75265Means for applying energy, e.g. heating means by induction heating, i.e. coils in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75264Means for applying energy, e.g. heating means by induction heating, i.e. coils
    • H01L2224/75266Means for applying energy, e.g. heating means by induction heating, i.e. coils in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301Bonding head
    • H01L2224/75314Auxiliary members on the pressing surface
    • H01L2224/75315Elastomer inlay
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/75301Bonding head
    • H01L2224/75314Auxiliary members on the pressing surface
    • H01L2224/75315Elastomer inlay
    • H01L2224/75316Elastomer inlay with retaining mechanisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7598Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors specially adapted for batch processes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/75981Apparatus chuck
    • H01L2224/75982Shape
    • H01L2224/75984Shape of other portions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/75981Apparatus chuck
    • H01L2224/75986Auxiliary members on the pressing surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83001Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201Compression bonding
    • H01L2224/83203Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832Applying energy for connecting
    • H01L2224/8322Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation
    • H01L2224/83222Induction heating, i.e. eddy currents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8384Sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/95001Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/071Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next and on each other, i.e. mixed assemblies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10015Non-printed capacitor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10022Non-printed resistor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/1003Non-printed inductor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10166Transistor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10287Metal wires as connectors or conductors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0147Carriers and holders
    • H05K2203/0156Temporary polymeric carrier or foil, e.g. for processing or transferring
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0182Using a temporary spacer element or stand-off during processing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0191Using tape or non-metallic foil in a process, e.g. during filling of a hole with conductive paste
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/02Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
    • H05K2203/0278Flat pressure, e.g. for connecting terminals with anisotropic conductive adhesive
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/049Wire bonding
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1131Sintering, i.e. fusing of metal particles to achieve or improve electrical conductivity
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/15Position of the PCB during processing
    • H05K2203/1509Horizontally held PCB
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/15Position of the PCB during processing
    • H05K2203/1536Temporarily stacked PCBs
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/15Position of the PCB during processing
    • H05K2203/1572Processing both sides of a PCB by the same process; Providing a similar arrangement of components on both sides; Making interlayer connections from two sides

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils (34, 34', 34") durch einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess durch Verwenden einer Drucksintervorrichtung (2), die ein oberes Gesenk (4) und ein unteres Gesenk (6) aufweist, wobei das obere Gesenk (4) und/oder das untere Gesenk (6) mit einem ersten verformbaren Druckkissen (10) versehen sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Platzieren eines ersten sinterfähigen Bauteils (26) auf einer ersten Sinterschicht (24), die auf einer Oberseitenschicht (22) eines ersten Substrats (12, 20, 22) bereitgestellt ist;- Verbinden des sinterfähigen Bauteils (26) und der Oberseitenschicht des ersten Substrats (12, 20, 22), um ein erstes elektronisches Bauteil (34) beim Pressen des oberen Gesenks (4) und des unteren Gesenks (6) zueinander zu bilden, wobei die Drucksintervorrichtung (2) gleichzeitig erhitzt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte anwendet, bevor das obere Gesenk (4) und das untere Gesenk (6) zueinander gepresst werden:- Platzieren in einem Niveau oberhalb des ersten elektronischen Bauteils (34) oder unterhalb des ersten elektronischen Bauteils (34) mindestens eines zweiten sinterfähigen Bauteils (26') oder einer zweiten Sinterschicht (24"), die auf einer Oberseitenschicht (22') eines zweiten Substrats (12', 20', 22') bereitgestellt ist;- Platzieren eines zweiten verformbaren Druckkissens (10') zwischen dem ersten elektronischen Bauteil (34) und dem zweiten elektronischen Bauteil (34').

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils durch einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess durch Verwenden einer Drucksintervorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Drucksintervorrichtung zum Herstellen eines elektronischen Bauteils über einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, dass druckgestütztes Niedertemperatur-Sintern von Silberpaste als eine Alternative zum Lötmetallaufschmelzen als eine Die-Anbringungslösung verwendet werden kann. Durch Verwenden so gut wie hydrostatischen Drucks ist es möglich, die Sintertemperatur zu senken. Die Beliebtheit dieser Technologie ist aufgrund der Tatsache gestiegen, dass die Technologie auch für Packages mit höherer Temperatur anwendbar ist.
  • DE 10 2010 020 696 B4 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils durch einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess durch Verwenden einer Drucksintervorrichtung, die ein oberes Gesenk und ein unteres Gesenk aufweist, wobei das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk mit einem ersten verformbaren Druckkissen versehen ist. Das Verfahren wird durch Platzieren eines ersten sinterfähigen Bauteils auf einer ersten Sinterschicht, die auf einer Oberseitenschicht eines ersten Substrats vorgesehen ist, und durch Verbinden des sinterbaren Bauteils und der Oberseitenschicht des ersten Substrats ausgeführt, um ein erstes elektronisches Bauteil beim Pressen des oberen Gesenks und des unteren Gesenks zueinander zu bilden, wobei die Sintervorrichtung gleichzeitig erhitzt wird.
  • Da der allgemeine Stand der Technik mehrere Einschränkungen in Zusammenhang mit der Produktionskapazität aufweist, wäre es wünschenswert, fähig zu sein, ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils durch Verwenden eines druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozesses bereitzustellen, wobei das Verfahren das Steigern der Produktionskapazität erlaubt. Ebenso wäre es wünschenswert, fähig zu sein, eine alternative Drucksintervorrichtung zum Herstellen eines elektronischen Bauteils über einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess bereitzustellen, wobei die Drucksintervorrichtung eine gesteigerte Produktionskapazität aufweist.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, und durch eine Drucksintervorrichtung, wie in Anspruch 9 definiert, erzielt werden. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Unteransprüchen definiert, in der folgenden Beschreibung erklärt und in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils durch einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess durch Verwenden einer Drucksintervorrichtung, die ein oberes Gesenk und ein unteres Gesenk aufweist, wobei das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk mit einem ersten verformbaren Druckkissen versehen sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • - Platzieren eines ersten sinterfähigen Bauteils auf einer ersten Sinterschicht, die auf einer Oberseitenschicht eines ersten Substrats vorgesehen ist;
    • - Verbinden des sinterfähigen Bauteils und der Oberseitenschicht des ersten Substrats, um ein erstes elektronisches Bauteil beim Pressen des oberen Gesenks und des unteren Gesenks zueinander zu bilden, wobei die Sintervorrichtung gleichzeitig erhitzt wird,
    wobei das Verfahren die folgenden Schritte anwendet, bevor das untere Gesenk und das obere Gesenk zueinander gepresst werden:
    • - Platzieren in einem Niveau oberhalb des ersten elektronischen Bauteils oder unterhalb des ersten elektronischen Bauteils mindestens eines zweiten sinterfähigen Bauteils auf einer zweiten Sinterschicht, die auf einer Oberseitenschicht eines zweiten Substrats vorgesehen ist;
    • - Platzieren eines zweiten verformbaren Druckkissens zwischen dem ersten elektronischen Bauteil und dem zweiten elektronischen Bauteil.
  • Damit macht es das Verfahren möglich, die Produktionskapazität zu steigern. Die Produktionskapazität kann durch Stapeln elektronischer Bauteile derart, dass sie in mehreren Niveaus (Schichten) eingerichtet sind, gesteigert werden. Solche elektronischen Bauteile können ein Substrat (wie ein direkt kupfergebondetes (Direct Copper Bonded - DCB) Substrat, auf dem individuelle Bauteile, wie Halbleiter (zum Beispiel IGBTs, MOSFETs oder äquivalent) platziert sind, passive Bauteile, wie Widerstände, Kondensatoren oder Induktoren, und Verbindungsbauteile, wie Drahtbonds, platziert sind, umfassen.
  • Das Verfahren ist ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils durch einen druckgestützten Niederdruck-Sinterprozess. Dieser Prozess wird auch ein Sinterprozess mit quasi-hydrostatischem Druck genannt.
  • Das Verfahren wird durch Verwenden einer Drucksintervorrichtung ausgeführt, die ein oberes Gesenk und ein unteres Gesenk aufweist, wobei das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk mit einem ersten verformbaren Druckkissen versehen ist. Die Verwendung eines verformbaren Druckkissens macht es möglich, den Druck gleichmäßig zu den elektronischen Bauteilen zu verteilen, die eine oder mehrere Strukturen aufweisen, die aus dem restlichen Teil des elektronischen Bauteils vorragen.
  • Durch Platzieren eines ersten sinterfähigen Bauteils auf einer ersten Sinterschicht, die auf einer Oberseitenschicht eines ersten Substrats vorgesehen ist, und Verbinden des sinterfähigen Bauteils und der Oberseitenschicht des ersten Substrats, um ein erstes elektronisches Bauelement beim Pressen des oberen Gesenks und des unteren Gesenks zueinander auf eine Art zu bilden, bei der die Sintervorrichtung gleichzeitig erhitzt wird, ist es möglich, die Strukturen eines ersten elektronischen Bauteils in der Drucksintervorrichtung einzurichten.
  • Die Sinterschicht kann ein beliebiger zweckdienlicher Sinterschicht-Typ sein. Das verwendete Sinterschichtmaterial ist vorzugsweise Silber (Ag), das in der Form einer Silber umfassenden Sinterpaste verfügbar ist. Eine solche Paste kann zusätzlich zu fein zerteiltem Silber mehrere organische Bestandteile enthalten, die als ein Bindemittel, ein Dispersionsmittel und ein Verdünnungsmittel wirken. Sinterschichten, die Legierungen aus Silber oder anderen Metallen umfassen, sind ebenfalls möglich.
  • Die Wirkung des Platzierens in einem Niveau oberhalb des ersten elektronischen Bauteils oder unterhalb des ersten elektronischen Bauteils mindestens eines zweiten sinterfähigen Bauteils auf einer zweiten Sinterschicht, die auf einer Oberseitenschicht eines zweiten Substrats vorgesehen ist; des Platzierens eines zweiten verformbaren Druckkissens zwischen dem ersten elektronischen Bauteil und dem zweiten elektronischen Bauteil, bevor das obere Gesenk und das untere Gesenk zueinander gepresst werden, besteht darin, dass mehrere elektronische Bauteile (Substrate) auf eine Art gestapelt werden, dass sie in mehreren Niveaus (Schichten) eingerichtet sind. Es ist folglich möglich, die Produktionskapazität zu steigern, da mehrere Schichten elektronischer Bauteile gleichzeitig gesintert werden können.
  • Es kann ein Vorteil sein, dass das Verfahren den Schritt des Abdeckens des ersten sinterfähigen Bauteils mit einer ersten Schutzfolie umfasst, die eingerichtet ist, um mit dem ersten verformbaren Druckkissen in Eingriff gebracht zu werden. Hiermit macht es die Schutzfolie gemeinsam mit dem verformbaren Druckkissen möglich sicherzustellen, dass eine gleichmäßige Druckverteilung über das gesamte Substrat der ersten elektronischen Bauteile bereitgestellt wird. Zusätzlich trennt die Schutzfolie das erste sinterfähige Bauteil von dem ersten verformbaren Druckkissen und schützt das erste sinterfähige Bauteil vor Kontamination und Haftung, zum Beispiel durch Materialabscheuern, insbesondere Silikonabscheuern des Druckkissens.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass das Verfahren den Schritt des Abdeckens des zweiten sinterfähigen Bauteils mit einer zweiten Schutzfolie umfasst. Hiermit macht es die Schutzfolie gemeinsam mit dem verformbaren Druckkissen möglich sicherzustellen, dass eine gleichmäßige Druckverteilung über das gesamte Substrat der zweiten elektronischen Bauteile bereitgestellt wird.
  • Die Verwendung einer Schutzfolie kann es auch möglich machen, das zweite elektronische Bauteil besser auf dem ersten elektronischen Bauteil zu positionieren.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Schutzfolie aus einem thermoplastischen Polymer hergestellt. Es kann ein Vorteil sein, dass die Schutzfolie einen niedrigen Reibungskoeffizienten, bevorzugt unter 0,2, wie 0,05 bis 0,10 aufweist.
  • Bei einer Ausführungsform ist das sinterfähige Bauteil ein Halbleiter.
  • Es kann ein Vorteil sein, dass das Verfahren den Schritt des Anbringens des Substrats an einer Grundplatte anwendet. Hiermit ist es möglich, ein Bauteil zu bauen, das eine oder mehrere Strukturen, die auf die Grundplatte gesintert sind, aufweist.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass die verformbaren Druckkissen mindestens teilweise aus Silikon hergestellt sind.
  • Bei einer Ausführungsform umfassen die verformbaren Druckkissen ein Fluid, das in einem Einschluss enthalten ist. Hiermit sind verformbare Druckkissen fähig, den Druck gleichmäßig zu den darunterliegenden elektronischen Bauteilen zu verteilen. Das ist insbesondere bei Konfigurationen wichtig, bei welchen die elektronischen Bauteile eine oder mehrere Strukturen umfassen, die aus dem restlichen Teil des elektronischen Bauteils vorragen.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Stärke der Druckkissen in dem Bereich von 300 µm bis 3 mm.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Stärke der Druckkissen in dem Bereich von 1 bis 2 mm.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Stärke der Schutzfolien in dem Bereich von 1 bis 500 µm.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Stärke der Schutzfolie in dem Bereich von 50 bis 500 µm.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Schutzfolie aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Perfluoralkoxy (PFA) hergestellt.
  • Die Druckkissen sollten biegsam sein und es den Druckkissen daher erlauben, sich durch Anpassen an die Geometrie der Strukturen, die an die Druckkissen anstoßen, zu verformen.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass eine Platte zwischen aneinandergrenzenden elektronischen Bauteilen eingerichtet wird.
  • Bei einer Ausführungsform hat die Platte eine flache Geometrie.
  • Bei einer Ausführungsform hat die Platte eine gleichmäßige Stärke.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass das Erhitzen durch Verwenden eines oder mehrerer Heizelemente, die in das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk integriert sind, bereitgestellt wird.
  • Bei einer Ausführungsform werden die Heizelemente als Röhren bereitgestellt.
  • Bei einer Ausführungsform wird das Erhitzen durch Verwenden eines oder mehrerer elektronischer Heizelemente bereitgestellt. Diese elektronischen Heizelemente können in das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk integriert werden.
  • Bei einer Ausführungsform werden die Heizelemente als ein oder mehrere Heizdrähte oder -kabel bereitgestellt.
  • Bei einer Ausführungsform wird das Erhitzen durch Verwenden eines oder mehrerer Heizelemente, die auf Fluid basieren, bereitgestellt. Diese Heizelemente können in das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk integriert werden. Die Heizelemente können auf Flüssigkeit basieren.
  • Bei einer Ausführungsform wird das Erhitzen durch Verwenden eines oder mehrerer Heizelemente, die in die Platte integriert sind, bereitgestellt. Das kann vorteilhaft sein, da die Platte normalerweise in einer Position eingerichtet wird, in der die Platte fähig ist, die Hitze zu den zentral eingerichteten Strukturen zu verteilen.
  • Die erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung ist eine Drucksintervorrichtung zum Herstellen eines elektronischen Bauteils über einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess, wobei die Drucksintervorrichtung Folgendes umfasst:
    • - ein oberes Gesenk und ein unteres Gesenk, die eingerichtet sind, um zueinander bewegt zu werden, wobei das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk mit einem ersten verformbaren Druckkissen versehen ist, wobei die Drucksintervorrichtung konfiguriert ist, um zu heizen und ein elektronisches Bauteil, das zwischen dem oberen Gesenk und einem unteren Gesenk eingerichtet ist, mit Druck zu beaufschlagen,
    wobei die Drucksintervorrichtung mindestens ein zusätzliches verformbares Druckkissen umfasst, das eingerichtet ist, um ein erstes elektronisches Bauteil und ein zweites elektronisches Bauteil zu trennen, wenn das erste elektronische Bauteil und das zweite elektronische Bauteil zwischen dem oberen Gesenk und einem unteren Gesenk eingerichtet sind.
  • Die Drucksintervorrichtung macht es möglich, die Produktionskapazität zu steigern, indem elektronische Bauteile (Substrate) derart gestapelt werden, dass sie in mehreren Niveaus (Schichten) eingerichtet sind.
  • Es kann ein Vorteil sein, dass das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk mit einem Hohlraum versehen ist, der konfiguriert ist, um das erste verformbare Druckkissen aufzunehmen. Hiermit ist es möglich, das erste verformbare Druckkissen in den Hohlraum zu integrieren und daher eine Oberfläche bereitzustellen, mit der es möglich ist, einen Druck zu darunterliegenden Strukturen elektronischer Bauteile auf eine Art zu übertragen, bei der der Druck gleichmäßig verteilt wird. Beschädigung aufgrund zu hoher Spitzenkräfte kann folglich vermieden werden. Außerdem ist es einfacher, eine Drucksteuerung auszuführen, die es erlaubt, den Sinterprozess auf optimale Art auszuführen.
  • Bei einer Ausführungsform werden die verformbaren Druckkissen mindestens teilweise aus Silikon hergestellt. Tests haben aufgezeigt, dass verformbare Druckkissen, die aus Silikon hergestellt sind, zum Verwenden geeignet sind.
  • Es kann ein Vorteil sein, dass die verformbaren Druckkissen ein Fluid, das in einem Einschluss enthalten ist, umfassen. Hiermit können die verformbaren Druckkissen den Druck von dem oberen Gesenk zu den darunterliegenden Strukturen gleichmäßig verteilen.
  • Es wird bevorzugt, dass das Fluid ein nicht komprimierbares Fluid ist, vorzugsweise ein Fluid bei Raumtemperatur.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Stärke der Druckkissen in dem Bereich von 300 µm bis 3 mm.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Stärke der Druckkissen in dem Bereich von 1 bis 2 mm.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass die Drucksintervorrichtung ein oder mehrere Heizelemente, die in das obere Gesenk und/oder das untere Gesenk integriert sind, umfasst.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Drucksintervorrichtung eine Platte, die konfiguriert ist, um zwischen benachbarten elektronischen Bauteilen eingerichtet zu sein.
  • Es kann günstig sein, dass ein oder mehrere Heizelemente in die Platte integriert sind.
  • Figurenliste
  • Man versteht die Erfindung vollständiger aus der ausführlichen Beschreibung, die unten gegeben ist. Die begleitenden Zeichnungen werden nur zur Veranschaulichung gegeben und schränken daher die vorliegende Erfindung nicht ein. In den begleitenden Zeichnungen:
    • 1A zeigt eine Drucksintervorrichtung des Stands der Technik;
    • 1B zeigt eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung;
    • 2A zeigt eine andere erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung;
    • 2B zeigt eine weitere erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung;
    • 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung;
    • 4A zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung;
    • 4B zeigt eine schematische Ansicht einer anderen erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung;
    • 4C zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung;
    • 4D zeigt eine schematische Ansicht einer anderen erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung;
    • 5A zeigt eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung, die eine Platte umfasst;
    • 5B zeigt eine Drucksintervorrichtung, wie in 5A gezeigt, wobei die Platte entfernt wurde;
    • 5C zeigt eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung;
    • 5D zeigt eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung, die zwei Platten umfasst;
    • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Unter ausführlicher Bezugnahme auf die Zeichnungen zum Zweck der Veranschaulichung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ist in 1B eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung 2 veranschaulicht.
  • 1A veranschaulicht eine Drucksintervorrichtung 102, die ein oberes Gesenk 104 umfasst, das einen Oberseitenabschnitt 108 umfasst, der mit einem Druckkissen 110 versehen ist. Die Drucksintervorrichtung 102 des Stands der Technik umfasst auch ein unteres Gesenk 106, das einen Unterseitenabschnitt 116 und einen Endabschnitt 130 umfasst, die auf der Oberseite des Unterseitenabschnitts 116 eingerichtet sind, wobei eine Vielzahl von Heizelementen 132 in dem Unterseitenabschnitt 116 integriert ist. Das untere Gesenk 106. Eine Grundplatte 128 ist auf dem Endabschnitt 130 eingerichtet. Zwei elektronische Bauteile sind beabstandet und nebeneinander auf der Grundplatte 128 eingerichtet. Jedes der elektronischen Bauteile umfasst eine Sinterschicht 124', die auf der Oberseite der Grundplatte 128 platziert ist. Eine untere leitende Schicht 120 ist auf der Oberseite der Sinterschicht 124' eingerichtet. Ein Isolator 112 ist jeweils auf der Oberseite der unteren leitenden Schicht 120 eingerichtet. Zwei obere leitende Schichten 122 sind auf dem Isolator 112 platziert, und ein sinterfähiges Bauteil 126 ist auf einer Sinterschicht 124, die auf der Oberseite jeder der oberen leitenden Schichten 122 vorgesehen ist, eingerichtet.
  • Man sieht, dass die Drucksintervorrichtung 102 des Stands der Technik eine beschränkte Produktionskapazität aufgrund des eingeschränkten Raums, der in dem Hohlraum des unteren Gesenks 106 verfügbar ist, aufweist. Die Drucksintervorrichtung 102 des Stands der Technik erlaubt nur eine Produktion einer einzelnen „Schicht elektronischer Bauteile“.
  • 1B veranschaulicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung 2. Die Drucksintervorrichtung 2 umfasst ein oberes Gesenk 4, das einen Oberseitenabschnitt 8, der mit einem Druckkissen 10 versehen ist, umfasst. Die Drucksintervorrichtung 2 umfasst auch ein unteres Gesenk 6, das einen Unterseitenabschnitt 16 und einen Endabschnitt 30 umfasst, die auf der Oberseite des Unterseitenabschnitts 16 eingerichtet sind. Eine Vielzahl von Heizelementen 32 ist in den Unterseitenabschnitt 16 integriert. Das untere Gesenk 6 umfasst auch Seitenabschnitte 14, 14', die sich von dem Endabschnitt 30 erstrecken. Der Endabschnitt 30 und die Seitenabschnitte 14, 14' definieren einen Hohlraum, in dem eine Vielzahl von Bauteilen eingerichtet ist.
  • In dem unteren Ende des Hohlraums ist eine Grundplatte 28" eingerichtet. Zwei elektronische Bauteile 34" sind auf der Grundplatte 28' eingerichtet. Jedes elektronische Bauteil 34" umfasst eine Sinterschicht 24""', die auf der Oberseite der Grundplatte 28" platziert ist. In jedem elektronischen Bauteil 34" ist eine untere leitende Schicht 20" auf der Oberseite der Sinterschicht 24'"" eingerichtet. Ein Isolator 12" ist jeweils auf der Oberseite der unteren leitenden Schicht 20" eingerichtet. Des Weiteren sind zwei obere leitende Schichten 22" auf dem Isolator 12" platziert.
  • Die Struktur der unteren leitenden Schicht 20", der Isolator 12" und die oberen leitenden Schichten 22" können vorteilhafterweise durch ein Direct-Copper-Bonded-Substrat (DCB-Substrat) geliefert werden. Ein solches Substrat ist gut bekannt und umfasst eine untere leitende Schicht, eine obere leitende Schicht und eine Isolierschicht. Die Isolierschicht ist zwischen der oberen und der unteren leitenden Schicht bereitgestellt. Die Isolierschicht isoliert die obere und die untere leitende Schicht elektrisch. Beispielhaft können die leitenden Schichten Kupferschichten sein, obwohl Alternativen (wie Aluminium) möglich sind. Die Isolierschicht kann eine Keramikschicht sein. Mögliche Materialien für die Isolierschicht weisen Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AIN) und Berylliumoxid (BeO) auf. Der Fachmann kennt viele alternative Materialien, die verwendet werden könnten. Eine Schaltungsstruktur kann in der oberen Kupferschicht geschaffen werden und kann mit Halbleiterschaltern, Kondensatoren und/oder Widerständen, je nach Bedarf, bestückt werden, um eine funktionierende Schaltung zu bilden.
  • In jedem elektronischen Bauteil 34" wird ein sinterfähige des Bauteil 26" auf einer Sinterschicht 24"", die auf der Oberseite jeder der oberen leitenden Schichten 22" bereitgestellt ist, platziert. Eine Schutzfolie 18" deckt die sinterfähigen Bauteile 26" ab. Ein verformbares Druckkissen 10" wird mit der Schutzfolie 18" derart zum Eingreifen gebracht, dass die Schutzfolie 18" zwischen die sinterfähigen Bauteile 26" und das Druckkissen 10" ins Sandwich genommen wird. Ein Abschnitt der Schutzfolie 18" erstreckt sich entlang der gesamten Höhe der oberen leitenden Schicht 22" und des Isolators“.
  • Eine Grundplatte 28' ist auf der Oberseite des Druckkissens 10" eingerichtet. Zwei elektronische Bauteile 34' sind auf der Grundplatte 28' eingerichtet, wobei jedes elektronische Bauteil 34' die gleichen Strukturen wie die elektronischen Bauteile 34" umfasst, die unter der Schutzfolie 18" eingerichtet sind.
  • Jedes elektronische Bauteil 34' umfasst folglich eine Sinterschicht 24'", die auf der Oberseite der Grundplatte 28' platziert ist. Eine untere leitende Schicht 20' ist auf der Oberseite der Sinterschicht 24"' eingerichtet, und ein Isolator 12' ist auf der Oberseite der unteren leitenden Schicht 20' eingerichtet. Zwei obere leitende Schichten 22' sind auf dem Isolator 12' eingerichtet, und ein sinterfähiges Bauteil 26' ist auf einer Sinterschicht 24", die auf der Oberseite jeder der oberen leitenden Schichten 22' vorgesehen ist, eingerichtet.
  • Eine Schutzfolie 18' deckt die sinterfähigen Bauteile 26' ab, und ein verformbares Druckkissen 10' wird mit der Schutzfolie 18' auf eine Art in Eingriff gebracht, bei der die Schutzfolie 18' zwischen den sinterfähigen Bauteilen 26' und einem Druckkissen 10' ins Sandwich genommen wird. Die Schutzfolie 18' erstreckt sich entlang der gesamten Höhe der oberen leitenden Schicht 22' und des Isolators 12'. Die Schutzfolie 18' stellt sicher, dass eine gleichförmige Druckverteilung über das gesamte Array an sinterfähigen Bauteilen 26' bereitgestellt wird. Zusätzlich trennt die Schutzfolie die sinterfähigen Bauteile 26' von dem verformbaren Druckkissen 10' und schützt die sinterfähigen Bauteile 26' vor Kontamination und Haften, zum Beispiel durch Materialabscheuern, insbesondere Silikonabscheuern des verformbaren Druckkissens 10'.
  • Eine Grundplatte 28 ist auf der Oberseite des Druckkissens 10' eingerichtet. Zwei elektronische Bauteile 34 sind auf der Grundplatte 28 platziert. Jedes elektronische Bauteil 34 umfasst die gleichen Strukturen wie die elektronischen Bauteile 34", die unter der Schutzfolie 18" eingerichtet sind, und die elektronischen Bauteile 34', die unter der Schutzfolie 18' eingerichtet sind. Jedes elektronische Bauteil 34 umfasst daher eine Sinterschicht 24', die auf der Oberseite der Grundplatte 28 eingerichtet ist. Eine untere leitende Schicht 20 ist auf der Oberseite der Sinterschicht 24' eingerichtet, und ein Isolator 12 ist auf der Oberseite der unteren leitenden Schicht 20 eingerichtet. Zwei obere leitende Schichten 22 sind auf dem Isolator 12 eingerichtet, während ein sinterfähiges Bauteil 26 auf einer Sinterschicht 24, die auf der Oberseite jeder der oberen leitenden Schichten 22 vorgesehen ist, eingerichtet ist.
  • Eine Schutzfolie 18 deckt die sinterfähigen Bauteile 26 ab. Die Schutzfolie 18 erstreckt sich entlang der gesamten Höhe der oberen leitenden Schicht 22 und des Isolators 12.
  • In 1B ist der Oberseitenabschnitt 8 in einer Konfiguration veranschaulicht, bei der der Oberseitenabschnitt 8 oberhalb des unteren Gesenks 6 eingerichtet ist. Man sieht, dass das Druckkissen 10 des Oberseitenabschnitts 8 geformt ist, um zu der Geometrie der Strukturen 22, 24, 26, die von den Isolatoren 12 der elektronischen Bauteile 34 vorragen, zu passen.
  • Die Erfindung erlaubt das Herstellen elektronischer Bauteile 34, 34', 34" durch einen druckgestützten Niederdruck-Sinterprozess durch Verwenden der Drucksintervorrichtung 2. Das erfindungsgemäße Verfahren wendet den Schritt des Platzierens eines zweiten verformbaren Druckkissens 10' zwischen einem ersten elektronischen Bauteil 34 und dem zweiten elektronischen Bauteil 34' an, bevor das obere Gesenk 4 und das untere Gesenk 6 zueinander gepresst werden. Hiermit ist es möglich, einen Sinterprozess auszuführen, der es erlaubt, fähig zu sein, die Kapazität der Drucksintervorrichtung 2 zu steigern.
  • 2A veranschaulicht eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung. Die Drucksintervorrichtung 2 umfasst ein oberes Gesenk 4, das einen Oberseitenabschnitt 8, der mit einem Druckkissen 10 versehen ist, umfasst. Die Drucksintervorrichtung 2 umfasst ein unteres Gesenk 6, das einen Unterseitenabschnitt 16 und einen Endabschnitt 30 umfasst, die auf der Oberseite des Unterseitenabschnitts 16 eingerichtet sind. Eine Vielzahl von Heizelementen 32 ist in den Unterseitenabschnitt 16 integriert. Das untere Gesenk 6 umfasst Seitenabschnitte 14, 14', die sich von dem Endabschnitt 30 erstrecken. Die Seitenabschnitte 14, 14' und der Endabschnitt 30 definieren einen Hohlraum, in dem eine Vielzahl von Bauteilen eingerichtet ist.
  • In dem unteren Ende des Hohlraums ist eine Grundplatte 28' eingerichtet. Zwei elektronische Bauteile 34' sind auf der Grundplatte 28' eingerichtet. Beide elektronischen Bauteile 34' umfassen eine Sinterschicht 24'", die auf der Oberseite der Grundplatte 28' platziert ist; eine untere leitende Schicht 20', die auf der Sinterschicht 24''' eingerichtet ist; einen Isolator 12', der auf der Sinterschicht 24''' platziert ist; zwei beabstandete obere leitende Schichten 22', die auf dem Isolator 12' eingerichtet sind; eine Sinterschicht 24", die auf der Oberseite jeder leitenden Schicht 22' eingerichtet ist, und ein sinterfähiges Bauteil 26', das auf der Oberseite jeder Sinterschicht 24" eingerichtet ist. Eine Schutzfolie 18' ist eingerichtet, um die sinterfähigen Bauteile 26' zu schützen und deckt daher die sinterfähigen Bauteile 26' ab. Die Schutzfolie 18' erstreckt sich derart, dass sich Teile davon entlang der gesamten Höhe der oberen leitenden Schicht 22' und des Isolators 12' erstrecken. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die Schutzfolie 18' jedoch nicht entlang der gesamten Höhe der oberen leitenden Schicht 22' und des Isolators 12'.
  • Ein verformbares Druckkissen 10' wird mit der Schutzfolie 18' derart zum Eingreifen gebracht, dass die Schutzfolie 18' zwischen den sinterfähigen Bauteilen 26' und dem Druckkissen 10' ins Sandwich genommen wird. Eine Platte 36, die mit einer Vielzahl von Heizelementen 32' versehen ist, ist auf der Oberseite des verformbarem Druckkissens 10' eingerichtet. Die Platte 36 ist fähig, den Druck (der aus den Strukturen, die oberhalb der Platte 36 eingerichtet sind, stammt) gleichmäßig auf das verformbare Druckkissen 10' zu verteilen.
  • Gleichzeitig ist die Platte 36 fähig, die umgebenden Strukturen zu erhitzen.
  • Eine Grundplatte 28 ist auf der Oberseite der Platte 36 eingerichtet, und zwei elektronische Bauteile 34 sind auf der Grundplatte 28 eingerichtet. Beide elektronischen Bauteile 34 umfassen eine Sinterschicht 24', die auf der Oberseite der Grundplatte 28 platziert ist; eine untere leitende Schicht 20, die auf der Sinterschicht 24' eingerichtet ist; einen Isolator 12, der auf der Sinterschicht 24' platziert ist; zwei beabstandete obere leitende Schichten 22, die auf dem Isolator 12 eingerichtet sind; eine zweite Sinterschicht 24, die auf der Oberseite jeder oberen leitenden Schicht 22 eingerichtet ist, und ein sinterfähiges Bauteil 26, das auf der Oberseite jeder Sinterschicht 24 eingerichtet ist. Des Weiteren deckt eine Schutzfolie 18 die sinterfähigen Bauteile 26 ab. Die Schutzfolie 18' ist in einer Konfiguration eingerichtet, bei der sich Teile davon entlang der gesamten Höhe der oberen leitenden Schicht 22 und des Isolators 12 erstrecken.
  • Das Druckkissen 10 des oberen Gesenks 4 ist geformt, um zu der Geometrie der Strukturen 22, 24, 26, die von dem Isolator 12 vorragen, zu passen.
  • 2B veranschaulicht eine Drucksintervorrichtung, die der in 2A gezeigten entspricht. Die Seitenabschnitte 14, 14' und der Endabschnitt 30 definieren einen Hohlraum, der konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Bauteilen aufzunehmen. Während in 2A eine Platte 36 zwischen der obersten Grundplatte 28 und dem verformbaren Druckkissen 10' vorgesehen ist, wurde die Druckplatte 36 in 2B jedoch entfernt.
  • 3 veranschaulicht eine Drucksintervorrichtung 2, die der in 1B gezeigten entspricht. Die Seitenabschnitte 14, 14' und der Endabschnitt 30 definieren einen Hohlraum, in dem mehrere Bauteile eingerichtet sind. In 3 ist jedoch eine erste Platte 36 zwischen der obersten Grundplatte 28 und dem verformbaren Druckkissen 10' bereitgestellt, und eine zweite Platte 36' ist zwischen der obersten Grundplatte 28' und dem verformbaren Druckkissen 10" bereitgestellt. Obwohl dies in 3 nicht veranschaulicht ist, können in den Platten 36, 36' Heizelemente bereitgestellt werden.
  • 4A veranschaulicht eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung 2. Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch Verwenden einer solchen Drucksintervorrichtung 2 ausgeführt werden. Die Drucksintervorrichtung 2 umfasst ein oberes Gesenk 4, das mit einem Oberseitenabschnitt 8 versehen ist, der ein Druckkissen 10 umfasst, das in einen Hohlraum des Oberseitenabschnitts 8 integriert ist.
  • Die Drucksintervorrichtung 2 umfasst ein unteres Gesenk 6, das konfiguriert ist, um zu dem oberen Gesenk 4 gepresst zu werden, um den erfindungsgemäßen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess auszuführen.
  • Ein erstes elektronisches Bauteil 34 und ein zweites elektronisches Bauteil 34' sind zwischen dem oberen Gesenk 4 und dem unteren Gesenk 6 eingerichtet. Des Weiteren ist ein Druckkissen 10' zwischen den elektronischen Bauteilen 34, 34' eingerichtet. Die Drucksintervorrichtung 2 kann folglich verwendet werden, um elektronische Bauteile 34, 34' herzustellen, die in einer gestapelten Konfiguration eingerichtet sind (in unterschiedlichen Schichten eingerichtet sind, die zum Beispiel vertikal voneinander verlagert sind). Jedes elektronische Bauteil 34, 34' umfasst ein sinterfähiges Bauteil 26, 26', das auf einer Sinterschicht 24, 27, die auf einem Isolator 12, 12' vorgesehen ist, eingerichtet ist. Solche sinterfähigen Bauteile können Halbleiter (zum Beispiel IGBTs, MOSFETs oder Äquivalente), passive Bauteile, wie Widerstände, Kondensatoren und Induktoren, und Verbindungsbauteile, wie Drahtbonds, umfassen.
  • 4C veranschaulicht eine Drucksintervorrichtung 2, die der in 4A gezeigten entspricht. Des Weiteren sind die gleichen Bauteile zwischen dem oberen Gesenk 4 und dem unteren Gesenk 6, wie in 4A gezeigt, eingerichtet. In 4C wird jedoch eine erste Schutzfolie 18 zwischen dem sinterfähigen Bauteil 26 des ersten elektronischen Bauteils 34 und dem Druckkissen 10 des oberen Gesenks 4 bereitgestellt. Darüber hinaus ist eine zweite Schutzfolie 18' zwischen dem sinterfähigen Bauelement 26' des ersten elektronischen Bauteils und dem Druckkissen 10' eingerichtet.
  • 4B veranschaulicht eine Drucksintervorrichtung 2, die fast der in 4A gezeigten entspricht. Das untere Gesenk 6 umfasst jedoch ein Druckkissen 10".
  • 4D veranschaulicht eine Drucksintervorrichtung 2, die fast der in 4C gezeigten entspricht. Das untere Gesenk 6 umfasst jedoch ein Druckkissen 10".
  • 5A veranschaulicht eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung 2. Die Drucksintervorrichtung 2 entspricht der in 4B gezeigten. In 5A sind die gleichen Bauteile zwischen dem oberen Gesenk 4 und dem unteren Gesenk 6, wie in 4B gezeigt, eingerichtet. In 5A sind jedoch eine Platte 36 und ein zusätzliches Druckkissen 10" zwischen dem Druckkissen 10' und dem zweiten elektronischen Bauteil 34' eingerichtet. Die Platte 36 isoliert folglich die zwei elektronischen Bauteile 34, 34'.
  • 5B veranschaulicht eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung 2. Die Drucksintervorrichtung 2 entspricht der in 4B gezeigten. In 5A sind jedoch ein erstes doppelseitiges elektronisches Bauteil 34 und ein zweites doppelseitiges elektronisches Bauteil 34' zwischen dem oberen Gesenk 4 und dem unteren Gesenk 6 eingerichtet. Ein Druckkissen 10 ist zwischen den elektronischen Bauteilen 34, 34' eingerichtet. Das erste doppelseitige elektronische Bauteil 34 umfasst eine Isolation 12, die eine Oberseitenoberfläche aufweist, die mit einer ersten Sinterschicht 24 versehen ist, auf der ein erstes sinterfähiges Bauteil 26 platziert wird. Die Unterseitenoberfläche ist mit einer zweiten Sinterschicht 24' versehen, auf der ein zweites sinterfähiges Bauteil 26' eingerichtet ist.
  • Auf dieselbe Art umfasst das zweite doppelseitige elektronische Bauteil 34' eine Isolation 12', die eine Oberseitenoberfläche aufweist, die mit einer ersten Sinterschicht 24" versehen ist, auf der ein erstes sinterfähiges Bauteil 26" platziert wird. Die Unterseitenoberfläche ist mit einer zweiten Sinterschicht 24"" versehen, auf der ein zweites sinterfähiges Bauteil 26'" eingerichtet ist.
  • 5C veranschaulicht eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung 2. Die Drucksintervorrichtung 2 entspricht der in 5B gezeigten. In 5C ist jedoch ein zusätzliches einseitiges elektronisches Bauteil 34" zwischen dem Druckkissen 10' und dem zweiten doppelseitigen elektronischen Bauteil 34' eingerichtet. Des Weiteren ist ein zusätzliches Druckkissen 10'" zwischen dem zusätzlichen einseitigen elektronischen Bauteil 34" und dem zweiten doppelseitigen elektronischen Bauteil 34' eingerichtet.
  • 5D veranschaulicht eine erfindungsgemäße Drucksintervorrichtung 2. Die Drucksintervorrichtung 2 entspricht der in 5A gezeigten. In 5D ist jedoch ein zusätzliches doppelseitiges elektronisches Bauteil 34" zwischen dem Druckkissen 10" und dem zweiten einseitigen elektronischen Bauteil 34' eingerichtet. Des Weiteren sind ein zusätzliches Druckkissen 10"", eine Platte 36' und ein weiteres Druckkissen 10""' (in dieser Reihenfolge) zwischen dem zusätzlichen doppelseitigen elektronischen Bauteil 34" und dem zweiten einseitigen elektronischen Bauteil 34' eingerichtet.
  • 5A, 5B, 5C und 5D veranschaulichen, dass das erfindungsgemäße Verfahren das Herstellen sowohl eines einseitigen elektronischen Bauteils als auch eines doppelseitigen elektronischen Bauteils erlaubt, und dass die elektronischen Bauteile in diversen Konfigurationen zueinander eingerichtet werden können. Man sieht, dass es das Verfahren möglich macht, mehr als zwei Schichten elektronischer Bauteile herzustellen.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Die verwendeten Bezugszeichen entsprechen denjenigen, die unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 verwendet werden. Der erste Schritt I umfasst: Öffnen einer Drucksintervorrichtung 2, die ein oberes Gesenk 4 und ein unteres Gesenk 6 aufweist, wobei das obere Gesenk 4 und/oder das untere Gesenk 6 mit einem ersten verformbaren Druckkissen 10 versehen ist. Bei diesem Schritt wird die Drucksintervorrichtung 2 im Wesentlichen geöffnet, um es den Strukturen zu erlauben, durch Verwenden des erfindungsgemäßen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozesses verbunden zu werden.
  • Der zweite Schritt II umfasst: Platzieren eines ersten sinterfähigen Bauteils 26 auf einer Sinterschicht 24, die auf einer Oberseitenschicht 22 eines ersten Substrats 12 bereitgestellt ist, wodurch ein erstes elektronisches Bauteil 34 gebildet wird. Bei diesem Schritt werden die Strukturen, die das erste elektronische Bauteil 34 bilden, in der Drucksintervorrichtung 2 positioniert.
  • Der dritte Schritt III umfasst: Platzieren in einem Niveau oberhalb des ersten sinterfähigen Bauteils 26 oder unterhalb des ersten Substrats 12 eines zweiten sinterfähigen Bauteils 26' auf einer Sinterschicht 24", die auf einer Oberseitenschicht 22' eines zweiten Substrats 12' bereitgestellt ist, womit ein zweites elektronisches Bauteil 34' gebildet wird, wobei ein verformbares Druckkissen 10' zwischen dem ersten elektronischen Bauteil 34 und dem zweiten elektronischen Bauteil 34' eingerichtet ist. Bei diesem Schritt werden die Strukturen, die das zweite elektronische Bauteil 34' bilden, in der Drucksintervorrichtung 2 positioniert.
  • Der vierte Schritt IV umfasst: Pressen des oberen Gesenks 4 und des unteren Gesenks 6 zueinander, während gleichzeitig die Sintervorrichtung 2 erhitzt wird, wodurch die sinterfähigen Bauteile 26, 26' und die entsprechenden Oberseitenschichten 22, 22' verbunden werden. Bei diesem Schritt wird die Sintervorrichtung 2 verwendet, um den druckgestützten Sinterprozess auszuführen.
  • Der fünfte Schritt V umfasst: Öffnen der Drucksintervorrichtung 2 und Entfernen der elektronischen Bauteile 34, 34' aus der Drucksintervorrichtung 2. Bei diesem Schritt wird die Sintervorrichtung 2 im Wesentlichen geöffnet, und die elektronischen Bauteile 34, 34' werden entfernt.
  • Es ist wichtig hervorzuheben, dass das Verfahren das Einrichten zusätzlicher Strukturen in mehr als zwei Niveaus (Schichten) erlaubt. Des Weiteren ist es in jedem Niveau/jeder Schicht möglich, mehrere beabstandete elektronische Bauteile, wie in 1B veranschaulicht, herzustellen.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Drucksintervorrichtung
    4
    Oberes Gesenk
    6
    Unteres Gesenk
    8
    Oberseitenabschnitt
    10, 10', 10", 10"', 10''''
    Druckkissen
    12, 12', 12"
    Isolator
    14, 14'
    Seitenabschnitt
    16
    Unterseitenabschnitt
    18, 18', 18", 18'"
    Folie
    20, 20', 20"
    Untere leitende Schicht
    22, 22', 22"
    Obere leitende Schicht
    24, 24', 24"
    Sinterschicht
    24''', 24'''', 24'""
    Sinterschicht
    26, 26', 26", 26'", 26""
    Sinterfähiges Bauteil
    28, 28', 28"
    Grundplatte
    30
    Endabschnitt
    32, 32'
    Heizelement
    34, 34', 34"
    Elektronisches Bauteil
    36, 36'
    Platte
    102
    Drucksintervorrichtung
    104
    Oberes Gesenk
    106
    Unteres Gesenk
    108
    Oberseitenabschnitt
    110
    Druckkissen
    112
    Isolator
    114, 114'
    Seitenabschnitt
    116
    Unterseitenabschnitt
    118
    Folie
    120
    Untere leitende Schicht
    122
    Obere leitende Schicht
    124
    Sinterschicht
    126
    Halbleiter
    128
    Grundplatte
    130
    Endabschnitt
    132
    Heizelement
    134
    Elektronisches Bauteil

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils (34, 34', 34") durch einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess durch Verwenden einer Drucksintervorrichtung (2), die ein oberes Gesenk (4) und ein unteres Gesenk (6) aufweist, wobei das obere Gesenk (4) und/oder das untere Gesenk (6) mit einem ersten verformbaren Druckkissen (10) versehen sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Platzieren eines ersten sinterfähigen Bauteils (26) auf einer ersten Sinterschicht (24), die auf einer Oberseitenschicht (22) eines ersten Substrats (12, 20, 22) bereitgestellt ist; - Verbinden des sinterfähigen Bauteils (26) und der Oberseitenschicht des ersten Substrats (12, 20, 22), um ein erstes elektronisches Bauteil (34) beim Pressen des oberen Gesenks (4) und des unteren Gesenks (6) zueinander zu bilden, wobei die Drucksintervorrichtung (2) gleichzeitig erhitzt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte anwendet, bevor das obere Gesenk (4) und das untere Gesenk (6) zueinander gepresst werden: - Platzieren in einem Niveau oberhalb des ersten elektronischen Bauteils (34) oder unterhalb des ersten elektronischen Bauteils (34) mindestens eines zweiten sinterfähigen Bauteils (26') oder einer zweiten Sinterschicht (24"), die auf einer Oberseitenschicht (22') eines zweiten Substrats (12', 20', 22') bereitgestellt ist; - Platzieren eines zweiten verformbaren Druckkissens (10') zwischen dem ersten elektronischen Bauteil (34) und dem zweiten elektronischen Bauteil (34').
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt eines Abdeckens des ersten sinterfähigen Bauteils (26) mit einer ersten Schutzfolie (18) umfasst, die eingerichtet ist, um mit dem ersten verformbaren Druckkissen (10) in Eingriff gebracht zu werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt eines Abdeckens des zweiten sinterfähigen Bauteils (26') mit einer zweiten Schutzfolie (18') umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt eines Anbringens des Substrats (12, 20, 22) an einer Grundplatte (28) anwendet.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbaren Druckkissen (10, 10', 10", 10''') ein Fluid, das in einem Einschluss enthalten ist, umfassen.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Druckkissen (10, 10', 10", 10'") in dem Bereich von 300 µm bis 3 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schutzfolien (18, 18', 18") in dem Bereich von 1 bis 500 µm, vorzugsweise 50 bis 500 µm liegt.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte (36, 36') zwischen aneinandergrenzenden elektronischen Bauteilen (34, 34', 34") eingerichtet ist.
  9. Drucksintervorrichtung (2) zum Herstellen eines elektronischen Bauteils (34, 34', 34") über einen druckgestützten Niedertemperatur-Sinterprozess, wobei die Drucksintervorrichtung (2) Folgendes umfasst: - ein oberes Gesenk (4) und ein unteres Gesenk (6), die eingerichtet sind, um zueinander bewegt zu werden, wobei das obere Gesenk (4) und/oder das untere Gesenk (6) mit einem ersten verformbaren Druckkissen (10) versehen ist, wobei die Drucksintervorrichtung (2) konfiguriert ist, um zu heizen und ein elektronisches Bauteil (34, 34', 34"), das zwischen dem oberen Gesenk (4) und einem unteren Gesenk (6) eingerichtet ist, mit Druck zu beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksintervorrichtung (2) mindestens ein zusätzliches verformbares Druckkissen (10') umfasst, das eingerichtet ist, um ein erstes elektronisches Bauteil (34, 34', 34") und ein zweites elektronisches Bauteil (34, 34', 34") zu trennen, wenn das erste elektronische Bauteil (34, 34', 34") und das zweite elektronische Bauteil (34, 34', 34") zwischen dem oberen Gesenk (4) und einem unteren Gesenk (6) eingerichtet sind.
  10. Drucksintervorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die verformbaren Druckkissen (10, 10', 10", 10''') ein Fluid, das in einem Einschluss enthalten ist, umfassen.
  11. Drucksintervorrichtung (2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksintervorrichtung (2) eine Platte (36, 36') umfasst, die konfiguriert ist, um zwischen aneinandergrenzenden elektronischen Bauteilen (34, 34', 34") angeordnet zu sein.
  12. Drucksintervorrichtung (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Heizelemente (32') in der Platte (36, 36') integriert sind.
DE102019105465.6A 2019-03-04 2019-03-04 Drucksintervorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils Active DE102019105465B3 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019105465.6A DE102019105465B3 (de) 2019-03-04 2019-03-04 Drucksintervorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils
CN202080017750.3A CN113519043A (zh) 2019-03-04 2020-02-27 用于通过压力辅助低温烧结工艺来制造电子部件的压力烧结装置和方法
PCT/EP2020/055181 WO2020178143A1 (en) 2019-03-04 2020-02-27 Pressure sintering device and method for manufacturing an electronic component by a pressure-assisted low-temperature sintering process
US17/435,752 US20220157773A1 (en) 2019-03-04 2020-02-27 Pressure sintering device and method for manufacturing an electronic component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019105465.6A DE102019105465B3 (de) 2019-03-04 2019-03-04 Drucksintervorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019105465B3 true DE102019105465B3 (de) 2020-07-23

Family

ID=69846034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019105465.6A Active DE102019105465B3 (de) 2019-03-04 2019-03-04 Drucksintervorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220157773A1 (de)
CN (1) CN113519043A (de)
DE (1) DE102019105465B3 (de)
WO (1) WO2020178143A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005058794A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und getaktetes Verfahren zur Drucksinterverbindung
US8048254B2 (en) * 2006-02-23 2011-11-01 Sony Chemical & Information Device Corporation Mounting method
DE102010020696B4 (de) 2010-05-17 2012-11-08 Danfoss Silicon Power Gmbh Verfahren zum NTV-Sintern eines drei-dimensionale Konturen aufweisenden Halbleiterbauelementes

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9331032B2 (en) * 2013-03-06 2016-05-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Hybrid bonding and apparatus for performing the same
EP2804209A1 (de) * 2013-05-17 2014-11-19 ABB Technology AG Geformtes Elektronikmodul
JP6403873B2 (ja) * 2015-04-03 2018-10-10 三菱電機株式会社 半導体素子の接合方法及び半導体素子接合用シート状積層緩衝材

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005058794A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und getaktetes Verfahren zur Drucksinterverbindung
US8048254B2 (en) * 2006-02-23 2011-11-01 Sony Chemical & Information Device Corporation Mounting method
DE102010020696B4 (de) 2010-05-17 2012-11-08 Danfoss Silicon Power Gmbh Verfahren zum NTV-Sintern eines drei-dimensionale Konturen aufweisenden Halbleiterbauelementes

Also Published As

Publication number Publication date
CN113519043A (zh) 2021-10-19
US20220157773A1 (en) 2022-05-19
WO2020178143A1 (en) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009002191B4 (de) Leistungshalbleitermodul, Leistungshalbleitermodulanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitermodulanordnung
DE102009042600B4 (de) Herstellungsverfahren für ein Leistungshalbleitermodul
DE2840514C2 (de)
DE102004018476B4 (de) Leistungshalbleiteranordnung mit kontaktierender Folie und Anpressvorrichtung
EP0022176B1 (de) Modul für Schaltungschips
DE2536316C2 (de) Schaltungskarte für integrierte Halbleiterschaltungen
DE4422216A1 (de) Mehrlagige metallische Leiterplatte und gegossener Baustein
DE2411259A1 (de) Integrierter schaltkreis und verfahren zu seiner herstellung
DE102007047698A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von Komponenten
DE3616494A1 (de) Integrierte schaltungspackung und verfahren zur herstellung einer integrierten schaltungspackung
DE102007058497B4 (de) Mehrschichtige Leiterplatte und Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Leiterplatte
DE102018204887B3 (de) Verfahren zum Montieren einer Halbleiterleistungsmodulkomponente und eines Halbleiterleistungsmoduls mit einer derartigen Modulkomponente
DE102006003137A1 (de) Elektronikpackung und Packungsverfahren
DE102018207955A1 (de) Leistungselektronisches Metall-Keramik-Modul und Leiterplattenmodul mit integriertem leistungselektronischen Metall-Keramik-Modul sowie Verfahren zu deren Herstellung
EP3273473B1 (de) Leistungselektronische schalteinrichtung, anordnung hiermit und verfahren zur herstellung der schalteinrichtung
DE19522338B4 (de) Chipträgeranordnung mit einer Durchkontaktierung
DE202006021231U1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102014010373A1 (de) Elektronisches Modul für ein Kraftfahrzeug
DE1812158A1 (de) Verfahren zum Einbetten von Halbleiterscheiben in dielektrische Schichten
DE102021006157A1 (de) Mehrfachsubstratgehäusesysteme und verwandte verfahren
EP1220314B1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102019105465B3 (de) Drucksintervorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils
DE102021109658B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Leistungsgeräts und damit hergestelltes Halbleiter-Leistungsgerät sowie ein Werkzeugteil für eine Sinterpresse und Verwendung einer Sinterpresse
DE102006024147B3 (de) Elektronisches Modul mit Halbleiterbauteilgehäuse und einem Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102021109666B3 (de) Elektronisches Gerät und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: UTH, NIELS FERREIRA DA SILVA, PH. D., DK

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SEMIKRON DANFOSS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: DANFOSS SILICON POWER GMBH, 24941 FLENSBURG, DE