DE102020116082B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern Download PDF

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Abstract

Vorgestellt wird eine Vorrichtung und ein Verfahren hierzu, jeweils zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern, mit einer Sinterpresse, die ein Unterwerkzeug mit einer Hauptfläche mit einer Normalenrichtung und ein Oberwerkzeug aufweist, und mit einem Werkstückträger, wobei der Werkstückträger auf dem Unterwerkzeug aufliegt und eine Mehrzahl von Aufnahmeeinrichtungen, zur Anordnung von jeweils einem ersten Verbindungspartner auf einer Werkstückträgerauflagefläche der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung, aufweist und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie, zur Überdeckung der Aufnahmeeinrichtungen und der ersten und zweiten Verbindungspartner, wobei das Oberwerkzeug eine Mehrzahl von jeweils den Aufnahmeeinrichtungen zugeordneten Sinterkissen aufweist.

Description

  • Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern, mit einer Sinterpresse mit einem Unterwerkzeug, mit einem Oberwerkzeug und mit einem Werkstückträger. Hierbei sind die Verbindungspartner vorzugsweise leistungselektronische Bauteile, wie Substrate, Leistungshalbleiterbauelemente und Verbindungseinrichtungen.
  • Die DE 10 2010 020 696 A1 offenbart ein Verfahren zum NTV-Sintern eines dreidimensionale Konturen aufweisenden Halbleiterbauelementes für die Leistungselektronik unter dem eine Sinterschicht vorgesehen ist, durch Aufbringen von Temperatur und Druck unter Erreichen von Sinterbedingungen auf einem Substrat, wobei ein Oberstempel mit den Konturen des Halbleiterbauelementes den Sinterdruck gegen einen Unterstempel hinter dem Substrat aufbringt.
  • Die DE 10 2015 120 156 A1 offenbart eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem ein elastisches Kissenelement aufweisenden Pressstempel zur materialschlüssigen Drucksinterverbindung, eines ersten mit einem zweiten Verbindungspartner eines Leistungselektronik-Bauteils, wobei das elastische Kissenelement des Pressstempels von einem formstabilen Rahmen umgeben ist, innerhalb welchem das Kissenelement und ein Führungsteil des Pressstempels derart linear beweglich geführt werden, dass sich der formstabile Rahmen auf den ersten Verbindungspartner oder einen Werkstückträger mit darin angeordnetem ersten Verbindungspartner absenkt und nach Anliegen an diesem der Presstempel samt elastischem Kissenelement auf den zweiten Verbindungspartner abgesenkt wird und auf das elastische Kissen ein notwendiger Druck ausgeübt wird, um den ersten mit dem zweiten Verbindungspartner zu verbinden.
  • In Kenntnis des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren zu schaffen, mit der gleichzeitig und effektiv eine Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern verbunden werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern, mit einer Sinterpresse, die ein Unterwerkzeug mit einer Hauptfläche mit einer Normalenrichtung und ein Oberwerkzeug aufweist, und mit einem Werkstückträger, wobei der Werkstückträger auf dem Unterwerkzeug aufliegt und eine Mehrzahl von Aufnahmeeinrichtungen, zur Anordnung von jeweils einem ersten Verbindungspartner auf einer Werkstückträgerauflagefläche der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung, aufweist und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie, zur Überdeckung der Aufnahmeeinrichtungen und der ersten und zweiten Verbindungspartner, wobei das Oberwerkzeug eine Mehrzahl von jeweils den Aufnahmeeinrichtungen zugeordneten Sinterkissen aufweist und wobei eine Nase umlaufend um die jeweilige Aufnahmeeinrichtung in Richtung des Oberwerkzeugs hervorsteht und das Oberwerkzeug ein Druckelement mit einer Nasenausnehmung zur Aufnahme der Nase aufweist, oder wenn eine Nase des Druckelements des Oberwerkzeugs umlaufend um das jeweilige Kissenelement in Richtung des Unterwerkzeugs hervorsteht und der Werkstückträger umlaufend um die jeweilige Aufnahmeeinrichtung eine Nasenausnehmung zur Aufnahme der Nase aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenso gelöst durch eine Vorrichtung zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern, mit einer Sinterpresse, die ein Unterwerkzeug mit einer Hauptfläche mit einer Normalenrichtung und ein Oberwerkzeug aufweist, und mit einem Werkstückträger, wobei der Werkstückträger auf dem Unterwerkzeug aufliegt und eine Mehrzahl von Aufnahmeeinrichtungen, zur Anordnung von jeweils einem ersten Verbindungspartner auf einer Werkstückträgerauflagefläche der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung, aufweist und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie, zur Überdeckung der Aufnahmeeinrichtungen und der ersten und zweiten Verbindungspartner, wobei das Oberwerkzeug eine Mehrzahl von jeweils den Aufnahmeeinrichtungen zugeordneten Sinterkissen aufweist, wobei das Oberwerkzeug ein Druckelement und hieran angeordnet jeweils einen Sinterkissenrahmen pro Sinterkissen aufweist, wobei dieser das Sinterkissen umrahmt und beide unabhängig voneinander oder gekoppelt miteinander in Normalenrichtung beweglich sind und wobei entweder in beiden zur Normalenrichtung orthogonalen Richtungen die Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissenrahmens größer ist als die jeweils zugeordnete Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung und wobei der jeweilige Sinterkissenrahmen auf deren Rand der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung umrahmend aufsetzbar ist oder in beiden zur Normalenrichtung orthogonalen Richtungen die innere Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissenrahmens kleiner ist als die jeweils zugeordnete Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung und wobei ein Abschnitt des Sinterkissenrahmens in die zugeordnete Aufnahmeeinrichtung hinein verfahrbar ist.
  • Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Tiefe der Aufnahmeeinrichtungen von einer ersten Oberfläche des Werkstückträgers zur Werkstückträgerauflagefläche größer ist als die Höhe des ersten und hierauf angeordneten zweiten Verbindungspartners samt dazwischen angeordneter Sinterpaste.
  • Es kann bevorzugt sein, wenn in beiden zur Normalenrichtung orthogonalen Richtungen die Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissens kleiner ist als die jeweils zugeordnete Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung.
  • Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn jede Aufnahmeeinrichtung eine zentrale durchgehende Werkstückträgerausnehmung aufweist, die zumindest an zwei gegenüberliegenden, vorzugsweise an allen Seiten der Aufnahmeeinrichtung, durch die Werkstückträgerauflagefläche begrenzt ist. Hierbei kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn jeweils ein Stempelabschnitt aus der Hauptfläche des Unterwerkzeugs in Normalenrichtung hervorsteht und wobei der Werkstückträger derart anordenbar ist, dass der jeweilige Stempelabschnitt in einer zugeordneten Werkstückträgerausnehmung der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist. Dabei kann es zudem vorteilhaft sein, wenn eine Stempelabschnittsauflagefläche des Stempelabschnitts in Normalenrichtung bündig mit der Werkstückträgerauflagefläche der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung in einer Ebene liegt oder die Stempelabschnittsauflagefläche die Werkstückträgerauflagefläche überragt.
  • Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn die Trennfolie eine PTFE-Folie ist und bevorzugt eine Dicke zwischen 10 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 30 µm und 100 µm aufweist.
  • Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners mittels der ersten oben genannten Vorrichtung und folgenden Verfahrensschritten:
    1. a) Anordnen der jeweiligen zweiten auf den zugeordneten ersten Verbindungspartner mit jeweils einer Sinterpaste zwischen beiden;
    2. b) Anordnen der ersten Verbindungspartner auf einer Werkstückträgerauflagefläche einer zugeordneten Aufnahmeeinrichtung;
    3. c) Anordnen der Trennfolie, wobei diese jeweils die Aufnahmeeinrichtung und die hierin angeordneten Verbindungspartner überdeckt;
    4. d) Absenken des Oberwerkzeugs und der an dessen Druckelement angeordneten Sinterkissen aus der Normalenrichtung;
    5. e) Ausbilden der Drucksinterverbindung, wobei die vorzugsweise als Sinterkissen ausgebildeten Druckübertragungselemente aus der Normalenrichtung über einen Abschnitt der Trennfolie auf den zugeordneten zweiten Verbindungspartner drückt und dabei die Sinterpaste zwischen dem ersten und zweiten Verbindungspartner in ein Sintermetall überführt wird;
    6. f) Anheben des Oberwerkzeugs.
  • Grundsätzlich können die Verfahrensschritte a) und b) in beliebiger Reihenfolge und auch gleichzeitig ausgeführt werden.
  • Selbstverständlich können, sofern dies nicht explizit oder per se ausgeschlossen ist oder dem Gedanken der Erfindung widerspricht, die jeweils im Singular genannten Merkmale, insbesondere der zweite Verbindungspartner, jeweils mehrfach in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet werden.
  • Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung, oder von jeweiligen Teilen hiervon.
    • 1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zwei Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    • 3 zeigt einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    • 4 bis 6 zeigen einen Schnitt durch eine vierte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 7 zeigt einen Werkstückträger der vierten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dreidimensionaler Ansicht.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und zwei Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dargestellt ist hier ein Unterwerkzeug 3, das eine plane Hauptfläche mit einer Normalenrichtung aufweist. Auf dieser Hauptfläche kommt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Werkstückträger 5 zu liegen.
  • Dieser Werkstückträger 5 weist eine Mehrzahl, hier dargestellt sind zwei, von Aufnahmeeinrichtungen 50, sog. Nester, auf. Die Bodenfläche der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung 50 bildet eine Werkstückträgerauflagefläche 52 für jeweils einen ersten Verbindungspartner 20 aus. Auf diesem Verbindungspartner 20 und getrennt durch eine, nicht dargestellte, Sinterpaste sind zwei zweite Verbindungspartner 22 angeordnet.
  • Der jeweilige erste Verbindungspartner 20 ist hier rein beispielhaft ein fachübliches leistungselektronisches Substrat mit einer Mehrzahl von Leiterbahnen, mit denen die zweiten Verbindungspartner 22, hier Leistungshalbleiterbauelemente, elektrisch leitend mittels einer Drucksinterverbindung verbunden werden sollen. Der erste Verbindungspartner kann weiterhin beispielhaft als leistungselektronisches Substrat mit darauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen ausgebildet sein, wobei der zweite Verbindungspartner dann eine fachübliche Verbindungseinrichtung, wie beispielhaft ein Folienstapel aus elektrisch leitenden und isolierenden Folien, ausgebildet sein kann.
  • Weiterhin dargestellt sind zwei Sinterkissen 40, die dafür vorgesehen und ausgebildet sind jeweils auf die zweiten Verbindungspartner 22 eines ersten Verbindungspartners 20 zu drücken und hierbei die Sinterpaste im Rahmen eines ansonsten fachüblichen Drucksinterprozesses in ein Sintermetall zu überführen. Das Sinterkissen 40 ist hier ausgebildet aus Silikon mit einer Shore-A Härte von 60, und ist durch metallische Zusätze derart stabilisiert, dass es bei Temperaturen von 150°C und einem Druck von 25 MPa eingesetzt werden kann.
  • Das jeweilige Sinterkissen 40 ist hierbei von einem Sinterkissenrahmen 42 umgeben. In beiden zur Normalenrichtung N orthogonalen Richtungen ist die Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissens 40 kleiner als die jeweilige Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung 50. In diesen beiden zur Normalenrichtung N orthogonalen Richtungen ist die Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissenrahmens 42 größer als die jeweilige Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung 50. Die Sinterkissen 40, wie auch die Sinterkissenrahmen 42, sind Bestandteile eines Oberwerkszeugs 4.
  • Ausschließlich zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Sinterkissen 40 und zugehörigen Sinterkissenrahmen 42 in unterschiedlichen Positionen dargestellt. In der realen Anwendung bewegen sich alle Sinterkissenrahmen 42 gleichzeitig, ebenso wie sich die Sinterkissen 40 gleichzeitig bewegen. Im linken Teil der 1 ist der Werkstückträger 5 bereits auf dem Unterwerkzeug 3 angeordnet, allerdings befinden sich das Sinterkissen 40 und der Sinterkissenrahmen 42 noch in der Ausgangsposition. Im rechten Teil der Figur ist der Sinterkissenrahmen 42 bereits aus der Normalenrichtung N auf die erste Oberfläche 500 des Werkstückträgers 5 abgesenkt. In einem nächsten Schritt wird nun das Sinterkissen 40 selbst abgesenkt und durch geeignete Druckbeaufschlagung erfolgt dann der beschriebene Drucksintervorgang.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Hierbei ist der Unterwerkzeug 3 identisch demjenigen gemäß 1 ausgebildet. Der Werkstückträger 5 gleicht ebenfalls demjenigen gemäß 1. Allerdings weist dieser Werkstückträger 5 eine um die jeweilige Aufnahmeeinrichtung 50 vollständig umlaufend angeordnete Nase 54 auf, die in Normalenrichtung N vorsteht.
  • Das Oberwerkzeug 4 weist ein Druckelement 400 auf, das eine Mehrzahl von Ausnehmungen und darin angeordnet und aus der Ausnehmung hervorstehend jeweils ein Sinterkissen 40 aufweist. Jede dieser Ausnehmungen samt Sinterkissen 40 ist einer Aufnahmeeinrichtung 50 zugeordnet. Das Druckelement 400 weist umlaufend um die Sinterkissenausnehmung noch eine Nasenausnehmung 44 auf.
  • In die jeweilige Nasenausnehmung 44 greift während des Absenkens des Oberwerkzeugs 4 die zugeordnete Nase 54 des Werkstückträgers 5 ein. Bei einem nachfolgenden Druckaufbau mittels des Sinterkissens 40 auf die Verbindungspartner 20,22 begrenzt die Nase 54 in Zusammenwirkung mit der Nasenausnehmung 44 eine Ausdehnung des Sinterkissens 40 senkrecht zur Normalenrichtung N. Die Nase 54 samt Nasenausnehmung 44 sind somit funktional dem fachüblichen Sinterkissenrahmen, vgl. 1, gleichwirkend.
  • 3 zeigt einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Hierbei ist das Oberwerkzeug 4 wie unter 1 beschrieben ausgebildet.
  • Das Unterwerkzeug 3 weist hier allerdings Stempelabschnitte 36 auf, die in Normalenrichtung N aus dessen Hauptfläche hervorstehen und jeweils eine zur Hauptfläche des Unterwerkzeugs parallele Stempelabschnittsauflagefläche 360, vgl. auch 5, aufweisen.
  • Jede Aufnahmeeinrichtung 50 des Werkstückträgers 5 weist hier zentral gelegen eine Werkstückträgerausnehmung 56 auf, die von der Werkstückträgerauflagefläche 52, vgl. auch 7, ebenfalls umlaufend begrenzt wird. Bevor der Werkstückträger 5 im Rahmen des Verfahrens auf dem Unterwerkzeug 3 angeordnet wird, liegt jeweils der erste Verbindungspartner 20 auf der zugeordneten, hier nun rahmenartig ausgebildeten, Werkstückträgerauflagefläche 52 auf.
  • In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Werkstückträger 5 auf dem Unterwerkzeug 3 angeordnet. Hierbei greift der jeweilige Stempelabschnitt 36 in die zugeordnete Werkstückträgerausnehmung 56 ein. Der jeweilige erste Verbindungspartner 20 liegt nun flächig auf der Stempelabschnittsauflagefläche 360 des Stempelabschnitts 36 auf.
  • Bei der nachfolgenden Druckbeaufschlagung mittels des Sinterkissens 40 auf den zweiten Verbindungspartner 22 bildet der Stempelabschnitt 36 das Widerlager für den Druck aus.
  • 4 bis 6 zeigen einen Schnitt durch eine vierte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist das Unterwerkzeug 3, wie auch der Werkstückträger 5, auch funktional gleich demjenigen gemäß 3 ausgebildet. 4 zeigt hierbei eine Ansicht analog denjenigen gemäß der 1 bis 3, während 5 eine Explosionsansicht vor dem Absenken des Oberwerkzeugs 4 auf den Werkstückträger 5 zeigt. 6 zeigt den Werkstückträger 5 angeordnet auf dem Unterwerkzeug 3 nach der Ausbildung der Drucksinterverbindung zwischen dem ersten und zweiten Verbindungspartner 20,22.
  • In 4 dargestellt ist das funktionale Zusammenwirken des Druckelements 400, der Sinterkissen 40 und der Sinterkissenrahmen 42 des Oberwerkzeugs 4. Hierbei ist das jeweilige Sinterkissen 40 am Druckelement 400 stoffschlüssig angeordnet und von dem zugeordneten Sinterkissenrahmen 42 umgeben. Dieser ist mit dem Druckelement 400 mittels Federelementen 404 verbunden. In beiden zur Normalenrichtung N orthogonalen Richtungen ist hier die innere Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissenrahmens 42 kleiner ist als die jeweilige Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung 50.
  • In 5 erstmals dargestellt, aber fachüblich auch in allen anderen Ausgestaltungen bevorzugt vorhanden, ist eine im Grunde fachübliche Trennfolie 6, hier eine PTFE-Folie mit einer Dicke von 60 µm. Diese Trennfolie 6 wird mittels einer Hilfsvorrichtung nach dem Anordnen des Werkstückträgers 5 auf dem Unterwerkzeug 3 alle Aufnahmeeinrichtungen 50 samt darin angeordneter erster und zweiter Verbindungspartner 20,22 überdeckend angeordnet. Diese Trennfolie 6 kann im Grunde und zumindest als Option bei allen Ausführungsbeispielen immer mitgelesen werden, auch wenn sie nicht explizit erwähnt wird.
  • Weiterhin dargestellt ist das Unterwerkzeug 3 mit dem Stempelabschnitt 36. Auf der Stempelabschnittsauflagefläche 360 dieses Stempelabschnitts 36 kommt der erste Verbindungspartner 20 zu liegen. Hierbei liegt der Rand des ersten Verbindungspartners 20 gerade nicht mehr auf der Werkstückträgerauflagefläche 52 der Aufnahmeeinrichtung 50 des Werkstückträgers 5 auf.
  • Der erste Verbindungspartner 20 selbst ist hier ein leistungselektronisches Substrat mit einer Mehrzahl von Leiterbahnen 200. Auf einer Verbindungsfläche einer dieser Leiterbahnen 200 ist eine Sinterpaste 24 und auf dieser der zweite Verbindungspartner 22, hier ein Leistungshalbleiterbauelement, angeordnet.
  • Beim Absenken des Oberwerkzeugs 4 entgegen der Normalenrichtung N wird ein Abschnitt 422 des Sinterkissenrahmens 42 in die Aufnahmeeinrichtung 50 hinein verfahren, wobei eine Oberfläche 420 dieses Abschnitts 422 auf dem Rand des ersten Verbindungspartners 20 zu liegen kommt. Der Sinterkissenrahmen 42 liegt also nicht, auch nicht teilweise, auf dem Werkstückträger 5 auf.
  • Die Tiefe der Aufnahmeeinrichtungen 50 von der ersten Oberfläche 500 des Werkstückträgers 5 zur Werkstückträgerauflagefläche 52, und hier auch bis zur Stempelabschnittsauflagefläche des Stempelabschnitts des Unterwerkzeugs, ist größer als die Höhe des ersten Verbindungspartners 20 und hierauf angeordneten zweiten Verbindungspartners 22 samt dazwischen angeordneter Sinterpaste 24.
  • In 6 ist das Unterwerkzeug 3, der Werkstückträger 5, die Verbindungspartner 20, 22 und die Trennfolie 6 nach der Ausbildung der Drucksinterverbindung dargestellt. Bei dieser Drucksinterverbindung wurde die Sinterpaste 24 in ein Sintermetall überführt, wodurch nun eine stoffschlüssige elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Leistungshalbleiterbauelement und der Leiterbahn des Substrats ausgebildet wurde.
  • Die Trennfolie 6 folgt hier der Oberflächenkontur des Werkstückträgers 5 und des Substrats samt Leistungshalbleiterbauelement. In einem nächsten Schritt wird die Trennfolie 6 abgehoben und verworfen.
  • 7 zeigt einen Werkstückträger 5 der vierten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in dreidimensionaler Ansicht. Dieser ist ausgebildet als quaderförmiger Metallkörper mit zwei parallelen Oberflächen, wobei die hier sichtbare erste Oberfläche 500 in der Vorrichtung, vgl. 4 bis 6, dem Oberwerkzeug 4 der Sinterpresse 10 zugewandt angeordnet wird.
  • In diesem Metallformkörper sind vier Aufnahmeeinrichtungen 50 dargestellt, die eine durchgehende, also von der ersten Oberfläche 500 zur zweiten Oberfläche 502, vgl. 5, reichende, Werkstückträgerausnehmung 56 aufweisen. Die jeweilige Werkstückträgerausnehmung 56 ist allseitig begrenzt durch eine Werkstückträgerauflagefläche 52, die hier parallel zur ersten Oberfläche 500 vertieft in der Aufnahmeeinrichtung 50 angeordnet ist. Auf dieser Werkstückträgerauflagefläche 52, und dargestellt für zwei Aufnahmeeinrichtungen 50, liegt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Transports, also nicht oder nicht zwangsläufig während des eigentlichen Sintervorgangs, der erste Verbindungspartner 20 auf.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    20
    erster Verbindungspartner
    22
    zweite Verbindungspartner
    24
    Sinterpaste
    3
    Unterwerkzeug
    36
    Stempelabschnitte von 3
    300
    plane Hauptfläche von 3
    360
    Stempelabschnittsauflagefläche
    4
    Oberwerkzeug
    40
    Sinterkissen
    42
    Sinterkissenrahmen
    422
    Abschnitt von 42
    44
    Nasenausnehmung
    400
    Druckelement von 4
    404
    Federelemente
    5
    Werkstückträger
    50
    Aufnahmeeinrichtungen
    500
    erste Oberfläche von 5
    502
    zweite Oberfläche von 5
    52
    Werkstückträgerauflagefläche
    54
    Nase von 5
    56
    Werkstückträgerausnehmung
    6
    Trennfolie

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern (20,22), mit einer Sinterpresse (10), die ein Unterwerkzeug (3) mit einer Hauptfläche mit einer Normalenrichtung (N) und ein Oberwerkzeug (4) aufweist, und mit einem Werkstückträger (5), wobei der Werkstückträger (5) auf dem Unterwerkzeug aufliegt und eine Mehrzahl von Aufnahmeeinrichtungen (50), zur Anordnung von jeweils einem ersten Verbindungspartner (2) auf einer Werkstückträgerauflagefläche (52) der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung (50), aufweist und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie (6), zur Überdeckung der Aufnahmeeinrichtungen (50) und der ersten und zweiten Verbindungspartner (20, 22, wobei das Oberwerkzeug (4) eine Mehrzahl von jeweils den Aufnahmeeinrichtungen (50) zugeordneten Sinterkissen (40) aufweist und wobei eine Nase (54) umlaufend um die jeweilige Aufnahmeeinrichtung (50) in Richtung des Oberwerkzeugs (4) hervorsteht und das Oberwerkzeug (4) ein Druckelement (400) mit einer Nasenausnehmung (44) zur Aufnahme der Nase (54) aufweist, oder wobei eine Nase des Druckelements (400) des Oberwerkzeugs (4) umlaufend um das jeweilige Sinterkissen (40) in Richtung des Unterwerkzeugs (3) hervorsteht und der Werkstückträger (5) umlaufend um die jeweilige Aufnahmeeinrichtung (50) eine Nasenausnehmung zur Aufnahme der Nase aufweist.
  2. Vorrichtung (1) zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern (20,22), mit einer Sinterpresse (10), die ein Unterwerkzeug (3) mit einer Hauptfläche mit einer Normalenrichtung N und ein Oberwerkzeug (4) aufweist, und mit einem Werkstückträger (5), wobei der Werkstückträger (5) auf dem Unterwerkzeug aufliegt und eine Mehrzahl von Aufnahmeeinrichtungen (50), zur Anordnung von jeweils einem ersten Verbindungspartner (2) auf einer Werkstückträgerauflagefläche (52) der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung (50), aufweist und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie (6), zur Überdeckung der Aufnahmeeinrichtungen (50) und der ersten und zweiten Verbindungspartner (20,22), wobei das Oberwerkzeug (4) eine Mehrzahl von jeweils den Aufnahmeeinrichtungen (50) zugeordneten Sinterkissen (40) aufweist, wobei das Oberwerkzeug (4) ein Druckelement (400) und hieran angeordnet jeweils einen Sinterkissenrahmen (42) pro Sinterkissen (40) aufweist, wobei dieser das Sinterkissen (40) umrahmt und beide unabhängig voneinander oder gekoppelt miteinander in Normalenrichtung (N) beweglich sind und wobei entweder in beiden zur Normalenrichtung (N) orthogonalen Richtungen die Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissenrahmens (42) größer ist als die jeweils zugeordnete Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung (50) und wobei der jeweilige Sinterkissenrahmen (42) auf deren Rand der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung (50) umrahmend aufsetzbar ist oder in beiden zur Normalenrichtung (N) orthogonalen Richtungen die innere Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissenrahmens (42) kleiner ist als die jeweils zugeordnete Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung (50) und wobei ein Abschnitt (422) des Sinterkissenrahmens (42) in die zugeordnete Aufnahmeeinrichtung (50) hinein verfahrbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Tiefe der Aufnahmeeinrichtungen (50) von einer ersten Oberfläche (500) des Werkstückträgers (5) zur Werkstückträgerauflagefläche (52) größer ist als die Höhe des ersten (20) und hierauf angeordneten zweiten Verbindungspartners (22) samt dazwischen angeordneter Sinterpaste (24).
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in beiden zur Normalenrichtung (N) orthogonalen Richtungen die Längenausdehnung des jeweiligen Sinterkissens (40) kleiner ist als die jeweils zugeordnete Längenausdehnung der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung (50).
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Aufnahmeeinrichtung (50) eine zentrale durchgehende Werkstückträgerausnehmung (56) aufweist, die zumindest an zwei gegenüberliegenden, vorzugsweise an allen Seiten der Aufnahmeeinrichtung (50) durch die Werkstückträgerauflagefläche (52) begrenzt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jeweils ein Stempelabschnitt (36) aus der Hauptfläche des Unterwerkzeugs (3) in Normalenrichtung (N) hervorsteht und wobei der Werkstückträger (5) derart anordenbar ist, dass der jeweilige Stempelabschnitt (36) in einer zugeordneten Werkstückträgerausnehmung (56) der Aufnahmeeinrichtung (50) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Stempelabschnittsauflagefläche (360) des Stempelabschnitts (36) in Normalenrichtung (N) bündig mit der Werkstückträgerauflagefläche (52) der zugeordneten Aufnahmeeinrichtung (50) in einer Ebene liegt oder die Stempelabschnittsauflagefläche (360) die Werkstückträgerauflagefläche (52) überragt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trennfolie (6) eine PTFE-Folie ist und bevorzugt eine Dicke zwischen 10 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 30 µm und 100 µm aufweist.
  9. Verfahren zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und folgenden Verfahrensschritten: a) Anordnen der jeweiligen zweiten auf den zugeordneten ersten Verbindungspartnern (20,22) mit jeweils einer Sinterpaste (24) zwischen beiden; b) Anordnen der ersten Verbindungspartner (20) auf der Werkstückträgerauflagefläche (52) einer zugeordneten Aufnahmeeinrichtung (50); c) Anordnen der Trennfolie 6, wobei diese jeweils die Aufnahmeeinrichtung (50) und die hierin angeordneten Verbindungspartner (20,22) überdeckt; d) Absenken des Oberwerkzeugs (4) und der an dessen Druckelement (400) angeordneten Sinterkissen (40) aus der Normalenrichtung N; e) Ausbilden der Drucksinterverbindung, wobei die vorzugsweise als Sinterkissen (40) ausgebildeten Druckübertragungselemente aus der Normalenrichtung (N) über einen Abschnitt der Trennfolie (6) auf den zugeordneten zweiten Verbindungspartner (22) drückt und dabei die Sinterpaste (24) zwischen dem ersten und zweiten Verbindungspartner (20,22) in ein Sintermetall überführt wird; f) Anheben des Oberwerkzeugs (4).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010020696A1 (de) 2010-05-17 2011-11-17 Danfoss Silicon Power Gmbh Verfahren zum NTV-Sintern eines drei-dimensionale Konturen aufweisenden Halbleiterbauelementes
DE102015120156A1 (de) 2015-11-20 2017-05-24 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur materialschlüssigen Verbindung von Verbindungspartnern eines Leistungselekronik-Bauteils

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