DE102020116084B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020116084B3 DE102020116084B3 DE102020116084.4A DE102020116084A DE102020116084B3 DE 102020116084 B3 DE102020116084 B3 DE 102020116084B3 DE 102020116084 A DE102020116084 A DE 102020116084A DE 102020116084 B3 DE102020116084 B3 DE 102020116084B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sintering
- frame
- support surface
- connection
- connection partner
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material 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
- H01L2224/29199—Material of the matrix
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material 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
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—Base 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/32238—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the layer connector connecting to a bonding area protruding from the surface of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/751—Means for controlling the bonding environment, e.g. valves, vacuum pumps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
- H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
- H01L2224/75301—Bonding head
- H01L2224/75314—Auxiliary members on the pressing surface
- H01L2224/75317—Removable auxiliary member
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/757—Means for aligning
- H01L2224/75703—Mechanical holding means
- H01L2224/75704—Mechanical holding means in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/757—Means for aligning
- H01L2224/75743—Suction holding means
- H01L2224/75744—Suction holding means in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/758—Means for moving parts
- H01L2224/75821—Upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head
- H01L2224/75824—Translational mechanism
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/758—Means for moving parts
- H01L2224/75841—Means for moving parts of the bonding head
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods 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
- H01L2224/832—Applying energy for connecting
- H01L2224/83201—Compression bonding
- H01L2224/83203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods 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
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/8384—Sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/83—Methods 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Vorgestellt wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners, mit einer Auflagefläche zur Anordnung des ersten Verbindungspartners, mit einem Rahmenelement, das aus der Normalenrichtung der Auflagefläche auf eine die Auflagefläche umgebende Rahmenfläche absenkbar ist, und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie zur Überdeckung der Rahmenfläche und der Verbindungspartner, soweit direkt zugänglich, wobei sich durch diese Anordnung ein Innenbereich ergibt, der durch einen Trennfolienabschnitt, der innerhalb des Rahmenelements liegt, und durch die Auflagefläche begrenzt ist, wobei eine Einblasöffnung derart angeordnet ist, dass ein Gas in diesen Innenraum eingeblasen werden kann.
Description
- Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners, mit einer Auflagefläche zur Anordnung des ersten Verbindungspartners, mit einem Rahmenelement, das aus der Normalenrichtung der Auflagefläche auf eine die Auflagefläche umgebende Rahmenfläche absenkbar ist, und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie zur Überdeckung der Rahmenfläche und der Verbindungspartner.
- 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 Pressstempel 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. Fachüblich wird hierbei während des Sintervorgangs eine Trennfolie zwischen dem Kissenelement, allgemeiner dem Sinterstempel, und mindestens dem zweiten Verbindungspartner angeordnet. Häufig haftet im Anschluss an den Sintervorgang diese Trennfolie an dem zweiten, meist an beiden Verbindungspartnern. - Die
DE 10 2011 080 929 B4 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, bei dem mindestens zwei Fügepartner fest miteinander verbunden werden, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Fügepartners und eines zweiten Fügepartners; Bereitstellen eines Verbindungsmittels; Bereitstellen eines Dichtmittels; Bereitstellen eines eine Druckkammer aufweisenden Reaktors; Bereitstellen eines Heizelementes; Anordnen des ersten Fügepartners, des zweiten Fügepartners und des Verbindungsmittels in der Druckkammer, so dass sich das Verbindungsmittel zwischen dem ersten Fügepartner und dem zweiten Fügepartner befindet; Erzeugen eines gasdichten Bereichs, in welchem das Verbindungsmittel angeordnet ist; Erzeugen eines Gasdrucks in der Druckkammer außerhalb des gasdichten Bereichs, so dass der Gasdruck auf den gasdichten Bereich einwirkt und den ersten Fügepartner, den zweiten Fügepartner sowie das zwischen diesen befindliche Verbindungsmittel mit mindestens 2 MPa aneinander presst; Erhitzen des ersten Fügepartners, des zweiten Fügepartners und des Verbindungsmittels mittels des Heizelementes auf eine vorgegebene Maximaltemperatur von mindestens 210°C; nachfolgendes Abkühlen des ersten Fügepartners, des zweiten Fügepartners und des Verbindungsmittels; wobei das Volumen der geschlossenen Druckkammer kleiner oder gleich 200 ml ist. - Die
WO 2018/215 524 A1 - In Kenntnis des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung anzugeben, die eine Trennfolie zwischen einem Sinterstempel und dem Verbindungspartner einfach entfernt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners, mit einer Auflagefläche zur Anordnung des ersten Verbindungspartners, mit einem Rahmenelement, das aus der Normalenrichtung der Auflagefläche auf eine die Auflagefläche umgebende Rahmenfläche absenkbar ist, mit einem Sinterstempel der aus der Normalenrichtung auf den zweiten Verbindungspartner absenkbar ist und dabei einen Druck ausübt, der eine Sinterpaste in ein Sintermetall überführt und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie zur Überdeckung der Rahmenfläche und der Verbindungspartner, soweit direkt zugänglich, wobei sich durch diese Anordnung ein Innenbereich ergibt, der durch einen Trennfolienabschnitt, der innerhalb des Rahmenelements liegt, und durch die Auflagefläche begrenzt ist, wobei eine Einblasöffnung derart angeordnet ist, dass ein Gas in diesen Innenraum eingeblasen werden kann.
- Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Auflagefläche und die Rahmenfläche jeweils Teil eines Widerlagers, beispielhaft eines Unterwerkzeugs, einer Sinterpresse sind und die Auflagefläche vorzugsweise in einer Vertiefung angeordnet ist.
- Auch kann es bevorzugt sein, wenn die Auflagefläche und vorzugsweise auch die Rahmenfläche jeweils Teil eines Werkstückträgers sind, der auf einem Widerlager, beispielhaft dem Unterwerkzeug, einer Sinterpresse angeordnet ist.
- Es kann in einer Ausprägung bevorzugt sein, wenn die Einblasöffnung im Bereich der Auflagefläche angeordnet ist. Es kann alternativ oder zusätzlich bevorzugt sein, wenn die Einblasöffnung in einer Zwischenfläche zwischen der Auflagefläche und der Rahmenfläche angeordnet ist. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, wenn die Einblasöffnung im Bereich der Rahmenfläche angeordnet ist. Hierbei wiederum kann es vorteilhaft sein, wenn das Rahmenelement in Normalenrichtung fluchtend mit der Einblasöffnung eine Aussparung aufweist.
- Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, 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 o.g. Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners mittels einer o.g. Vorrichtung und folgenden Verfahrensschritten:
- a) Anordnen des zweiten auf dem ersten Verbindungspartner mit einer Sinterpastenschicht zwischen beiden;
- b) Anordnen des ersten Verbindungspartners auf der Auflagefläche;
- c) Anordnen der Trennfolie, wobei diese die beiden Verbindungspartner und die Rahmenfläche überdeckt;
- d) Absenken des Rahmenelements auf die Rahmenfläche mit der dazwischen angeordneten Trennfolie;
- e) Ausbilden der Drucksinterverbindung, wobei ein Sinterstempel aus der Normalenrichtung auf den zweiten Verbindungspartner drückt und dabei die Sinterpaste in ein Sintermetall überführt wird;
- f) Einblasen eines Gases in den Innenbereich durch die Einblasöffnung, wobei die Trennfolie von der Oberfläche der Verbindungspartner, auf der sie aufliegt, nicht zwangsläufig vollständig abgehoben wird;
- g) Anheben des Rahmenelements.
- Es kann hierbei vorteilhaft sein, wenn im Verfahrensschritt e) erst ein Sinterstempelrahmen auf einen Rahmenabschnitt des ersten Verbindungspartners abgesenkt wird, anschließend der Sinterstempel abgesenkt wird und nach Ausbildung der Sinterverbindung der Sinterstempel und der Sinterstempelrahmen in Normalenrichtung angehoben werden.
- Es kann auch bevorzugt sein, wenn erst der Sinterstempel und anschließend der Sinterstempelrahmen angehoben werden. Hierbei kann es weiterhin bevorzugt sein, wenn das Rahmenelement und der Sinterstempelrahmen mechanisch, vorzugsweise mittels einer in Normalenrichtung wirkenden Feder, gekoppelt sind.
- Selbstverständlich können, sofern dies nicht explizit oder per se ausgeschlossen ist oder dem Gedanken der Erfindung widerspricht, die jeweils im Singular genannten Merkmale, insbesondere die Einblasöffnung und der zweite Verbindungspartner, jeweils mehrfach in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet werden.
- Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung, gleichgültig ob sie im Rahmen der Beschreibung der Vorrichtung oder des Verfahrens offenbart sind, einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den
1 bis8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung oder von jeweiligen Teilen hiervon. -
1 und2 zeigen eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei verschiedenen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens. -
3 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. -
4 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer dritten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. -
5 bis8 zeigen Draufsichten auf verschiedene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. -
1 und2 zeigen eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung1 bei verschiedenen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dargestellt ist ein Widerlager80 einer Sinterpresse, das auch als Unterwerkzeug bezeichnet wird. Auf einem hier nicht dargestellten Sinterstempelrahmen als Teil eines Oberwerkzeugs der Sinterpresse zugewandten Auflagefläche50 des Widerlagers80 liegt ein erster Verbindungspartner2 , hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit, ein leistungselektronisches Substrat mit einem keramischen Isolationskörper22 und mit Kupferschichten 20,24 auf dessen Oberflächen, wobei die dem Unterwerkzeug abgewandte Kupferschicht ein Mehrzahl von Leiterbahnen ausbildet, auf. - Das Widerlager
80 weist hier Ansaugkanäle52 auf, die dafür ausgestaltet und vorgesehen sind das Substrat mittels Unterdruck während eines Sintervorgangs auf der Auflagefläche50 des Widerlagers80 zu fixieren. Weiterhin weist das Widerlager80 einen Einblaskanal70 mit einer Einblasöffnung7 in der Oberfläche des Widerlagers80 auf. Diese Einblasöffnung70 ist hier in eine Zwischenfläche54 neben der Auflagefläche50 des ersten Verbindungspartners2 angeordnet, sodass hierüber eingeblasenes Gas, in einfachsten Fall Luft, neben dieser Auflagefläche50 ausströmen kann. - Weiterhin dargestellt ist ein zweiter Verbindungspartner
3 , hier ein Leistungshalbleiterbauelement, das auf einer dem Widerlager80 abgewandten Oberfläche des ersten Verbindungspartners2 angeordnet ist. Zwischen den beiden Verbindungspartnern 2,3 ist fachüblich eine Sinterpaste23 angeordnet, die während des Sintervorgangs in ein Sintermetall überführt wird und somit eine stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Verbindungspartnern 2,3 ausbildet. - Zum Schutz des Sinterstempels bzw. der Verbindungspartner 2,3 ist fachüblich eine Trennfolie
4 , hier eine PTFE Folie mit eine Dicke von ca. 56 µm angeordnet. Diese Trennfolie4 wird mittels einer Hilfsvorrichtung über den beiden Verbindungspartnern 2,3 und über einer die Auflagefläche50 und den ersten Verbindungspartner2 mittelbar umgebenden Rahmenfläche56 angeordnet. Vorzugsweise reicht diese Trennfolie4 noch über diese Rahmenfläche56 hinaus. - Als weiterer Teil des Oberwerkzeugs ist hier ein Rahmenelement
6 dargestellt, das in Normalenrichtung N der Auflagefläche50 beweglich ist. Dieses Rahmenelement6 wird vor dem eigentlichen Sintervorgang, also bevor das Stempelelement auf den zweiten Verbindungspartner3 Druck ausübt, auf die Rahmenfläche56 , genau auf den Abschnitt der Trennfolie4 , der oberhalb der Rahmenfläche56 angeordnet ist, abgesenkt. Hierdurch wird die Trennfolie4 in ihrer Position fixiert. Anschließend wird der fachübliche Drucksintervorgang ausgeführt.1 zeigt die Vorrichtung1 nach dem Sintervorgang, wobei einzelne Elemente rein aus Gründen der Übersicht beabstandet dargestellt sind. - Nach dem Sintervorgang liegt die Trennfolie
4 auf der Rahmenfläche56 und über den Verbindungspartnern 2,3 auf diesen bündig an. Um die Trennfolie4 auf einfache Weise und vollständig oder zumindest signifikant von den Verbindungspartnern 2,3 zu lösen, wird Luft durch die Einblasöffnung7 in einen Innenbereich400 eingeblasen. Dieser Innenbereich400 ist hier begrenzt und damit definiert durch die Auflagefläche50 , die Trennfolie4 und das Rahmenelement6 . - Wie in
2 dargestellt bläht sich die Trennfolie4 , die während dieses Verfahrensschritts noch eine Temperatur von ca. 100°C aufweist, durch den Druck700 des Einblasens von Luft auf und löst sich somit von dem ersten und zweiten Verbindungspartner 2,3. Nun kann das Rahmenelement6 in Normalenrichtung N angehoben und die Trennfolie4 entfernt werden. -
3 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung1 . Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten dahingehend, dass die Einblasöffnung7 in der Rahmenfläche56 angeordnet ist. Um dennoch bei abgesenktem Rahmenelement6 ein Einblasen von Luft zu ermöglichen, weist das Rahmenelement6 in Normalenrichtung N betrachtet oberhalb der Einblasöffnung7 eine Aussparung62 auf, vgl. auch8 . - Weiterhin dargestellt ist als Teil des Oberwerkzeugs der Sinterpresse ein Sinterstempel
12 , hier ausgebildet als ein Sinterkissen aus Silikon mit einer Shore-A Härte von 56, und durch metallische Zusätze derart stabilisiert, dass es bei Temperaturen von 210°C und einem Druck von 35 MPa eingesetzt werden kann. Dieses Sinterkissen wird umrahmt von einem Sinterstempelrahmen10 , mit dem das Rahmenelement6 über Federelemente14 verbunden ist. Während des Absenkens des Oberwerkzeugs, wird erst das Rahmenelement6 im Bereich der Rahmenfläche56 auf die Trennfolie4 abgesenkt, wodurch diese fixiert wird. Anschließend senkt sich der Sinterstempelrahmen10 auf einen Randbereich des ersten Verbindungspartners2 , mit dazwischen angeordneter Trennfolie4 , und wiederum anschließend der Sinterstempel12 auf den zweiten, und hier auch ersten Verbindungspartner 2,3, wiederum mit dazwischen angeordneter Trennfolie4 , ab. Mittels des Sinterstempels12 wird nun der zur Sinterverbindung notwenige Druck ausgeübt. In3 dargestellt ist die Vorrichtung1 , nach der Ausbildung der Sinterverbindung und mit bereits wieder in Normalenrichtung N angehobenem Sinterstempel12 , vor dem Einblasen von Luft durch die Einblasöffnung7 . -
4 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer dritten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung1 . Bei dieser Ausgestaltung weist ein Werkstückträger82 , der zum Transport der Verbindungspartner 2,3 dient und während des Sintervorgangs auf dem Unterwerkzeug der Sinterpresse temporär aufliegt, die Auflagefläche50 auf. Diese ist in einer Ausnehmung des Werkstückträgers82 angeordnet. Der erste und damit auch zweite Verbindungspartner 2,3 sind in dieser Ausnehmung angeordnet, wobei der erste Verbindungspartner auf der Auflagefläche50 aufliegt. In dieser Ausgestaltung, aber nicht hierauf beschränkt, ist die Einblasöffnung7 seitlich in der Aussparung des Werkstückträgers angeordnet. Dies gestattet es, dass die laterale Ausdehnung der Ausnehmung orthogonal zur Normalenrichtung N nur minimal größer ist als die Ausdehnung des ersten Verbindungspartners2 . - Hier ebenfalls dargestellt sind drei Ansaugkanäle
52 des Werkstückträgers82 , die in das Unterwerkzeug führen und dort zu einem Ansaugkanal zusammengeführt werden. Sowohl die Ansaugkanäle52 , wie auch der Einblaskanal70 sind selbstverständlich zwischen dem Werkstückträger82 und dem Unterwerkzeug ausreichend abgedichtet. -
5 bis8 zeigen Draufsichten auf verschiedene Ausgestaltungen und Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In5 dargestellt ist eine Auflagefläche50 , an deren Rand umlaufend eine Mehrzahl von Einblasöffnungen7 angeordnet sind. Unmittelbar anschließend an die Auflagefläche50 , ebenfalls umlaufend ist die Rahmenfläche56 dargestellt. -
6 zeigt ein Rahmenelement6 , das auf die Rahmenfläche56 gemäß5 abgesenkt ist. Weiterhin dargestellt ist ein erster Verbindungspartner2 und auf diesem angeordnet ein Sinterstempelrahmen10 und ein Sinterstempel12 . -
7 zeigt ebenfalls eine Auflagefläche50 und eine Rahmenfläche56 , wobei an den Schmalseiten der Auflagefläche sich jeweils eine Zwischenfläche54 anschließt, in der jeweils eine Mehrzahl von Einblasöffnungen7 angeordnet sind. -
8 zeigt an beiden Längsseiten der Auflagefläche50 angeordnet jeweils zwei Abschnitte58 der Rahmenfläche, die unterhalb einer Aussparung62 , vgl.3 , angeordnet sind und ihrerseits Einblasöffnungen7 aufweisen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 10
- Sinterstempelrahmen
- 12
- Sinterstempel
- 14
- Federelemente
- 2
- erster Verbindungspartner
- 20, 24
- Kupferschichten von 2
- 22
- keramischer Isolationskörper von 2
- 23
- Sinterpaste
- 3
- zweiter Verbindungspartner
- 4
- Trennfolie
- 400
- Innenbereich
- 50
- Auflagefläche
- 52
- Ansaugkanäle
- 54
- Zwischenfläche
- 56
- Rahmenfläche
- 58
- Abschnitte
- 6
- Rahmenelement
- 62
- Aussparung in 6
- 7
- Einblasöffnung
- 70
- Einblaskanal
- 700
- Druck
- 80
- Widerlager
- 82
- Werkstückträger
Claims (12)
- Vorrichtung (1) zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners (2,3), mit einer Auflagefläche (50) zur Anordnung des ersten Verbindungspartners (2), mit einem Rahmenelement (6), das aus der Normalenrichtung (N) der Auflagefläche (50) auf eine die Auflagefläche (50) umgebende Rahmenfläche 56 absenkbar ist, mit einem Sinterstempel (12) der aus der Normalenrichtung (N) auf den zweiten Verbindungspartner (3) absenkbar ist und dabei einen Druck ausübt, der eine Sinterpaste (23) in ein Sintermetall überführt, und mit einer Hilfsvorrichtung zur Anordnung einer Trennfolie (4) zur Überdeckung der Rahmenfläche (56) und der Verbindungspartner (2,3), wobei sich durch diese Anordnung ein Innenbereich (400) ergibt, der durch einen Trennfolienabschnitt, der innerhalb des Rahmenelements (6) liegt, und durch die Auflagefläche (50) begrenzt ist, wobei eine Einblasöffnung (7) derart angeordnet ist, dass ein Gas in diesen Innenbereich (400) eingeblasen werden kann.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 , wobei die Auflagefläche (50) und die Rahmenfläche (56) jeweils Teil eines Widerlagers (80) einer Sinterpresse sind und die Auflagefläche (50) vorzugsweise in einer Vertiefung angeordnet ist. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 , wobei die Auflagefläche (50) und vorzugsweise auch die Rahmenfläche (56) jeweils Teil eines Werkstückträgers (82) sind, der auf einem Widerlager einer Sinterpresse angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei die Einblasöffnung (7) im Bereich der Auflagefläche (50) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei die Einblasöffnung (7) in einer Zwischenfläche (54) zwischen der Auflagefläche (50) und der Rahmenfläche (56) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei die Einblasöffnung (7) in einem Abschnitt (58) der Rahmenfläche (56) angeordnet ist. - Vorrichtung nach
Anspruch 6 , wobei das Rahmenelement (6) in Normalenrichtung (N) fluchtend mit der Einblasöffnung (7) eine Aussparung (62) aufweist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trennfolie (4) eine PTFE-Folie ist und bevorzugt eine Dicke zwischen 10 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 30 µm und 100 µm aufweist.
- Verfahren zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners (2,3) mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und folgenden Verfahrensschritten: a) Anordnen des zweiten auf dem ersten Verbindungspartner (2,3) mit einer Sinterpastenschicht (23) zwischen beiden; b) Anordnen des ersten Verbindungspartners (2) auf der Auflagefläche (50); c) Anordnen der Trennfolie (4), wobei diese die beiden Verbindungspartner (2,3) und die Rahmenfläche (56) überdeckt; d) Absenken des Rahmenelements (6) auf die Rahmenfläche (56) mit der dazwischen angeordneten Trennfolie (4); e) Ausbilden der Drucksinterverbindung, wobei ein Sinterstempel (12) aus der Normalenrichtung (N) auf den zweiten Verbindungspartner (3) drückt und dabei die Sinterpaste (23) in ein Sintermetall überführt wird; f) Einblasen eines Gases in den Innenbereich (400) durch die Einblasöffnung (7), wobei die Trennfolie (4) von der Oberfläche der Verbindungspartner (2,3) auf der sie aufliegt, abgehoben wird; g) Anheben des Rahmenelements (6).
- Verfahren nach
Anspruch 9 , wobei im Verfahrensschritt e) erst ein Sinterstempelrahmen (10) auf einen Rahmenabschnitt des ersten Verbindungspartners (2) abgesenkt wird, anschließend der Sinterstempel (12) abgesenkt wird und nach Ausbildung der Sinterverbindung der Sinterstempel (12) und der Sinterstempelrahmen (10) in Normalenrichtung (N) angehoben werden. - Verfahren nach
Anspruch 10 , wobei erst der Sinterstempel (12) und anschließend der Sinterstempelrahmen (10) angehoben werden. - Verfahren nach
Anspruch 10 oder11 , wobei des Rahmenelement (6) und der Sinterstempelrahmen (10) mechanisch, vorzugsweise mittels einer in Normalenrichtung (N) wirkenden Feder (14), gekoppelt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020116084.4A DE102020116084B3 (de) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020116084.4A DE102020116084B3 (de) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020116084B3 true DE102020116084B3 (de) | 2021-07-29 |
Family
ID=76753764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020116084.4A Active DE102020116084B3 (de) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020116084B3 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021118948B3 (de) | 2021-07-22 | 2022-06-09 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung |
DE102021134002B3 (de) | 2021-12-21 | 2022-12-15 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011080929B4 (de) | 2011-08-12 | 2014-07-17 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines Verbundes und eines Leistungshalbleitermoduls |
DE102015120156A1 (de) | 2015-11-20 | 2017-05-24 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur materialschlüssigen Verbindung von Verbindungspartnern eines Leistungselekronik-Bauteils |
WO2018215524A1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Arrangement for producing an electronic assembly by sintering |
-
2020
- 2020-06-18 DE DE102020116084.4A patent/DE102020116084B3/de active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011080929B4 (de) | 2011-08-12 | 2014-07-17 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines Verbundes und eines Leistungshalbleitermoduls |
DE102015120156A1 (de) | 2015-11-20 | 2017-05-24 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur materialschlüssigen Verbindung von Verbindungspartnern eines Leistungselekronik-Bauteils |
WO2018215524A1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Arrangement for producing an electronic assembly by sintering |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021118948B3 (de) | 2021-07-22 | 2022-06-09 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung |
US11745263B2 (en) | 2021-07-22 | 2023-09-05 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Apparatus and method for a pressure-sintering connection |
DE102021134002B3 (de) | 2021-12-21 | 2022-12-15 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015120156B4 (de) | Vorrichtung zur materialschlüssigen Verbindung von Verbindungspartnern eines Leistungselekronik-Bauteils und Verwendung einer solchen Vorrichtung | |
DE102020116084B3 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung | |
DE202013012748U1 (de) | Elektrisch leitfähiges Element, Zellenstapel, elektrochemisches Modul und elektrochemische Vorrichtung | |
DE102014206601A1 (de) | Verfahren zum Montieren eines elektrischen Bauelements, bei der eine Haube zum Einsatz kommt, und zur Anwendung in diesem Verfahren geeignete Haube | |
DE102010021764A1 (de) | Verfahren zur Niedertemperatur Drucksinterverbindung zweier Verbindungspartner und hiermit hergestellte Anordnung | |
DE112018005933T5 (de) | Dual-purpose durchkontaktierungen zur verwendung in keramiksockelanordnungen | |
DE102007037538A1 (de) | Baugruppe sowie Herstellung einer Baugruppe | |
DE112008000654T5 (de) | Herstellungsverfahren einer Brennstoffzelle, Brennstoffzellenseparator und Transportsystem desselben | |
DE102021118948B3 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung | |
DE2918339A1 (de) | Glas-metall-verschluss fuer den anschlusskontakt eines elektrochemischen elementes und verfahren zur herstellung | |
DE102016208919A1 (de) | Kühlkörper zur Kühlung elektronischer Bauelemente | |
AT521251A4 (de) | Kühlvorrichtung für zu einem Modul zusammengesetzte Batteriezellen | |
DE102021118949A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung | |
DE102021134002B3 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung | |
DE102020116082B3 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungspartnern | |
DE102021126716B3 (de) | Multifunktionale sinter- oder diffusionslötvorrichtung und presswerkzeug | |
DE102017116372B3 (de) | Drucksinterverfahren und Druckübertragungseinrichtung hierfür | |
DE102020116083B3 (de) | Vorrichtung mit einem Werkstückträger zur Drucksinterverbindung eines ersten und zweiten Verbindungspartners und Verfahren zur Drucksinterverbindung dafür | |
DE102022114121B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Drucksinterverbindung | |
DE102017216874A1 (de) | Deckelplatte für eine Batteriezelle und Verfahren zum Herstellen einer Deckelplatte | |
EP1169635B1 (de) | Elektrochemischer messfühler und verfahren zu dessen herstellung | |
DE202021105596U1 (de) | Multifunktionale Sinter- oder Diffusionslötvorrichtung und Presswerkzeug | |
DE102012022151B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Heißverstemmen | |
DE102017012209A1 (de) | Drucksinterverfahren und Druckübertragungseinrichtung hierfür | |
DE102017116373B3 (de) | Sinterkomponentenanordnung mit einem ersten und einem zweiten Verbindungspartner und Drucksinterverfahren hiermit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |