DE112004002013T5

DE112004002013T5 - Paste für die Bildung einer Verknüpfung und die Verknüpfung gebildet aus der Paste

Info

Publication number: DE112004002013T5
Application number: DE112004002013T
Authority: DE
Inventors: Martin Tonbridge Standing
Original assignee: International Rectifier Corp USA
Current assignee: Infineon Technologies Americas Corp
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2007-01-04
Also published as: TWI243466B; GB0607932D0; TW200524125A; US20050093164A1; US8368223B2; WO2005041265A2; EP1678759A2; GB2423736A; WO2005041265A3

Abstract

Eine leitende Paste enthaltend:
elektrisch leitende Binderpartikel und
eine Vielzahl von Füllpartikeln, gemischt mit den genannten Binderpartikeln.

Description

VERWANDTE ANMELDUNG
Der Antrag basiert auf und beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/514,095, eingereicht am 24. Oktober 2003, mit dem Titel Lötmaterial und Lötmaterialverfahren und ohne Fließmittel/Aufschmelzlötung und die vorläufige US-Anmeldung Nr. 60/555,794, eingereicht am 24. März 2004, mit dem Titel Halbleiterelementpaket unter Verwendung der unabhängigen Verknüpfungsmaterialien.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleitereinheiten, und insbesondere auf eine Verknüpfungsstruktur und eine Paste um diese Verknüpfung zu bilden.

Lötmaterial ist ein herkömmlich bekanntes Material für die Verbindung eines Halbleiters zu einem leitenden Element auf einer Leiterplatte. Gemäß einer bekannten Technik, können Lötperlen auf einem leitenden Pad auf einer Leiterplatte gebildet werden, eine Komponente wie zum Beispiel ein Halbleiter-Mikroplättchen kann darauf angebracht werden und das Lötmaterial wird dann aufgeschmolzen, um die Komponente mit dem Leiterelement zu verbinden. Alternativ kann die Lötperle auf einer Halbleiterkomponente gebildet werden, die Komponente wird auf dem Leiterelement angebracht und durch Aufschmelzen mit dem Leiterelement verbunden.

Siehe 1 für die bildliche Darstellung. Für die Bildung einer Lötperle auf einem Leiterelement 14 (conductive pad) auf einer Leiterplatte 10, wird zuerst Lötmaterial 15 auf einem Teil der Leiterkomponente 14 angebracht. Wie in 1 gezeigt, um den Bereich zu definieren, auf dem Lötpaste 15 angebracht wird, kann eine Lötmaske 12 auf der Oberfläche der Leiterplatte 10 angebracht werden, in der eine Öffnung über dem Leiterelement 14 vorhanden ist.

Siehe 2, nach dem Auftragen der Lötpaste 15 auf einem Leiterpad 14, wird der Lötpaste 15 durch Hitzeeinwirkung aufgeschmolzen; d. h. die Lötpaste wird auf die Schmelztemperatur gebracht um eine flüssige Masse zu bilden. Nachdem die flüssige Masse abgekühlt ist, wird eine Lötperle 17 über dem Leiterpad 14 gebildet. Es muss beachtet werden, dass die Lötperle 17 eine kurvenförmige Außenfläche 19 hat. Die gekrümmte Außenfläche 19 ist durch die Oberflächenspannung, wenn das Lötmaterial aufgeschmolzen wird, bedingt, und die Krümmung nimmt zu, wenn die Menge an Lötmaterial vergrößert wird. Auf diese Weise, um eine Komponente und ein Leiterpad auf einer Leiterplatte zu verbinden, unter Anwendung der herkömmlichen Technik wie hier beschrieben, erfordert das Unterstützen mit Stiften des Lötmaterials auf der Leiterplatte (oder der Komponente) die strikte Einhaltung bestimmter Toleranzen, was den Herstellungsprozess erschwert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung kommt eine Paste zur Anwendung, um die Verknüpfung zwischen elektrisch verknüpften Teilen zu einander herzustellen oder zu Leiterpads auf einer Leiterplatte oder ähnlichen Teilen.

Eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Mischung aus Binderpartikeln und Füllpartikeln, und, wenn erforderlich, Fließmittel. Entsprechend der vorliegenden Erfindung schmelzen die Binderpartikel bei einer niedrigeren Temperatur als die Füllpartikel. Außerdem ist der entsprechende Anteil der Binderpartikel und der Füllpartikel so ausgelegt, dass sich beim Schmelzen der Binderpartikel die Form der aufgetragenen Paste nicht wesentlich verändert, aber dass eine ausreichende Menge vorhanden ist, um die Füllpartikel miteinander zu verkleben, nachdem die Binderpartikel abgekühlt sind, und so eine Struktur zu bilden. Die so gebildete Struktur kann als eine Verknüpfung benutzt werden. Auf diese Weise kann die Paste der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Verknüpfungsstrukturen auf einer Oberfläche, wie zum Beispiel einer Elektrode einer Halbleiterkomponente oder einem Leiterpad auf einer Leiterplatte, zu bilden.

Eine Verknüpfung der vorliegenden Erfindung kann einen großen Bereich abdecken, so zum Beispiel eine Elektrode an einer Halbleiterstromvorrichtung. Ebenfalls kann eine derartige Verknüpfung unabhängig gemacht werden, d. h. sie steht über dem nicht zu verlötenden, benachbartem Bereich, was einen Vorteil darstellt, weil:

1) Die Möglichkeit gegeben ist, dass die Lötfüllung weniger kritisch ist, was bedeutet, dass das Trägermaterial und die Unterstützung mit Stiften weniger wichtig ist, was die Auslegung und die Toleranzen betrifft, wie es dagegen bei der Bildung einer Lötfuge zwischen zwei ebenen Flächenerforderlich ist (wo der Lötbereich durch eine Öffnung in der Lötmaske definiert wird) ermöglicht es die „unabhängige Verknüpfung" der Ausrundungsbildung den Rand der Lötverknüpfung auch zu erfassen.
2) Im Wesentlichen bedeutet die Bildung dicker Verknüpfungen auf der Plattenoberfläche, dass die Oberfläche und der Rand der Platte mit Epoxydharz oder einem anderen geeigneten Passivierungsmittel bedeckt werden können, was vorteilhaft ist, aus den folgenden Gründen: a) Die Passivierung ermöglicht eine Isolierung zwischen den verschiedenen Potenzialen auf der Platte, und ermöglicht dadurch die Anwendung einer höheren Spannung und ausgefallenere Ausführungen. b) Es ist möglich, dass dies zu einer Verringerung der Verfahrensschritte führt, die erforderlich sind, um die Platte in bestimmten Anordnungen (package types) zu schützen. c) Es entsteht eine robustere Vorrichtung. d) Es wir für einen besseren Umweltschutz gesorgt. e) Die kritischen Fertigungstoleranzen werden verringert, und dadurch kann die Vorrichtung leichter gefertigt werden.

Weitere charakteristische Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Erfindung hervor, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 und 2 zeigen eine Technik, die für die Bildung der Lötperlenverknüpfungen gemäß dem Stand der Technik zur Anwendung kommt.
3 zeigt einen Teil des Aufbaus einer Verknüpfung, gebildet durch eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung.
4 und 5 zeigen eine Technik für die Bildung von Verknüpfungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Einheit gemäß dem Stand der Technik.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer modifizierten Einheit für die Verknüpfung gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Einheit, welche eine Verknüpfung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
9 zeigt eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Einheit, welche eine Verknüpfung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
10 zeigt eine Draufsicht einer Halbleiterplatte, welche modifiziert wurde, um Verknüpfungen auf deren Elektroden aufzuweisen.
11 zeigt eine Seitenansicht der in 10 gezeigten Halbleiterplatte betrachtet in der Richtung der Pfeile 11-11.
12 zeigt eine Perspektive einer ersten Variante einer Einheit mit einer Halbleiterplatte mit erfindungsgemäß geformten Verknüpfungen.
13 zeigt eine Perspektive einer zweiten Variante einer Einheit bestehend aus einer Halbleiterplatte mit erfindungsgemäß geformten Verknüpfungen.
14 zeigt eine Querschnittsansicht der in 13 gezeigten Einheit entlang der Linie 14-14, betrachtet in der Richtung der Pfeile.
15 zeigt eine Querschnittsansicht einer Einheit gemäß dem Stand der Technik.
16 zeigt die Draufsicht einer flip-chip Halbleiterplatte mit erfindungsgemäß geformten Verknüpfungen.
17 zeigt eine Halbleiterwaferplatte, welche vorbereitet wurde, um erfindungsgemäße Verknüpfungen aufzuweisen.
18a zeigt eine Querschnittsansicht einer Einheit gemäß dem Stand der Technik in einem an eine Leiterplatte angeschlossenem Zustand.
18B zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Einheit in einem an eine Leiterplatte angeschlossenem Zustand.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine elektrisch leitende Paste gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mischung bestehend aus Binderpartikeln und Füllpartikeln. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Binderpartikel Lötpulver und die Füllpartikel sind überall verteilte leitende Teile, oder vermischt mit dem Lötpulver. Die bevorzugte Ausführungsform schließt außerdem ein Fließmittel für Lötarbeiten ein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist das Verhältnis der Binderpartikel zu den Füllpartikeln so ausgelegt, dass, wenn die Binderpartikel schmelzen, eine ausreichende Menge Bindermaterial vorhanden ist, um die Füllpartikel zu verbinden, d. h. diese zusammen zu „kleben". Ungeachtet dessen, sind die entsprechenden Verhältnisse so ausgelegt, dass sich beim Schmelzen der Binderpartikel die Form der aufgetragenen Paste nicht wesentlich verändert. D. h., die Verknüpfung hat im Wesentlichen die gleiche Form wie die Paste, wenn diese aufgetragen wird.
Die in der Paste der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommenden Füllpartikel sollten vorzugsweise eine kugelförmige Form haben, obwohl auch andere Formen, wie zum Beispiel Würfel oder Parallelepipedon oder ähnliche Formen, zur Anwendung kommen können. Es sollte bei der Anwendung der Erfindung darauf geachtet werden, dass die Form der Partikel nicht perfekt geometrisch sein muss. Das bedeutet, zum Beispiel, dass eine kugelförmige Form wie hier angegeben, nur allgemein kugelähnlich sein sollte, und nicht perfekt kugelförmig, um in der Erfindung zur Anwendung zu kommen. Demnach sollte die Form der Partikel, wie hier beschrieben, nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine perfekte geometrische Form betrachtet werden.
In der vorzugsweisen Ausführungsform, verfügt der Binder über eine hohe Schmelztemperatur. Lötmaterial erstellt aus einer Kombination von 95% Sn und 5% Sb (Gewichtsprozent), oder die Kombination von 95,5% Sn, 3,8% Ag, und 0,7% Cu (Gewichtsprozent) sind Beispiele für die Lötmaterialien, die als Bindermaterialien in einer erfindungsgemäßen Paste geeignet sind.
Ein geeignetes Material für die Bildung des Füllmaterials ist Kupfer. Weitere geeignete Materialien für die Bildung des Füllmaterials sind Nickel und Zinn-Silber.
Unter Bezugnahme auf 3, können die Füllpartikel 16 aus einem Material 5 gebildet und mit einem andern Material 7 beschichtet werden. Zum Beispiel, kugelförmige Kupferpartikel, wenn als leitende Füller verwendet, können mit einer Nickelschicht beschichtet und mit einer Passivierungsschicht aus Zinn oder Silber versehen werden. Geeignete Binder, die mit kugelförmigen Kupferpartikeln zur Anwendung kommen können, sind Zinn-Silber Lötmaterialien, hoch bleihaltige Lötmaterialien oder Zinn-Blei-Lötmaterialien.
Kugelförmige Nickelpartikel, wenn sie als leitende Füller zur Anwendung kommen, können mit einer Passivierungsschicht aus Zinn oder Silber versehen werden. Ein geeigneter Binder für das Schmelzen von kugelförmigen Nickelpartikeln kann eines der oben aufgelisteten Lötmaterialien sein.
Ein geeigneter Binder für die Anwendung mit Zinn-Silber Füllpartikeln könnte Zinn-Wismuth-Lötmaterial sein.
In einer bevorzugten Zusammenstellung, können die Füller kugelförmig oder kugelähnlich sein und können 5–40% des Gesamtgewichtes der Mischung darstellen, und der Binder kann Lötmaterial in Pulverform sein und 50–85% des Gesamtgewichtes der Mischung darstellen. In dieser bevorzugten Zusammenstellung können ca. 10% des Gesamtgewichtes ein Lötfließmittel aus Harz sein, mit einer milden Aktivierung. Vorzugsweise sollten die Füllpartikel um die 15 μm–65 μm liegen und die Partikelgröße der Lötbinder sollte zwischen 25 μm–45 μm liegen.
Ein spezifisches Beispiel einer erfindungsgemäßen Paste besteht aus 31,5% (Gewichtsprozent) silberbeschichteter Nickelpartikeln, 58,5% (Gewichtsprozent) SAC-(Zinn-Silber-Kupfer) oder SA-(Zinn-Silber)-legierungen als Binder. Die SAC-Zusammenstellung kann 95,5% Sn, 3,8% Ag und 0,7% Cu (Gewichtsprozent) sein, während SA-Zusammenstellungen 96 Sn und 4% Ag (Gewichtsprozent) sein sollten. In diesem Beispiel können 10% des Gesamtgewichtes aus Fließmaterial bestehen.
Ein weiteres Beispiel könnte eine hochflüssige Ableitung aus dem vorherigen Beispiel sein mit Antigleit-Eigenschaften. Diese Art von Lötpaste kann sich aus 5% (Gewichtsprozent) aus silberbeschichteten Nickelkugeln, 85% SAC oder SA, und 10% (Gewichtsprozent) Fließmittel umfassen.
Eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft für die Bildung von relativ flachen großen Bereichsverknüpfungen auf Oberflächen, wie zum Beispiel Leiterpads auf einer Trägerfläche oder einer Elektrode auf einer Halbleiterplatte. Ein vorteilhaftes Merkmal einer Paste gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, dass diese Paste, einmal als eine Form gebildet, diese Form im Wesentlichen beibehält, auch nach der Einwirkung von Wärme für das Aufschmelzlöten, d. h. wenn der Binder geschmolzen wird.
Unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5, erfordert die Erstellung einer Verknüpfung entsprechend der vorliegenden Erfindung die Auftragung einer bestimmten Menge von Paste auf eine Oberfläche. Besonders, zum Beispiel, kann eine gewünschte Menge Paste gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Leiterpad 14 auf einer Leiterplatte 10 aufgetragen werden. Die Leiterplatte 10 kann mit einer Lötmaske 12 versehen sein, welche das Leiterpad 14 umgibt. Eine Paste gemäß der vorliegenden Erfindung, welche kugelförmige oder kugelähnliche Partikel 16 und Partikel eines elektrisch leitenden Binders 18 umfasst, wird auf einen Leitungspad 14 aufgetragen und breitet sich über die Lötmaske 12 hinaus aus. Die Paste kann so aufgetragen werden, dass sie ein relativ flaches Oberteil hat, wie in der 4 gezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Auftragung der Paste gemäß der vorliegenden Erfindung unter Anwendung von Stiften oder einer vorgedruckten Methode, jedoch werden auch andere Auftragungsmethoden in der Erfindung in Betracht gezogen.
Nach Auftragen der Paste, wird Hitze angewandt um die Binderpartikel 18 zum Schmelzen zu bringen. Dadurch, wenn Lötmaterial als Binder zur Anwendung kommt, wird Hitze angewandt, bis das Lötmaterial geschmolzen ist, d. h. das Lötmaterial wird auf seine Schmelztemperatur gebracht. Da die Binderpartikel 18 eine viel niedrigere Temperatur haben als die Füllpartikel 16, verbleiben die Füllpartikel in solidem Zustand. Ungeachtet dessen, schmelzen die Binderpartikel 18 und befeuchten die Füllpartikel 16. Wenn die Temperatur unter den Schmelzpunkt der Binderpartikel 18 herabgesetzt wird, werden die Füllpartikel zusammen „geklebt" und bilden dadurch eine integrierte Struktur wie in der 3 und 5 gezeigt.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wurde das Verhältnis der Binderpartikel so gewählt, dass keine ausreichende Flüssigkeit vorhanden ist, um ein Fließen zu verursachen, jedoch ausreichende Flüssigkeit für das Zusammenleimen der Füllpartikel 16 zur Verfügung steht, damit diese eine geeignete integrierte Verknüpfungsstruktur bilden können.
Als vorteilhaft wurde befunden, dass eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung auch nach dem Schmelzen und der anschließenden Erstarrung der Binder die aufgetragene Form im Wesentlichen beibehält. Dementsprechend ist eine Paste gemäß der vorliegenden Erfindung ideal für die Bildung von Verknüpfungen von äußeren Flächen mit einer verminderten Rundung und/oder mit verringerten Gleit-Eigenschaften in heißem Zustand für die elektrische Verbindung mit äußeren Elementen ist, was eine wünschenswerte Eigenschaft für eine Verknüpfungsstruktur ist.
Bezugnehmend auf 6 ist ersichtlich, dass sich eine Einheit nach dem Stand der Technik aus einer ersten Leiterplatte 20, einer zweiten Leiterplatte 22 und einem Halbleiterplatte 24 zusammensetzt, die zwischen den ersten und zweiten Leiterplatten 20, 22 angeordnet und mit den entsprechenden Leiterpads 21 auf jeder Leiterplatte 20, 22 durch die Lötung 26 oder dergleichen elektrisch verbunden ist. Eine Einheit, wie gezeigt in der 6, umfasst ebenfalls eine Verknüpfung 28, die aus einer Kupferstrecke bestehen kann, die die erste und zweite Leiterplatte 20, 22 über die entsprechenden Lötschichten 26 oder dergleichen verbindet. Eine Beschreibung mit mehr Einzelheiten der Einheit entsprechend 6 wird in der veröffentlichten U.S. Patentanmeldung Nr. 2004/0119148A1 gezeigt, abgetreten an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, die hiermit als Bezugsobjekt eingearbeitet wird.
Entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung, kann die Verknüpfung 28 entsprechend der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Unter besonderer Bezugnahme auf 7, kann eine Verknüpfungsstruktur 19 anstelle einer Verknüpfung 28 in der Einheit entsprechend 6 angewandt werden.
Bezugnehmend auf 8, kann in einer alternativen Ausführungsform, eine Verknüpfung 19 für die externe Verbindung zur Anwendung kommen. Insbesondere kann eine Verknüpfung 19 gemäß der Methode der vorliegenden Erfindung gebildet werden, um eine Verknüpfungsoberfläche 21 zu haben. Die Verknüpfungsoberfläche 21 wird frei gelassen, so dass diese für die Verbindung eines äußeren Elementes benutzt werden kann, wie zum Beispiel einen Leiterpad auf einer Leiterplatte. Bitte beachten, dass in dem in 8 gezeigten Beispiel eine erste Halbleiterkomponente 30 und eine zweite Halbleiterkomponente 32 ebenfalls mit den entsprechenden Leiterspads 21 auf der Leiterplatte 20 durch eine Lötschicht 26 verbunden sind. Die Halbleiterkomponenten 30, 32 umfassen ebenfalls die freien Anschlussflächen 31, 33, die vorzugsweise planparallel zu der Anschlussfläche 21 der Verknüpfungsstruktur 19 sind. Ähnlich der Anschlussfläche 21, können die freien Anschlussflächen 31, 33 der Halbleiterkomponenten 30, 32 für die direkte Verbindung zu den Leiterpads der Leiterplatte angepasst werden. Zum Beispiel, können die freien Flächen 31, 33 lötbar gemacht werden.
Die Halbleiterkomponenten 30, 32 können Energie-MOSFETs, Dioden, IGBTs, oder andere Halbleitervorrichtungen sein, wie zum Beispiel eine IC Steuerung, oder dergleichen, und die Leiterplatte 20 kann eine thermisch leitende Leiterplatte sein, wie eine isolierte metallische Trägerfläche (IMS). Es sollte beachtet werden, dass in der in 8 gezeigten Ausführungsform die Isolierung 34 in den Lücken zwischen den Halbleiterkomponenten 30, 32 und den Halbleiterkomponenten und der Verknüpfung 19 gebildet werden kann. Die Isolierung 34 kann sich zum Beispiel aus Polyimiden, BCB, Epoxydharz basierendem Dielektrikum Silikon-Polyestheren, oder Organopolysiloxanen zusammensetzen.
Wenn wir jetzt Bezug nehmen auf 9, sehen wir in einer anderen Ausführungsform, ähnlich 6 und 7, dass eine Einheit eine Verknüpfung 19, gebildet gemäß der vorliegenden Erfindung, auf einer ersten Leiterplatte 20 haben kann, und dass eine zweite Leiterplatte 22 mit einer lötbaren freien Fläche 36 ausgestattet werden kann. Die lötbare freie Fläche 36 kann elektrisch an die Halbleiterkomponenten 30, 32 angeschlossen werden und als die externe Verbindungsfläche für den elektrischen Anschluss der Halbleiterkomponenten 30, 32 zu den externen Elementen, wie zum Beispiel die entsprechenden Leiterpads auf einer Leiterplatte zur Anwendung kommen. Die lötbare freie Fläche 36 kann elektrisch angeschlossen werden an die Halbleiterkomponenten 30, 32 über Vias (nicht gezeigt) oder eine ähnliche Leiterplatte 22 wie herkömmlich bekannt. Vorzugsweise ist die lötbare freie Fläche 36 und die freie Anschlussfläche 21 der Verknüpfungsstruktur 19 planparallel um die Oberflächenmontage einer Einheit gemäß 9 zu erleichtern.
Wenn wir jetzt Bezug nehmen auf die 10 und 11, sehen wir, dass eine Verknüpfung 19, entsprechend der vorliegenden Erfindung, auf der Elektrode einer Halbleitervorrichtung, wie zum Beispiel ein Energie-MOSFET 40, gebildet werden kann. Insbesondere kann zum Beispiel eine Verknüpfung 19 auf einer Quellelektrode 42 gebildet werden, und einer Randelektrode 44 eines Energie-MOSFET 40.
Entsprechend eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, kann eine Vielzahl von MOSFETs 40 in einem Wafer gebildet werden, eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung kann auf den entsprechenden Elektroden der MOSFETs 40 gebildet werden, während diese sich in dem Wafer befinden, um anschließend der Hitzeeinwirkung ausgesetzt zu werden, um eine Verknüpfungsstruktur 19 zu bilden. Anschließend können die Energie-MOSFETs 40 vereinzelt werden, durch zum Beispiel Sägen, oder eine weitere herkömmliche Methode, um individuelle Energie-MOSFETs zu erhalten, wie sie in der 10 und 11 gezeigt werden. Auf diese Weisen können die Verknüpfungsstrukturen 19 auf Wafer-Ebene gebildet werden, vor der Verpackung der Energie-MOSFETs 40.
Unter Bezugnahme auf 12, kann ein Energie-MOSFET 40, entsprechend der vorliegenden Erfindung in einen leitenden Behälter 48 verpackt werden, entsprechend einer alternativen Ausführungsform. Insbesondere kann eine Abflusselektrode 43 in einem Energie-MOSFET 40 elektrisch mit der Innenseite eines Behälters 48 verbunden werden, um einen neue Chip-scale Einheit, ähnlich der Einheit nach dem Stand der Technik, offen gelegt in dem U.S. Patent Nr. 6,624,522, dessen Veröffentlichung als Bezugsmaterial eingearbeitet wird.
In der ersten Variation umfasst MOSFET 40 eine Verknüpfungsstruktur 19' gebildet gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Quellelektrode 42 der MOSFET 40, und Verknüpfungsstruktur 19'' auf der Randelektrode 44 der MOSFET 40 ohne Passivierung. Dementsprechend ist keine Passivierung auf der freien Fläche (Fläche nicht abgedeckt durch Verknüpfungsstrukturen 19', 19'') der Energie-MOSFET 40, und es besteht eine Lücke an den Rändern der Energie-MOSFET 40 und den benachbarten Wänden 49 des Behälters 48, wie in der 12 gezeigt. Es muss beachtet werden, dass MOSFET 40 dünner erstellt werden kann, als die Tiefe des Behälters 48, so dass die Höhe der Verknüpfungen 19', 19'' zugeordnet werden können um die Planparallelität mit den externen Anschlussflächen 51 des Behälters 48 einzuhalten, die zur Anwendung kommen für den elektrischen Anschluss des Behälters 48 an, zum Beispiel, Leiterpads an einer Leiterplatte. Die Option der Durchmesserverringerung der MOSFET 40 ist vorteilhaft, da dadurch eine Verringerung des ON Widerstands ermöglicht wird.
Bezugnehmend auf 13, in einer zweiten Variante, wird eine Passivierungsstruktur 50 über der freien Fläche der MOSFET 40 gebildet, die vorzugsweise ausgedehnt wird um die Lücke zwischen den Rändern der Energie-MOSFET 40 und die benachbarten Wände 49 und Behälter 48 abzudecken. Die Passivierungsschicht 50 wird am besten gebildet aus organischem Silizium-Polymer, wie Siliziumepoxyd oder Siliziumpolyesther, die der Familie der Organopolysiloxane angehören. Die Verwendung dieser Materialien ist vorteilhaft, bedingt durch ihren Widerstand gegen hohe Temperaturen und Feuchtigkeit. Ein bevorzugtes Material ist die Kombination aus Siliziumepoxy, Siliziumpolyesther, Akkrylat, einem thermischen Katalysator und einem UV-Monomer-Teilkatalysator. Eine Passivierung gebildet aus Siliziumepoxies oder Siliziumpolyesther wird bevorzugt bedingt durch den hohen Widerstand gegen Lösungsmittel und andere Chemikalien, und bietet einen hohen Schutz gegen Umwelt und Dielektrikum, bei einem geringen Durchmesser, nur einige Mikrons.
Bezugnehmend auf 14 sollte erkannt werden, dass die Passivierungsstruktur 50 nach der Bildung einen Kriechwertbildungsabstand 52 hat, der dem Abstand der Verknüpfungsstruktur 19' und der dichtesten Wand 49 des Behälters 48 gleichkommt. Verglichen mit einer Einheit nach dem Stand der Technik (siehe 15) ist der Kriechwertbildungsabstand 52 breiter in dieser herkömmlichen Einheit, da der Kriechwertbildungsabstand 52 der Abstand ist zwischen dem Rand der Energie MOSFET und den Elektroden angeordnet an der Plattenoberfläche. Die Erhöhung der Breite des Kriechwertbildungsabstands 52 ermöglicht die Anwendung des Behälters 48 mit Energie-MOSFETs mit einer Spannung höher als 100 V, bei Verwendung eines kleinen Behälters und sogar 300 V oder höhere Energie-MOSFETs in anderen Behälterarten. Außerdem ermöglicht eine Anordnung, wie gezeigt in den 12 und 13 größere Pads auf Niederspannungsvorrichtungen, deren thermische Eigenschaften und ON Widerstand (Rdson) der Einheit verbessert werden, und die Spannungsdichte in den Lötfugen verringert wird, wenn die Einheit eingebaut wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform, werden die Verknüpfungsstrukturen 19' und 19'' in einer Einheit der 12 und 13 gebildet aus einer Paste bestehend aus bleifreiem Lötmaterial als Binder und kugelförmigen oder kugelähnlichen Nickelpartikeln, beschichtet mit Silber als Füllpartikel. Ein bevorzugtes bleifreies Lötmaterial ist eine Legierung zusammengesetzt aus 96% Sn, 4% Ag, 0,7% Cu (Gewichtsprozent). Außerdem haben die kugelförmigen Nickelpartikel in der bevorzugten Ausführungsform einen Nettodurchmesser von 45 Mikrons. Es sollte beachtet werden, dass obwohl die Nickelpartikel eine Kugelform haben, die Silberbeschichtung die Außenfläche unregelmäßig erscheinen lassen kann.
Die Kombination der silberverkleideten Nickelkugeln und des Lötmaterial auf Zinn-Silber-Basis wird bevorzugt aus folgenden Gründen:

1. Die Lötlegierung nimmt zusätzliches Silber aus den silberbeschichteten Nickelpartikeln während des Schmelzvorgangs auf, wodurch die Zusammensetzung der Lötlegierung verändert wird. Diese Veränderung der Zusammensetzung ergibt eine hohe vollkommen flüssige Temperatur des Lötmaterials, was vorteilhaft ist, da es bedeutet, dass das Lötmaterial nicht vollkommen flüssig wird, während des zweiten Lötvorgangs der Verknüpfungsstruktur. Dadurch behält die Verknüpfungsstruktur die Form, nachdem sie an den Leitungspad mit einer Schicht Lötung verbunden wird.
2. Die Nickelpartikel sind sehr hart und können eine wirkungsvolle Schranke gegen die Festigkeitserhöhungen der Schnittstellen bilden. Eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung bildet ein wirkungsvolles Konglomerat und ist deshalb widerstandsfähiger gegen Durchbiegung und Verformungen als das Lötmaterial, d. h. das Bindermaterial. Das heißt es ist stärker als das grundlegende Lötmaterial. Es ist aber auch bruchanfälliger als das grundlegende Lötmaterial und, wenn es über seinen elastischen Bereich hinaus belastet wird, kann es zu kleineren Bruchstellen (failure sites) führen.

Eine Einheit entsprechend der Varianten gezeigt in den 12 und 13, wird zuerst gebildet durch die Bildung der Verknüpfungsstruktur 19', 19'' auf den entsprechenden Elektroden der Energie-MOSFET 40 vor der Montage der Energie-MOSFET auf der inneren Fläche des Behälters 48. Insbesondere wird zuerst eine Pluralität von Energie MOSFET 40 innerhalb eines Wafers gebildet. Anschließend werden die Verknüpfungsstrukturen 19' auf den Quellelektroden 42 der Energie-MOSFETs 40 gebildet und Verknüpfungen 19'' werden auf Randelektroden 44 der Energie-MOSFETS 40 gebildet. Vorzugsweise wird für die Bildung der Verknüpfungsstruktur 19', 19'' eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung mit der Hilfe von Stiften auf die Quellelektrode 42 und die Randelektrode 44 einer jeden MOSFETs 40 aufgetragen. Die Anwendung von Stiften ist eine bekannte Methode bei der Herstellung von bedruckten Schaltkreisen und wird ebenfalls weitgehend bei der Erstellung der Lötperle auf den herkömmlichen flip-chip-Vorrichtungsarten angewandt. Alternativ kann die Paste für die Bildung der Verknüpfungsstrukturen 19' 19'' entsprechend der vorliegenden Erfindung auch unter Anwendung von anderen Methoden aufgetragen werden, die zu der Formgebung während der Auftragung führen kann, wie zum Beispiel Lötgießen oder Formpressen.
Ein Wafer, der entsprechend der vorliegenden Erfindung bearbeitet wurde, bedarf normalerweise keiner Passivierungsschemata, außer den normalerweise auf den Platten angewandten. Ungeachtet dessen, kann der Prozess keine Wafer ausschließen, die mit den normalerweise verfügbaren Passivierungen behandelt wurden, die für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen zur Anwendung kommen.
Nach dem Auftragen der Paste wird der Wafer der Hitzeeinwirkung ausgesetzt um den Binder zu schmelzen. Der Wafer sollte in einen Konvektions-Aufschmelzofen erhitzt werden, wie er für Druckschaltkreise normalerweise zur Anwendung kommt. Der Konvektionsofen wird in einem abgestuften Aufschmelzprofil gefahren, das das Lötmaterial zu der vollkommenen Aufschmelz-Temperatur bringt. Dieser Vorgang kann in einer geschützten Umgebung mit Luft oder Stickstoff durchgeführt werden.
Nach dem Aufschmelzen wird ein Fließmittelrückstand auf dem Wafer verbleiben. Der Fließmittelrückstand wird entfernt mit einer Ultraschallmaschine für Leitertafelreinigung. Die bevorzugte Maschine für das Entfernen von Fließmittelrückständen verwendet ein geeignetes Lösungsmittel, das sich auf einer Seite der Maschine in flüssiger Form befindet und in dampfförmigen Zustand auf der anderen Seite der Maschine. Der Großteil der Fließmittelreste wird mit der Flüssigkeit beseitigt, und die Abschließende Reinigung erfolgt in der Dampfphase. Dieses Vorgehen stellt sicher, dass der Wafer nur sehr wenig Verunreinigungen zurückhält. Die 17 zeigt einen Wafer 53 in dem Metallplatten vorbereitet sind, einschließlich die Verknüpfungsstrukturen 19', 19'' entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Eine Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ausgelegt um im Wesentlichen die Form der Auftragung beizubehalten, auch nachdem der Binder geschmolzen wurde. Demnach, zum Beispiel, wenn die Öffnung des Instrumentes für die Auftragung der Paste einen Würfel mit einer bestimmten Höhe bildet, behält die Verknüpfungsstruktur die nach dem Aufschmelzen gebildet wird, im Wesentlichen die gleiche Form. Es sollte daher beachtet werden, dass unvermeidbar einige Veränderungen an der Form der Binder nach der Schmelze auftreten werden. Die Veränderung der Form wird jedoch nicht die Leistung der Verknüpfungsstruktur beeinträchtigen.
Nachdem die Energie-MOSFETs 40 in dem Wafer die Verknüpfung der 19', 19'' auf der entsprechenden Elektrode gebildet haben, sollte der Wafer getrennt werden, unter Anwendung einer verfügbaren Methode zum Trennen, zum Beispiel dem Sägen mit Standard Widia Sägeblättern oder Lasertrennung. Diese Trennung resultiert in individuellen Energie MOSFETs.
Nachdem die Energie-MOSFETs 40 vereinzelt wurden, kann jeder elektrisch angeschlossen werden, an der inneren Fläche des entsprechenden Behälters 48 mit einem leitenden Klebstoff, wie silbergefüllter Epoxy oder Lötmaterial, um eine Einheit zu bilden. Um diesen Schritt durchzuführen, kann jeder einzelne Energie-MOSFET von einer automatischen Vorrichtung aufgenommen und im Inneren der entsprechenden Behälter 48 eingesetzt werden. Das leitende Klebemittel, z. B. silbergefüllter Epoxy wie oben, kann in jedem Behälter aufgetragen werden, bevor der Energie-MOSFET 40 eingesetzt wird. Nach dem Einsetzen eines MOSFETS 40 in einem Behälter 48 wird ein Erhärtungsschritt vorgenommen, um den leitenden Epoxy zu erhärten.
Es sollte beachtet werden, dass eventuell eine Modifizierung der Spitzen einer herkömmlichen Aufnahme und Aufsetzmaschine erforderlich sein kann, um die Verknüpfungen 19', 19'' zu trennen. Außer den modifizierten Spitzen der Greifmaschine, kann dieser Schritt entsprechend der herkömmlichen Techniken ausgeführt werden.
Es sollte beachtet werden, dass während Silberfüllungen in Epoxy bevorzugt werden, andere Materialien, wie zum Beispiel weiches Lötmaterial oder neues leitendes Material, basierend auf Kohle und Graphit ebenso zur Anwendung kommen können, ohne eine Abweichung von der Erfindung darzustellen. Außerdem können elektrisch isolierende Platten-angehängte Materialien wie Epoxy oder Polyimide auch benutzt werden, wenn keine elektrische Verbindung gewünscht wird. Zum Beispiel, wenn ein Energie IC in einem Behälter angeordnet wird, allein oder mit einer Energievorrichtung, wenn ein seitlicher Energie IC oder eine flip-chip-Energievorrichtung zur Anwendung kommt, oder wenn Mehrfach-Vorrichtungen in einem gemeinsamen Behälter zur Anwendung kommen, kann ein Isolierungsmaterial für Leiterplatten benutzt werden, um eine oder mehr Vorrichtungen in dem Behälter zu isolieren, während immer noch die Vorteile aus den thermischen Eigenschaften genutzt werden.
Wie bekannt, ist der Zweck eines Behälters 48 die dritte Verbindung zu bilden, die erforderlich ist für den Strom durch Energie-MOSFET 40. Dieser Anschluss wird allgemein erforderlich in dieser Art von Vorrichtungen um einen guten Pfad sowohl für die thermische und elektrische Leitung zu verschaffen. Normalerweise ist das bevorzugte Material für Behälter 48 Kupfer, aber andere Metalle können ebenfalls in Betracht gezogen werden. Zusätzlich zu Metallen, Metallmatrizen oder Zusammensetzungen, können ebenso Materialien wie Kohle oder Graphit für den Anschluss zur Anwendung kommen. Die Art und Funktion des Behälters 48 kann sich ebenfalls von Anwendung zu Anwendung unterscheiden.
Entsprechend eines Aspektes der vorliegenden Erfindung, schließt der Behälter 48 eine Schicht Gold als Endbearbeitung ein. Dies stellt eine Verbesserungen gegenüber vorherigen Einheiten dar, da diese mit einer Silberschicht versehen wurden. Es wurde entdeckt, dass bedingt durch eine ionische Migration das Silber auf dem Behälter eine Dendritbildung zwischen dem Behälter und dem enthaltenen Halbleiter fördert, wodurch beide beschränkt werden und die Einheit nicht betriebsfähig ist. Durch die Endbearbeitung mit Gold wird dieses Problem vermieden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Goldschicht 0,05–0,2 μm dick sein und kann durch Eintauchen des Behälters aufgetragen werden.
Es sollte beachtet werden, dass eine Einheit gemäß 12 gebildet wird, nachdem der leitende Epoxy sich gehärtet hat. Ungeachtet dessen, für die Bildung der Einheit entsprechend der Variante gezeigt in der 13, wird das Material für die Bildung der Passivierungsschicht 50 aufgetragen auf freiliegenden Teilen des MOSFET 40, durch Ein-Nadel-Verabreichung, Mehrfach-Nadel-Verabreichung oder Düsenauftragungstechnologie, was eine genauere und flexiblere Methode darstellt. Nach der Auftragung der Passivierungsschicht, wird ein Verhärtungsschritt durchgeführt für die Bildung der Passivierung 50.
Es sollte beachtet werden, dass es nicht erforderlich ist, dass die Passivierung 50 an den Wänden 49 des Behälters 48 endet. Es ist besser, wenn die Passivierung sich über die Wände 48 erstreckt, insbesondere, wenn Düsenauftragungstechnologie zur Anwendung kommt um die Passivierung 50 aufzutragen. Die Vergrößerung der Passivierung 50 über die Wände 49 des Behälters 48 hinaus, erweitert den Kriechbildungsabstand.
Zusammenfassend wird der Herstellungsprozess einer Einheit gezeigt auf den 12 und 13 und umfasst die folgende Reihenfolge der Schritte:

Passivierungs-Wafer mit Organopolysiloxane, oder einer anderen geeigneten Passivierung.
Druckwafer mit Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Abschmelzen der Paste auf dem Wafer.
Reinigung der Fließmittelrückstände.
Würfel Wafer.
Platten in dem Inneren des Behälters befestigen.
Den Klebstoff aushärten lassen um die Metallplatten anzubringen.
Auftrag des Passivierungsmaterials (zweite Variante) (Rand der Platten, Lücke zwischen den Metallplatten und Behälter, Rand des Behälters).
Aushärten des Passivierungsmaterials (zweite Variante).
Alternativ, kann der leitende Klebstoff für die Haftung der Metallplatte ein Lötmaterial sein. Sollte dies zutreffen, kann der Vorgang einen Reinigungsschritt umfassen, nach dem Abschmelzen des Lötmaterial.
Folgendes kann eine weitere Alternative für die Herstellung einer Einheit entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellen.
Passivierungs-Wafer mit Organopolysiloxane, oder einer anderen geeigneten Passivierung.
Würfel Wafer.
Metallplatten im Inneren des Behälters mit einem leitenden Klebstoff befestigen.
Aushärten des Klebstoffs zur Metallplattenbefestigung.
Auftragen der Paste auf der Oberfläche der Elektroden.
Abschmelzen der Paste auf den Elektroden.
Reinigung der Fließmittelrückstände.
Auftragen des Organopolysiloxane-Materials (Rand der Metallplatten, Lücke zwischen den Metallplatten und dem Behälter, Rand des Behälters).
Aushärten der Passivierung.

Alternativ, kann der leitende Klebstoff für die Haftung der Metallplatte an den Behälter ein Lötmaterial sein. In diesem Fall, ist jedoch kein besonderer Reinigungsvorgang für die Fließmittelrückstände erforderlich, da sowohl das Lötmaterial wie auch die Paste entsprechend der vorliegenden Erfindung, zusammen in dem gleichen Schritt geschmolzen werden.
Eine Einheit entsprechend der Variante gezeigt in 13 ist robuster als die Einheit nach dem Stand der Technik (siehe 15) bedingt durch mindestens einen teilweise zurückgesetzten Würfel, der dick beschichtet wird mit einer Passivierungsschicht, die hoch widerstandsfähig ist, sowohl gegen Chemikalien und mechanische Beschädigungen. Außerdem ist eine relative dicke Verknüpfung, aus der erfindungsgemäßen Paste gebildet, ebenfalls ein Schutz der Verbindungsflächen der Metallplatten, d. h. der Randelektroden und der Quellelektroden.
Ebenso sorgt eine erhöhte Lötmaterialkontakthöhe und die Kombination der verwandten Materialien bei der Bildung der Verknüpfungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung und der zweite Lötprozess für eine Verbesserung der thermischen Zyklen.
Außerdem ermöglicht der Fertigungsprozess der Einheit entsprechend der Variante gezeigt in 12 und 13 die Verwendung von diversen Fertigungsmaterialien im Vergleich zu dem früheren Stand der Technik, was bedeutet, dass es nun möglich ist, leicht eine Vorrichtung unter Anwendung eines Behälters 48 herzustellen, wie hier gezeigt, und wie es im Stand der Technik war, der kein bloßgelegtes Silber aufweist. Das heißt, die Passivierung 50 kann das Silber abdecken und damit das Silber in der Einheit versiegeln. Außerdem, wenn Lötmaterial als das aufgebrachte Material verwendet wird, anstelle von Silber-Epoxy, kann das Silber effektiv entfernt werden.
Darüber hinaus, dadurch dass dünnere Metallplatten und größere Kontaktflächen vorhanden sind, wird der ON Widerstand und die thermische Leistung, gegenüber der bisherigen Technik, verbessert.
Außerdem muss die Dicke nicht mit der Tiefe des Behälters 48 übereinstimmen. Dementsprechend, kann eine Metallplatte, die eine unterschiedliche Dicke zu der Tiefe des Behälters 48 aufweist, in dem gleichen Behälter untergebracht werden, wie die in dem Stand der Technik angewandten, wenn eine Verknüpfung entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, um alle zusammenhängenden Endteile in die Planparallelität zu bringen.
Ebenso kann eine Einheit nach der Variante, gezeigt in 13, größere Abstände zwischen den Kontakten und den Bereichen der verschiedenen Potenzialen schaffen, wodurch eine höhere Spannung zulässig ist, gegenüber dem Stand der Technik.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich aus dem größeren Bereich der Metallplatten, der jetzt für den Anschluss der Kontakte genutzt werden kann, d. h. die Randelektroden und die Quellelektroden, die jetzt näher an den Rand verschoben werden können, als es mit dem Stand der Technik möglich war. Daraus resultierend kann ein niedriger ON Widerstand erreicht werden, da eine Verringerung des Verbreitungswiderstands der oberen Metalle gegeben ist. Wichtiger noch ist, dass die Grenzwerte der Größen, vorgegeben durch die Ergebnisse der Stromdichte in den Lotfugen, in günstiger Weise verschoben werden können.
In einer alternativen Ausführungsform, kann die Bildung der Verknüpfungsstruktur 19 aufgebracht werden auf die Elektrode der flip-chip Art MOSFET 41, die die Abflusselektrode 46 beinhaltet, ebenso wie die Randelektrode 44 und die Quellelektrode 42 auf der gleichen Fläche. Ein Beispiel für diese Art von Vorrichtungen zeigt die 16. Es sollte beachtet werden, dass günstiger weise eine flip-chip Art der Energie-MOSFET 41 ebenfalls auf der Wafer-Ebene hergestellt werden kann, um anschließend und vor der Verpackung vereinzelt zu werden.
Unter Bezugnahme auf die 18A–B, in einer Einheit entsprechend dem Stand der Technik, wurde die Verknüpfungsstruktur zwischen einer Elektrode der Metallplatten und dem Leiterpad auf einer Leiterplatte durch das Lötmaterial 57 (18A) erstellt. Dadurch musste die Metallplatte der Tiefe des Behälters 48 angepasst werden, um planparallel mit der Anschlussfläche 51 zu sein. Daraus resultierend, muss die Dicke der Metallplatten begrenzt werden, durch die Tiefe des Behälters 48. Andererseits, wenn eine Verknüpfungsstruktur 19', 19'' entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, (18B) stellt die Tiefe des Behälters 48 keine Begrenzung mehr dar. Deswegen können in einer Einheit nach der vorliegenden Erfindung dünnere Metallplatten zur Anwendung kommen. Diese Merkmale machen es möglich, dünne Metallplatten, wie IGBT Metallplatten, mit Behältern 48 nach dem Stand der Technik anzuwenden. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass bei der Anwendung von Verknüpfungsstrukturen 19', 19'' ein größerer Abstand zwischen den Metallplatten und der Leiterplatte geschaffen wird. Zum Beispiel ist es möglich, den Abstand von 100 Mikrons (Lötmasse 57 entsprechend dem Stand der Technik) auf 200 Mikron zu modifizieren. Es wurde entdeckt, dass diese Vergrößerung den Ermüdungswiderstand der Einheit verbessert, im Vergleich zu den Einheiten entsprechend dem Stand der Technik.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Verknüpfungsstruktur 19', 19'' ersetzt werden durch eine Verknüpfungsstruktur, gebildet aus Lötmaterial, das sich über die Passivierung 50 hinaus erstreckt, und somit den Vorteil genießt, eine Passivierung 50 zu besitzen, wie hier beschrieben. Die verwendete Lötlegierung kann sich aus einer Zinn-Silber Legierung zusammensetzen (zum Beispiel 95,5% Sn, 3,8% Ag, 0,7% Cu (Gewichtsprozent)), Zinn-Silber Legierung (96%Sn, 4% Ag (Gewichtsprozent), oder 90% Sn, 10% Ag (Gewichtsprozent)), oder einer hoch bleihaltigen Lotmateriallegierung (95% Pb, 5% Sn (nach Gewicht).
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit bestimmten Gestaltungen derselben beschrieben wurde, können sich viele Varianten und Modifizierungen und weitere Anwendungen für einen Fachmann ergeben. Es wird deshalb vorgezogen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die vorliegende spezifische Veröffentlichung beschränkt wird, sondern nur durch die beigefügten Ansprüche.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Paste für die Bildung einer Verknüpfungsstruktur enthaltend eine Mischung von Binderteilen (18), Füllerteilen (16) und Fließmitteln. Die Binderteile schmelzen bei einer niedrigeren Temperatur als die der Füllerteile, und das Verhältnis der Binderteile und der Füllerteile wurde so gewählt, dass, wenn Hitze angewandt wird, um die Binderpartikel zu schmelzen, die Form der aufgetragenen Paste wesentlich erhalten bleibt und es auf diese Weise ermöglicht, die Paste für die Bildung einer Verknüpfungsstruktur zu verwenden.

Claims

Eine leitende Paste enthaltend: elektrisch leitende Binderpartikel und eine Vielzahl von Füllpartikeln, gemischt mit den genannten Binderpartikeln.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Binderpartikel Lötmaterial umfassen.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 2, wobei das genannte Lötmaterial Zinn-Silber enthält.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 3, wobei das genannte Zinn-Silber-Lötmaterial eine Zusammensetzung bestehend im wesentlichen aus 95.5% Sn, 3.8% Silber, und 0.7% Cu (Gewichtsprozent) ist.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 2, wobei das genannte Lötmaterial eine Zusammensetzung bestehend im wesentlichen aus 95% Sn und 5% Sb (Gewichtsprozent) ist.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 2, wobei das genannte Lötmaterial ein Lötmaterial mit hohem Bleigehalt ist.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 2, wobei das genannte Lötmaterial ein Zinn-Blei Lötmaterial ist.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Füllpartikel kugelförmig sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Füllpartikel würfelförmig sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Füllpartikel Parallelepipede sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Füllpartikel Kupfer enthalten.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 11, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Nickelschranke beschichtet sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 12, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Zinn versehen sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 12, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Silber versehen sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Füllpartikel Nickel enthalten.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 15, wobei die genannten Füllpartikel kugelförmig sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 15, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Zinn versehen sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 15, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Silber versehen sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Füllpartikel Zinn-Silber enthalten.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 19, wobei die genannten Füllpartikel kugelförmig sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 19, wobei die genannten Binderpartikel Zinn-Bismuth umfassen.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten elektrisch leitenden Binderpartikel 50–85% des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung umfassen und die genannten Füllpartikel 5–40% des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung umfassen.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 22, wobei zusätzlich ein Fließmittel enthalten ist, und dieses Fließmittel den übrigen Teil des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung umfasst.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 23, wobei das genannte Fließmittel 10% des Gesamtgewichtes der Zusammenstellung umfasst.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 22, wobei die genannten Binderpartikel eine Größe von 15μm–50μm aufweisen.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 22, wobei die genannten Füllpartikel eine Größe von 15μm–65μm aufweisen.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei die genannten elektrisch leitenden Binderpartikel eine niedrigere Schmelztemperatur haben als die genannten Füllpartikel.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 1, wobei ein Anteil der genannten elektrisch leitenden Binderpartikel in Bezug auf einen Anteil der genannten Füllpartikel ein solcher ist, dass die genannten leitenden Binderpartikel während des Schmelzens nicht zerfließen, wenn sie geschmolzen werden, jedoch ausreichend ist, um die genannten Füllpartikel untereinander zu verbinden.
Ein Verfahren zur Bildung einer Verknüpfungsstruktur auf einer Oberfläche, umfassend: Auftragen einer Verknüpfungspaste auf eine Oberfläche, wobei die genannte Verknüpfungspaste leitende Binderpartikel und leitende Füllpartikel enthält; Schmelzen der genannten Binderpartikel; und Abkühlen der genannten Binderpartikel, um die genannten Füllpartikel miteinander zu verkleben.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die Paste durch Nadelverteiler aufgetragen wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannten Binderpartikel Lötmaterial enthalten.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei das genannte Lötmaterial Zinn-Silber enthält.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei das genannte Zinn-Silber-Lötmaterial eine Zusammensetzung ist, die im wesentlichen 95.5% Sn, 3.8% Silber, und 0.7% Cu (Gewichtsprozent) enthält.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei das genannte Lötmaterial eine Zusammensetzung ist, die im wesentlichen 95% Sn und 5% Sb (Gewichtsprozent) enthält.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei das genannte Lötmaterial ein Lötmaterial mit hohem Bleianteil ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei das genannte Lötmaterial ein Zinn-Blei Lötmaterial ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannten Füllpartikel kugelförmig sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannten Füllerpartikel würfelförmig sind.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 29, in der die genannten Füllpartikel Parallelepipede sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannten Füllpartikel Kupfer enthalten.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 40, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Nickelschranke beschichtet sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 41, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Zinn versehen sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 41, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Silber versehen sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannten Füllpartikel Nickel enthalten.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 44, wobei die genannten Füllpartikel kugelförmig sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 44, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Zinn versehen sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 44, wobei die genannten Füllpartikel mit einer Passivierung aus Silber versehen sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannten Füllpartikel Zinn-Silber enthalten.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 48, wobei die genannten Füllpartikel kugelförmig sind.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 48, wobei die genannten Binderpartikel Zinn-Bismuth enthalten.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannten elektrisch leitenden Binderpartikel 50–85% des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung umfassen und die genannten Füllpartikel 5–40% des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung umfassen.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 51, wobei darüber hinaus ein Fließmittel enthalten ist, und dieses Fließmittel den übrigen Teil des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung umfasst.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 52, wobei das genannte Fließmittel 10% des Gesamtgewichtes der Zusammensetzung umfasst.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 51, wobei die genannten Binderpartikel eine Größe von 15μm–50μm haben.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 51, wobei die genannten Füllpartikel eine Größe von 15μm–65μm umfassen.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 29, wobei die genannten elektrisch leitenden Binderpartikel eine niedrigere Schmelztemperatur haben als die genannten Füllpartikel.
Eine leitende Paste gemäß Anspruch 29, wobei ein Anteil der genannten elektrisch leitenden Binderpartikel in Bezug auf einen Anteil der genannten Füllpartikeln ein solcher ist, dass die genannten leitenden Binderpartikel während des Schmelzens nicht zerfließen, wenn sie geschmolzen werden, jedoch ausreichend ist, um die genannten Füllpartikel untereinander zu verbinden.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die genannte Paste durch Schablonen-Druck aufgetragen wird.