JP2020092257A - 基板アダプタの製造方法および電子部品に接続するための基板アダプタ - Google Patents

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Abstract

【課題】従来技術の短所を克服する、基板アダプタを製造するための改良された方法および基板アダプタを提供すること。【解決手段】本発明に係る、電子部品との接続のための基板アダプタ(1)の製造方法は、少なくとも1つの予定破断箇所を有する少なくとも1つの接触材料層(5)を、キャリア(9)の少なくとも一方の側面と基板(3)の表面との間に配置するステップと、キャリア(9)と基板(3)とを接触材料層(5)に接合するステップと、を含む。また、本発明は、上記製造方法によって製造された、電子部品との接続のための基板アダプタ(1)に係る。【選択図】図2d

Description

本発明は、基板アダプタの製造方法に関する。さらに、本発明は、電子部品に接続するための基板アダプタに関する。
基板アダプタは、従来技術から知られており、パワーエレクトロニクスに使用されている。基板アダプタは、通常、例えば、焼結層または接着層である多孔質層または脆弱な層の形態で接触材料を含む複合材料として形成される。この多孔質または焼結可能な層は、従来技術から知られているように、まず基板またはキャリア、例えばキャリアシート(Traegerfolie)上に提供され、これらの層が結合して層複合体を形成する。特許文献1では、例えば、多孔質または焼結可能な層とハンダ層とを含むキャリアシートと層アセンブリとからなる層複合体が記載されている。多孔質層または焼結可能な層を電子部品または電子応用部品に取り付けることができ、異なる電子部品間の接続を改善することができる。このような方法では、層アセンブリがキャリアシートから取り外され、多孔質または焼結可能な層が電子部品上に提供される。
さらに、特許文献2は、印刷された金属接続構造を有する多孔質または焼結可能な層を備えた、電子部品の接触手段を記載している。
独国特許出願公開第102011083926号明細書 独国特許出願公開第102009018541号明細書
しかしながら、従来技術から知られている分離は、多孔質または焼結可能な層を剥離する際に層内に制御されていない破断が存在し得るという欠点を有する。さらに、制御されていない破断は、不良品が発生し、または不良部品の処理が継続されるため、生産される製品の歩留まりと品質に悪影響を及ぼす。
従って、本発明の課題は、従来技術の短所を克服する、基板アダプタの製造のための改良された方法、および基板アダプタを提供することにある。特に、接触材料層の破損を防ぐことは、部品の剥離が同じ品質で再現可能となり、それによって、堅牢な組み立てプロセスと高い歩留まりとを達成できる。
この課題は、特許請求項1の主題に従った基板アダプタの製造方法によって、本発明に従って解決される。
本発明による、電子部品との接続のための基板アダプタを製造する方法は、以下のステップ、少なくとも1つの予定破断箇所(Sollbruchstelle)を有する少なくとも1つの接触材料層を、キャリアの少なくとも一方の側面と基板の表面との間に配置するステップと、キャリアと基板とを接触材料層に接合するステップと、を含む。
基板は、金属板または金属ストリップ片、特に銅板または銅ストリップ片であってもよい。銅板はまた、銅合金材料からなる板であり得る。銅ストリップ片は、銅合金材料からなるストリップ片であってもよい。また、基板がリードフレームまたはDCB基板またはPCB基板であることも可能である。好ましくは、金属板または金属ストリップ片、特に銅板または銅ストリップ片は、あらかじめパターニングされていない。使用する基板において、単に、側部エッジの、長さの短縮および/またはパターニングが行われてもよい。
基板は、少なくとも一方の側面において、特に、金(Au)またはニッケル金(NiAu)または銀(Ag)またはニッケル銀(NiAg)またはニッケルパラジウム金(NiPdAu)を含む材料によって被覆され得、特に電気めっきされ得る。また、材料が、基板の少なくとも一方の側面において化学的に堆積されてもよい。好ましくは、基板は、特に上記材料によって、少なくとも、後に接触する必要がある側面において被覆される。さらには、基板の両面が、例えば上記材料によって被覆されることも考えられる。
接着材料層は、焼結ペースト、特に、銀含有焼結ペースト、または、はんだ、または導電性接着剤、または接着フィルムであり得、電子部品と基板の実際の接合に役立つ。
キャリアは、例えば、キャリアシート、特に接着力の低いキャリアシートであってもよい。さらに、ウエハフレームをUVテープで覆い、キャリアを作ることができる。接触材料層を有する基板は、このUVテープに接着することができる。あるいは、接触材料層をキャリアに塗布することもでき、基板は、接触材料層上に配置することができる。キャリアは、基板アダプタを第1の製造現場から別の製造現場へ、または第1の製造装置から別の製造装置への輸送に役立つ。
本発明によれば、接触材料層は、少なくとも1つの予定破断箇所を有する。この関連において、接触材料層の内部の領域、あるいは接触材料層における領域が、「予定破断箇所」として理解される。その領域は、過負荷が発生した場合に、ターゲットとされ、予測可能に機能しなくなり、それによって、接触材料層が、予定破断箇所に沿って分離されるように制御される。この予定破断箇所は、接触材料層の表面に、または表面の一部に存在することができ、また、基板の表面に対して特に平行に広がっている。
予定破断箇所は、例えば、接触材料層の表面における材料空所(Materialaussparung)から、または、接触材料層への提供から、例えば物理気相成長(PVD)法によって製造された分離層の、特に平面的な提供から形成され得る。
本発明により、キャリアからの剥離時に接触材料層内の制御されていない破断を大幅に低減または防止することが初めて可能であった。それによって、不良品が発生せず、または不良部品の処理が継続されないため、生産される製品の歩留まりと品質を有利に増加させることができる。
一例では、接触材料層を配置するステップは、予定破断箇所を形成するために、接触材料層内に好ましくは多数の材料空所を有する接触材料層を配置することを含み、特に、材料空所は、接触材料層の表面上に配置され、および/または、キャリアに面している。
材料空所は、接触材料層内の領域によって形成され得るが、その領域は、基板に対して実質的に平行であり、その平面的広がり内において、50%未満の接触材料が配置されている。さらに、材料空所を有する領域が、接触材料層のキャリアに面した表面に形成されてもよく、その結果、キャリアが接触材料層によって完全に覆われなくてもよい。
一例では、接触材料層を配置するステップは、接触材料層を、少なくとも部分的に(bereichsweise)、三次元構造の形状で、特に、ピラミッド状の、球状の、立方体形の、トーラス状の、円筒形の、および/または、円錐形の、構造の形状で配置することを含み、材料空所が、好ましくは、複数の材料空所が、隣接する三次元構造の間において、少なくとも1つの空間から形成される。
例えば、接触材料層の第1の部分は、実質的に平坦な層の形状で提供することができ、接触材料層の第2の部分は、上述した三次元構造の形状でこの平坦な層上に配置することができる。
一例では、接触材料層を配置するステップは、三次元構造を、第1の延長軸(Ausdehnungsachse)に沿って、好ましくは第1の延長軸および第2の延長軸に沿って配置すること、特に等間隔において配置することを含み、特に、第1および第2の延長軸は、互いに実質的に90°の角度を成して配置されている。
好ましくは、三次元構造は、接触材料層の表面上に均等に分布し、それによって、キャリアからの接触材料層の均一かつ制御された剥離を可能にする。
別の例では、接触材料層を配置するステップは、接触材料層を、印刷によって、特に、スクリーン印刷、スプレー、および/または、ドクターブレード塗布(Rakeln)によって、キャリア上に配置すること、および/または、接触材料層を、エンボスによって、特に、スタンプおよび/またはプロファイルローラー(Profilwalze)を用いたエンボスによって、キャリア上に配置することを含む。
この例では、接触材料の実質的に均一な層を、まず、キャリアまたは基板上に印刷し、次に、予定破断箇所の実現のために、三次元構造を層上に印刷することができ、またはプロフィールローラーによって層内に形成することができる。
接触材料層は、好ましくは、キャリア上のまたは基板上の全面に、またはほぼ全面に提供される。例えば、接触材料層を提供するための少なくとも1つの基板を、印刷ネスト(Drucknest)内に配置することができる。複数の基板が印刷ネストに配置されてもよい。さらに、接触材料層の形成のための接触材料が噴霧法によって提供されてもよい。しかも、提供は、ドクターブレード法であってもよい。
一例では、キャリアは、少なくとも1つの接着層、特に、実質的に一定の接着力を有し、キャリアの表面上を覆う接着層を含む。
有利には、予定破断箇所の三次元構造は、特に、キャリアに確実に接続することができ、それによって、異なる製造場所間のアセンブリの輸送中に位置ずれしない。さらに有利には、接着層は、キャリアからの接触材料層の制御された剥離を支援する。
別の例では、接触材料層は、接着剤、はんだ、および/または焼結材料を含み、特に好ましくは、銀、銀合金、銅、および/または、銅合金を含む焼結ペーストおよび/または焼結シートを含む。
一例では、方法は、特に、グリップ(Greif)装置または吸引装置を用いて、実質的に接触材料層とキャリアとの間の予定破断箇所に沿って、基板を剥離するステップを含む。
提供された接触材料層と共に基板のキャリアからの剥離は、ノズルの助けを借りて行うことができる。ピック・アンド・プレイスプロセスの一環として、基板は、提供された接触材料層と共に、予定破断箇所に沿ってキャリアから剥離され、電子部品上に提供される。これは、1つのステップで行うことができる。すなわち、キャリアからの剥離後に、基板を電子部品上に直ちに置くことができる。さらには、キャリアからの剥離と、電子部品上への接触材料層を伴う基板の載置は、2つの別々のステップで行われてもよく、そのため、2つの異なるノズルによって行われてもよい。
電子部品は、半導体またはDCB基板またはPCB基板であり得る。電子部品と基板アセンブリとの接続は、例えば、焼結、および/または、圧出(Verpressen)、および/または、はんだ付け、および/または、接着によって行うことができる。言い換えれば、基板アセンブリは、電子部品と共に、焼結されたり、押されたり、はんだ付けされたり、接着されたりする。好ましくは、基板アセンブリは電子部品と共に焼結される。
別の例では、方法は、キャリアと基板とを接触材料層に接合するステップの後において、接触材料層に接合された基板とキャリアとを別々にするステップであって、接触材料層に接合された基板を剥離するステップの前において、鋸引き、切断、パンチング、および/または、エッチングによって、接触材料層の一部に接合された、基板の少なくとも2つの成形部品に、特に多数の成形部品に、特に細分するステップを含む。
キャリアと、接触材料層を有する基板とを接合するステップの後に、基板を引き離すことができる。
さらに、複数の基板アセンブルが、より大きな基板アセンブルから個別化することによって製造され得る。また、基板のパターニングは、例えば、接続される部品の形状に基板または基板アセンブルを適応させるために、可能である。
好ましくは、側部エッジ(seitlichen Rand)の切り取り、および/または基板のパターニング、および/または基板の分離は、レーザーによって行われる。レーザー切断法を使用して、非常に小さい部品を加工することができる。さらに、非常に鋭いエッジを、レーザー切断法を使用して生成することができる。
側部エッジの切り取り、および/または、基板のパターニング、および/または、基板の分離の場合に、特に、基板がキャリアに接続された状態において、少なくとも部分的に、接触材料層は切り取られ、および/または、パターニングされ、および/または、分離され得る。
一例では、基板は、金属成分を含み、好ましくは金属シート(Metallfolie)、さらに好ましくは銅シートを含む。
本発明はまた、電子部品との接続のための基板アダプタを提案する。基板アダプタは、キャリアと、基板と、接触材料層と、を備え、接触材料層は、キャリアの少なくとも一方の側面と基板の表面との間に配置されており、接触材料層は、少なくとも1つの予定破断箇所を有し、キャリアおよび基板は、接触材料層に接合されている。
一例では、接触材料層は、予定破断箇所を形成するために、接触材料層に少なくとも1つの材料空所を有し、好ましくは多数の材料空所を有し、特に、材料空所は接触材料層の表面上に配置され、および/または、キャリアに面している。
別の例では、接触材料層は、少なくとも部分的に、三次元構造の形状で、特に、ピラミッド状の、球状の、立方体形の、トーラス状の、円筒形の、および/または、円錐構造の形状で配置され、材料空所が、好ましくは、複数の材料空所が、隣接する三次元構造の間において、少なくとも1つの空間から形成されている。
一例では、三次元構造は、特に等間隔において配置され、第1の延長軸に沿って、好ましくは第1の延長軸および第2の延長軸に沿って配置されており、特に、第1および第2の延長軸は、互いに実質的に90°の角度を成して配置されている。
別の例では、キャリアは、少なくとも1つの接着層、特に、実質的に一定の接着力を有し、キャリアの表面上を覆う接着層を含み、接触材料層は、接着剤、はんだ、および/または、焼結材料を含み、特に好ましくは、銀、銀合金、銅、および/または、銅合金を含む焼結ペーストおよび/または焼結シートを含む。
本発明のさらなる特徴および利点は、本発明の好ましい実施形態が図面に基づいて説明される以下の記載から明らかにされる。
従来技術から知られている基板アダプタの概略図である。 従来技術から知られている基板アダプタの概略図である。 従来技術から知られている基板アダプタの概略図である。 従来技術から知られている基板アダプタの概略図である。 本発明の実施形態による基板アダプタの概略図である。 本発明の実施形態による基板アダプタの概略図である 本発明の実施形態による基板アダプタの概略図である 本発明の実施形態による基板アダプタの概略図である 本発明の実施形態による三次元構造の等角投影図である。 本発明の実施形態による三次元構造の等角投影図である。 本発明の実施形態による三次元構造の等角投影図である。
以下において、同一部品および同一同動作部品について同じ参照番号が使用される。
図1a−1dは、従来技術から知られている基板アダプタ101の概略断面図を示す。図1aに示されるように、基板アダプタ101は、キャリア109の側面と基板103の表面との間に配置された接触材料層105を含む。図1a−1dに示す基板アダプタ101は、さらに、キャリア109と接触材料層105との間において、キャリア109上に配置された接着層107を有する。
図1aはまた、ピック・アンド・プレイスプロセスの一環として、基板103を、提供された接触材料層105とともにキャリア109から取り外すためのノズル111を示す。
図1bにおいて、ノズル111は、基板103の、接触材料層105とは反対側の表面に接触している。真空によって、基板103は、図1cに示すように、キャリア109から引き離される。ノズル111の上方矢印は、移動方向を示す。基板103上に配置された接触材料層105とともに基板103を持ち上げたり引き離したりすることによって、従来技術から知られた、基板アダプタ101あるいは方法においては、大部分の多孔質である接触材料層105を剥離する際に、接触材料層105内において制御されていない破断が発生する可能性がある。これは、図1cにおいて、接触材料層105の材料内における断層線113によって示されている。図1dにおいて、キャリア109から剥がされた基板103は、破断された接触材料層105と共に示されている。
この制御されていない破断は、不良品が発生し、および/または、不良部品がさらに処理されるため、一般に、生産される製品の歩留まりや品質に悪影響を及ぼす。
図2a−2dは、本発明の実施形態に係る基板アダプタ1の概略断面図を示す。
図2aに示される基板アダプタ1は、キャリア9の側面と基板3の表面との間に配置された接触材料層5を含む。
接触材料層5は、接着剤、はんだ、および/または、焼結材料を含むことができ、特に好ましくは、銀、銀合金、銅、および/または、銅合金/を含む焼結ペーストおよび/または焼結シートを含むことができる。基板3は、金属シートまたは金属ストリップ片、特に銅シートまたは銅テープ片(ストリップ片)であってもよい。銅シートはまた、銅合金材料からなるシートであってもよい。銅テープ片は、銅合金材料からなるテープ片であってもよい。さらに、基板3は、リードフレームまたはDCB基板またはPCB基板であってもよい。キャリア9は、キャリアシート、特に接着力の低いキャリアシートであってもよい。さらに、キャリア9の製造のために、ウエハフレームにUVテープを貼ることができる。接触材料層5を備えた基板3は、このUVテープ上に貼り付けることができる。
示された実施形態では、接着層7、特に、キャリア9の表面上に実質的に一定の接着力を有する接着層7が、キャリア9を覆って配置される。しかしながら、本発明による方法および基板アダプタ1は、必ずしもこのような接着層を必要としないため、この接着層7は単に任意である。
また、図2aは、実施形態ではピラミッド状に示される三次元構造13a−13nの形状の予定破断箇所を示す。しかし、他の実施形態では、三次元構造はまた、ピラミッド状、球状、立方体状、トーラス状、および/または、円錐状であり得る。材料空所は、隣接する三次元構造13a−13n間の空間から形成される。示された実施形態では、材料空所は、制御された剥離を可能にするために、接触材料層5上に配置されている。しかしながら、図示しない実施形態では、材料空所を、制御された剥離を可能にするために、接触材料層内の任意の位置に配置することができる。
図1bに既に示すように、図2bにおいてもノズル11は、基板3の、接触材料層5とは反対側の表面に接触している。図2cにおいては、基板3が真空によってキャリア9から剥離されることが、示される。ノズル11の上方矢印は、移動方向を示す。基板3上に配置された接触材料層5とともに基板3を持ち上げたり引き離したりすることにより、接触材料層5は、図2dに示すように、予定破断箇所に沿って破断される。これによって、キャリア9から切り離された場合の接触材料層5内の制御されていない破断が、大幅に低減または防止される。これによって、不良品が製造されず、また、不良部品がさらに処理されることもないため、生産される製品の歩留まりと品質を有利に増加させることができる。
図3a−3cは、本発明の実施形態による三次元構造13a’−13n’、13a’’−13n’’、13a’’’−13n’’’の等角投影図を示す。
図3aにおいて、球状三次元構造13a’−13n’が、接触材料層5’に示されている。図3bにおいては、立方体形状の三次元構造13a’’−13n’’が、接触材料層5’’に示されている。図3cにおいては、ピラミッド状の三次元構造13a’’’−13n’’’が、接触材料層5’’’に示されている。
しかしながら、代替の実施形態においては、他の形状も使用することができる。さらに、多かれ少なかれ三次元構造は、図示するように、接触材料層に形成することができる。例えば、一実施形態では、材料空所のみを予定破断箇所として作成するために、2つの三次元構造のみを使用することができる。
上記の説明、特許請求の範囲、および図面において示される特徴は、その様々な実施形態において、個々におよび任意の組み合わせの両方において、本発明にとって不可欠であり得る。
1 基板アダプタ
3 基板
5 接触材料層
7 接着層
9 キャリア
11 ノズル
13a−13n〜13a’’’−13n’’’ 三次元構造
101 基板アダプタ
103 基板
105 接触材料層
107 接着層
109 キャリア
111 ノズル
113 断層線

Claims (15)

  1. 電子部品との接続のための基板アダプタの製造方法であって、
    少なくとも1つの予定破断箇所を有する少なくとも1つの接触材料層を、キャリアの少なくとも一方の側面と基板の表面との間に配置するステップと、
    前記キャリアと前記基板とを前記接触材料層に接合するステップと、を含む、方法。
  2. 前記接触材料層を配置するステップは、前記予定破断箇所を形成するために、前記接触材料層内に好ましくは多数の材料空所を有する前記接触材料層を配置することを含み、
    特に、前記材料空所は、前記接触材料層の表面上に配置され、および/または、前記キャリアに面している、ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記接触材料層を配置するステップは、前記接触材料層を、少なくとも部分的に、三次元構造の形状で、特に、ピラミッド状の、球状の、立方体形の、トーラス状の、円筒形の、および/または、円錐形の、構造の形状で配置することを含み、
    前記材料空所が、好ましくは複数の材料空所が、隣接する三次元構造の間において、少なくとも1つの空間から形成される、ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記接触材料層を配置するステップは、
    前記三次元構造を、第1の延長軸に沿って、好ましくは第1の延長軸および第2の延長軸に沿って配置する、特に等間隔の配置において配置することを含み、
    特に、第1および第2の膨張軸は、互いに実質的に90°の角度を成して配置されている、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記接触材料層を配置するステップは、
    前記接触材料層を、印刷によって、特に、スクリーン印刷、スプレー、および/または、ドクターブレード塗布によって、前記キャリア上に配置すること、および/または、
    前記接触材料層を、エンボスによって,特に、スタンプおよび/またはプロファイルローラーを用いたエンボスによって、前記キャリア上に配置することを含む、ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記キャリアは、少なくとも1つの接着層、特に、実質的に一定の接着力を有し、前記キャリアの表面上を覆う接着層を含む、ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記接触材料層は、接着剤、はんだ、および/または、焼結材料を含み、特に好ましくは、銀、銀合金、銅、および/または、銅合金を含む焼結ペーストおよび/または焼結シートを含む、ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 特にグリップ装置または吸引装置を用いて、実質的に前記接触材料層と前記キャリアとの間の前記予定破断箇所に沿って、前記基板を剥離するステップを含む、ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記キャリアと前記基板とを前記接触材料層に接合するステップの後において、前記接触材料層に接合された前記基板と前記キャリアとを別々にするステップであって、前記接触材料層に接合された前記基板を剥離するステップの前において、鋸引き、切断、パンチング、および/または、エッチングによって、前記接触材料層の一部に接合された、前記基板の少なくとも2つの成形部品に、特に多数の成形部品に、特に細分するステップを含む、ことを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記基板は、金属成分、好ましくは金属シート、さらに好ましくは銅シートを含む、ことを特徴とする、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 電子部品との接続のための基板アダプタであって、
    キャリアと、
    基板と、
    接触材料層と、を備え、
    前記接触材料層は、前記キャリアの少なくとも一方の側面と前記基板の表面との間に配置されており、
    前記接触材料層は、少なくとも1つの予定破断箇所を有し、
    前記キャリアおよび前記基板は、前記接触材料層に接合されている、基板アダプタ。
  12. 前記接触材料層は、前記予定破断箇所を形成するために、当該接触材料層に少なくとも1つの材料空所を有し、好ましくは多数の材料空所を有し、
    特に、前記材料空所は、前記接触材料層の表面上に配置され、および/または、前記キャリアに面している、ことを特徴とする請求項11に記載の基板アダプタ。
  13. 前記接触材料層は、少なくとも部分的に、三次元構造の形状で、特に、ピラミッド状の、球状の、立方体形の、トーラス状の、円筒形の、および/または、円錐形の、構造の形状で配置されており、
    前記材料空所が、好ましくは、複数の材料空所が、隣接する三次元構造の間において、少なくとも1つの空間から形成されている、ことを特徴とする請求項12に記載の基板アダプタ。
  14. 前記三次元構造は、特に等間隔の配置において、第1の延長軸に沿って、好ましくは第1の延長軸および第2の延長軸に沿って配置されており、
    特に、第1および第2の延長軸は、互いに実質的に90°の角度を成している、ことを特徴とする、請求項13に記載の基板アダプタ。
  15. 前記キャリアは、少なくとも1つの接着層、特に、実質的に一定の接着力を有し、前記キャリアの表面上を覆う接着層を含み、
    前記接触材料層は、接着剤、はんだ、および/または、焼結材料を含み、特に好ましくは、銀、銀合金、銅、および/または、銅合金を含む焼結ペーストおよび/または焼結シートを含む、ことを特徴とする、請求項11から請求項14のいずれか一項に記載の基板アダプタ。
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