WO2013185965A1 - Verbundbauteil sowie verfahren zum herstellen eines verbundbauteils - Google Patents

Verbundbauteil sowie verfahren zum herstellen eines verbundbauteils Download PDF

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joining partner
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Michael Guenther
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H01L2924/3512—Cracking

Definitions

  • the invention relates to a composite component which comprises a first joining partner and a second joining partner, which are connected flat, in particular materially, by means of a joining layer.
  • the invention relates to an electrical composite component in which the first joining partner is a semiconductor component to be protected against an uncontrolled operating condition, in particular a power semiconductor.
  • the invention relates to a method for producing such a composite component.
  • Fuses known in the form of fuses which melt due to a supernormal current and thus interrupt the flow of electricity.
  • fuses are not always useful, as the known fuses i.A. are to be provided as separate components and thus
  • the invention solves the above-mentioned object by a composite component having the features of claim 1 and an electrical circuit assembly having the features of claim 8 and a method of manufacturing a composite component having the features of claim 9.
  • the composite component comprises a first joining partner, a second
  • the first joint partner can, for example, against an uncontrolled destruction by
  • Joining partners to attach may be a substrate or a circuit board.
  • Joining partners to attach may be a substrate or a circuit board.
  • a structure is provided, by which a predetermined breaking point in the first joining partner for the degradation of thermally induced mechanical
  • a “structure” is understood to mean any irregularity with respect to the other structure or the other shape of the joining layer or of the first joining partner, which favors the formation of a predetermined breaking point in the first joining partner.
  • Thermal change understood mechanical stresses between the elements of the composite component understood. For example, due to different expansions of the elements with an increase in the Temperature a mechanical stress between adjacent, in particular areal connected, elements of the composite component arise.
  • the structure may preferably be a local weakening in the joining layer on a contact surface to the first joining partner.
  • the local weakening may be arranged in the surface of the first joining partner.
  • the weakening can extend deep into the corpus of the joining layer or of the first joining partner or even completely penetrate the corpus.
  • the weakening represents a locally present reduction in the cross-sectional area of the joining layer and / or the first joining partner.
  • the weakening may represent a locally limited material or geometric change of the joining layer and / or of the first joining partner, the change being particularly pronounced. reduced the remaining part of the joining layer and / or the first joining partner
  • the structure may be arranged as a longitudinally continuous or partially interrupted trench structure, in particular substantially linearly, along a section of the joining layer and / or of the first joining partner. If, in the context of the present invention, a trench or a recess is mentioned, this also includes areas and cross sections which are not completely free of material, but are filled with another material (eg joining material), resulting in different areas in this area material properties,
  • a V-shaped trench connect two mutually oppositely disposed edges of the first joining partner and / or the joining layer.
  • a plurality of craters may be formed in the manner of an at least partially the corpus
  • the structure can be extended from a first surface of the joining layer, in particular wedge-shaped, in the direction of a second surface of the joining layer.
  • the structure may be extended, in particular wedge-shaped, in the direction of a second surface of the first joining partner.
  • a wedge-shaped structure offers the advantage that on the open side of the wedge-shaped structure summing stresses experience bundling in the narrow part of the wedge. In this way, a particularly exact position for the predetermined breaking point can be predefined.
  • the structure may be arranged in an area remote from the edges of the joining partners or the joining layer.
  • the structure is preferably arranged in a middle region between the edges of the joining partners.
  • the bonding layer may be a sintered layer or a solder layer or a conductive adhesive layer, whereby diffusion soldering and reactive films such as e.g. Nanofoils can be used.
  • a cohesive connection by means of a diffusion-driven method such as. Solid state diffusion or only a short-term existing liquid phase can be produced.
  • the first joining partner may comprise an endangered, in particular brittle, semiconductor or a ceramic. This offers the advantage that the joining layer normally provides a secure
  • Connection and a high-quality heat dissipation from the first joint partner in the second joint partner can represent and in an abnormal
  • the first joining partner may be an electronic chip and the second joining partner may be a substrate.
  • Such combinations are known in the art, for example, from electronic power components, as used in the automotive industry, especially in electric vehicles, and in the Energy production, especially in the electrical converters of
  • Wind turbines to be used.
  • an electrical circuit assembly in particular an electrical control unit, for the automotive industry, and preferably an engine control unit, comprising
  • the electrical circuit assembly may be a frequency converter unit, for example, a wind turbine, an assembly of e.g. for recuperation of electrical energy in an electric vehicle or other, suitable units for controlling and regulating electrical
  • a method for producing a composite component wherein the composite component may preferably be designed according to the above statements.
  • a first joining partner is joined together ("joined") with a second joining partner via a joining layer.
  • a structure is provided in the joining layer and, alternatively or additionally, in the first joining partner, the structure being characterized by
  • the inventive method comprises a thermal
  • the bonding layer which may be an electrically conductive layer.
  • a mechanically induced force can be exerted on the first joining partner, the second joining partner and the joining layer.
  • the composite of the invention by a
  • Process can also remove an auxiliary structure from the joining layer
  • FIG. 1 shows a side view of an embodiment of a
  • Figure 2 is a side view of an embodiment of a
  • FIG. 3 shows a first method step of an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a second method step of an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a third method step of an embodiment of the method according to the invention
  • 6 shows a fourth method step according to a
  • Figure 7 is a perspective view of an alternative
  • Figure 8 is a perspective view of an alternative
  • FIG. 9 shows a perspective view of a structure according to the invention in an embodiment of a first joining partner according to the invention.
  • FIG. 1 shows a composite component 1 in which a chip is fastened as a first joining partner 2 by means of a sintered layer as a joining layer 4 on a substrate as a second joining partner 3.
  • a structure 5 according to the invention is provided, which is V-shaped from the upper surface of the
  • Füge Anlagen 4 a preferably penetrates to about half of the thickness of the bonding layer 4.
  • the inflection point of the V-shaped channel or its bottom is preferably arranged both vertically and horizontally in the middle of the joining layer 4. The proportions shown serve only the
  • Joining layer 4 generally significantly thinner than the thickness of the first
  • FIG. 2 shows the arrangement shown in FIG
  • Heat has caused an expansion of the substrate as a second joining partner 3 to a tearing of the weakened section as a structure 5 in the joining layer 4 and in response thereto the predefined predetermined breaking point 6 in the first joint partner 2.
  • Breaking point 6 cracked.
  • the yielding of the predetermined breaking point 6 in the joining layer 4 in turn has led to the predetermined breaking point 6 has addressed in the first joint partner 2.
  • Electrical connections, which previously enforced the breaking point 6 of the first joint partner 2 are thus
  • the stresses between the first joint partner 2, the second joint partner 3 and the bonding layer 4 have at least partially degraded, so that a separation of the planar connection between the aforementioned layers does not occur.
  • the heat conduction between the first joining partner 2 and the substrate as the second joining partner 3 via the joining layer 4 remains intact and an optionally continuing heat development within the first joining partner 2 does not represent a risk of an uncontrolled malfunction.
  • Figure 3 shows a substrate as a second joining partner 3, on which a
  • Auxiliary structure 7 is arranged.
  • a joining layer 4 has been arranged on the surface of the second joining partner 3.
  • the joining layer 4 has also covered the auxiliary structure 7, wherein the auxiliary structure 7 in turn has formed a structure 5 in the joining layer 4.
  • a first joining partner 2 has been arranged on the arrangement of joining layer 4 and the second joining partner 3 shown in FIG.
  • the composite is added to a composite component according to the invention.
  • the auxiliary structure 7 has been removed, whereby the structure 5 has been released as a gable-shaped recess in the bonding layer 4.
  • the removal of the auxiliary structure 7 can be done for example by the action of heat or the use of a chemical reactant.
  • auxiliary structure 7 does not even require that the auxiliary structure 7 be removed prior to startup. It's just for that make sure that the auxiliary structure 7 does not support stabilization of the structure 5 at least to the extent that the structure was not intended at all.
  • the structure could also be understood as a material inhomogeneity, for example in the form of a foreign body within the bonding layer 4, which causes a local weakening against mechanically induced stresses between the first joining partner 2 and the joining layer 4 and / or between the second joining partner 3 and Joining layer 4 means.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment of the structure 5 according to the invention in the joining layer 4.
  • the bottom of the V-shaped trench begins on a lower top side and ends with its opened side on the upper surface of the joining layer 4.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment of a structure 5 according to the invention in a joining layer 4.
  • the structure is not provided as a continuous, V-shaped trench. Only in sections, a V-shaped recess in the surface of
  • Joining layer 4 is provided, which preferably extends approximately to the middle of the thickness of the joining layer 4.
  • the trench structure shown in FIG. 7 is interrupted by intact sections of the bonding layer 4. In other words, a substantially linear, the joining layer 4 is not completely penetrating, V-shaped perforation as a structure 5 to form a
  • FIG. 9 shows a first joining partner 2, on whose lower upper side a gable-shaped recess is provided as structure 5.
  • the first joining partner 2 is weakened with regard to the tolerance of mechanical stresses. Wrd claimed the first joining partner 2 to train, the break point will be located in the region of the structure 5 when reaching the traction limit.
  • the structure according to the invention or the method according to the invention can also be used advantageously in the production of photovoltaic solar cells be where electrical Ableitb S be provided in the form of long metallic bands as current collectors on collector surfaces.
  • electrical Ableitb be provided in the form of long metallic bands as current collectors on collector surfaces.
  • Joining partners provided electronic component to prevent that due to the heat in conjunction with different
  • the present invention proposes to bundle the different thermal expansions between the first and the second joint partners in the region of the predetermined breaking point to be predetermined or in this area the different ones
  • the joining layer which is sometimes composed of costly material, has a weakening, so that the first joining partner, which is in any case brittle and susceptible to breakage, is preferably destroyed in the region of this weakening.
  • the first joining partner which is in any case brittle and susceptible to breakage

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Abstract

Es wird ein Verbundbauteil aus einem ersten Fügepartner(2), einem zweiten Fügepartner (3) und einer zwischen den beiden Fügepartnern angeordneten Fügeschicht (4) vorgeschlagen. Die Fügeschicht(4) und/ oder der erste Fügepartner (2) weist bzw. weisen dabei eine Struktur (5) auf, mittels welcher eine Sollbruchstelle in den ersten Fügepartner (2) zum Abbau mechanischer Spannungen vordefiniert wird. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils sowie eine elektrische Schaltungsbaugruppe umfassend ein solches Verbundbauteil vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Titel
Verbundbauteil sowie Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, welches einen ersten Fügepartner und einen zweiten Fügepartner umfasst, welche flächig, insbesondere stoffschlüssig, mittels einer Fügeschicht verbunden sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrisches Verbundbauteil, bei welchem der erste Fügepartner ein gegen einen unkontrollierten Betriebszustand abzusicherndes Halbleiterbauteil, insbesondere ein Leistungshalbleiter ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbundbauteils. Zur Absicherung elektrischer bzw. elektronischer Komponenten sind
Sicherungen in Form von Schmelzsicherungen bekannt, welche aufgrund einer übernormalen Stromstärke schmelzen und damit den Stromfluss unterbrechen. Für integrierte Schaltungen, wie beispielsweise ICs (Integrated Circuit) und andere "Computer-Chips" sind Schmelzsicherungen nicht immer sinnvoll, da die bekannten Sicherungen i.A. als separate Bauteile vorzusehen sind und somit
Platzbedarf und Fertigungsaufwand erhöhen. Gegebenenfalls müssen die Schmelzsicherungen in Fassungen angeordnet werden, wobei auch die Fassung den Platzbedarf und Fertigungsaufwand erhöht. Mitunter ist der Verlust der Funktionsfähigkeit eines ICs ein Verlust, welcher gegenüber einer Überhitzung eines gesamten Steuergerätes mit deutlich gravierenderen Folgen, wie beispielsweise Selbstentzündung und Rauchentwicklung, bereitwillig in Kauf genommen werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Folgen einer unkontrollierten Zerstörung durch Hitzeentwicklung in einem elektronischen Bauteil zu verhindern. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, trotz der Folgen einer Zerstörung durch Hitzeentwicklung und/oder mechanische Verformung in einem elektronischen Bauteil eine elektrische Isolation des elektronischen Bauteils gegenüber einem das elektronische Bauteil tragenden Element zu gewährleisten.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch ein Verbundbauteil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie eine elektrische Schaltungsbaugruppe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9. Erfindungsgemäß umfasst das Verbundbauteil einen ersten Fügepartner, einen zweiten
Fügepartner und eine Fügeschicht. Der erste Fügepartner kann dabei beispielsweise eine gegen eine unkontrollierte Zerstörung durch
Hitzeentwicklung abzusichernde integrierte Schaltung, wie beispielsweise ein Leistungshalbleiter, sein. Der zweite Fügepartner, auf welchem der erste
Fügepartner zu befestigen ist, kann beispielsweise ein Substrat bzw. eine Schaltungsplatine sein. Zur Befestigung des ersten Fügepartners auf dem zweiten Fügepartner wird zwischen den beiden Fügepartnern angrenzend die
Fügeschicht vorgesehen, welche beispielsweise eine Sinterschicht, eine
Lotschicht oder eine Leitklebeschicht sein kann. Um im Fehlerfall eine
unkontrollierte Zerstörung durch Hitzeentwicklung zu unterbinden, wird in der Fügeschicht und alternativ oder zusätzlich in dem ersten Fügepartner
erfindungsgemäß eine Struktur vorgesehen, durch welche eine Sollbruchstelle in dem ersten Fügepartner zum Abbau thermisch induzierter mechanischer
Spannungen vordefiniert wird. Unter einer "Struktur" sei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine jede Unregelmäßigkeit gegenüber einer dem sonstigen Aufbau bzw. der sonstigen Gestalt der Fügeschicht bzw. des ersten Fügepartners verstanden, welche die Ausbildung einer Sollbruchstelle in dem ersten Fügepartner begünstigt. Als "thermisch induzierte mechanische
Spannungen" innerhalb des Verbundbauteils seien aufgrund unterschiedlicher mechanischer Reaktionen der Elemente des Verbundbauteils auf eine
thermische Veränderung erzeugte mechanische Spannungen zwischen den Elementen des Verbundbauteils verstanden. Beispielsweise kann aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungen der Elemente bei einer Erhöhung der Temperatur eine mechanische Spannung zwischen benachbarten, insbesondere flächig miteinander verbundenen, Elementen des Verbundbauteils entstehen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugt kann die Struktur eine lokale Schwächung in der Fügeschicht auf einer Kontaktfläche zu dem ersten Fügepartner sein. Alternativ oder zusätzlich kann die lokale Schwächung in der Oberfläche des ersten Fügepartners angeordnet sein. Selbstverständlich kann sich die Schwächung bis tief in den Corpus der Fügeschicht bzw. des ersten Fügepartners erstrecken oder den Corpus sogar komplett durchdringen. Insbesondere stellt die Schwächung eine lokal vorliegende Verringerung der Querschnittsfläche der Fügeschicht und/oder des ersten Fügepartners dar. Ferner kann die Schwächung eine lokal begrenzte stoffliche oder geometrische Veränderung der Fügeschicht und/oder des ersten Fügepartners darstellen, wobei die Veränderung insbesondere ggü. dem restlichen Teil der Fügeschicht und/oder erstem Fügepartner verringerte
Festigkeit bezügl. thermischen und/oder mechanischen Spannungen innerhalb des Verbundbauteils bewirkt. Alternativ oder zusätzlich kann die Struktur als longitudinal durchgängige oder abschnittsweise unterbrochene Grabenstruktur, insbesondere im Wesentlichen linear, entlang eines Abschnitts der Fügeschicht und/oder des ersten Fügepartners angeordnet sein. Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einem Graben oder einer Aussparung die Rede ist, so seien hierunter auch Bereiche und Querschnitte zu verstehen, die nicht völlig materialfrei sind, sondern mit einem anderen Material (z.B. Fügematerial) gefüllt sind, wodurch sich in diesem Bereich andere Materialeigenschaften,
insbesondere verringerte mechanische Eigenschaften ergeben können.
Beispielsweise kann ein V-förmiger Graben zwei einander entgegengesetzt angeordnete Kanten des ersten Fügepartners und/oder der Fügeschicht miteinander verbinden. Alternativ kann anstatt eines Grabens eine Vielzahl von Kratern nach Art und Weise einer zumindest anteilig den Corpus
durchdringenden Perforation vorgesehen sein. Dabei können die Ausnehmungen in der Perforation den Corpus vollständig durchdringen oder als Mulden, Krater oder V-förmige Grabenabschnitte vorgesehen sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Struktur einfach herzustellen ist und aufgrund des Materialdefekts eine sichere und bei einer vordefinierten mechanischen Spannung zwischen benachbarten Bauteilen ansprechende Sollbruchstelle definiert ist. Weiter bevorzugt kann die Struktur von einer ersten Oberfläche der Fügeschicht ausgehend, insbesondere keilförmig, in Richtung einer zweiten Oberfläche der Fügeschicht erstreckt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Struktur von einer ersten Oberfläche des ersten Fügepartners ausgehend, insbesondere keilförmig, in Richtung einer zweiten Oberfläche des ersten Fügepartners erstreckt sein. Eine keilförmige Struktur bietet dabei den Vorteil, dass sich auf der offenen Seite der keilförmigen Struktur summierende Spannungen eine Bündelung im eng zulaufenden Teil des Keils erfahren. Auf diese Weise ist eine besonders exakte Position für die Sollbruchstelle vordefinierbar.
Weiter bevorzugt kann die Struktur in einem von den Rändern der Fügepartner bzw. der Fügeschicht entlegenen Bereich angeordnet sein. Mit anderen Worten ist die Struktur bevorzugt in einem mittleren Bereich zwischen den Kanten der Fügepartner angeordnet. Dies bietet einerseits den Vorteil, dass die Spannungen in jedem Fall eine zentrale Zerstörung des ersten Fügepartners herbeiführen. Somit kann eine Reduzierung bzw. vollständige Aussetzung der
Energieumsetzung innerhalb des ersten Fügepartners sichergestellt werden.
Weiter bevorzugt kann die Fügeschicht eine Sinterschicht oder eine Lotschicht oder eine Leitklebeschicht sein, wobei auch Diffusionslöten und reaktive Folien wie z.B. Nanofoils zum Einsatz kommen können. Bevorzugt kann auch eine stoffschlüssige Verbindung mit Hilfe eines diffusionsgetriebenen Verfahrens wie z.B. Festkörperdiffusion bzw. einer nur kurzzeitig bestehenden flüssigen Phase hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Fügepartner einen gefährdeten, insbesondere spröden, Halbleiter oder eine Keramik umfassen. Dies bietet den Vorteil, dass die Fügeschicht im Normalfall eine sichere
Verbindung und eine hochwertige Wärmeabfuhr aus dem ersten Fügepartner in den zweiten Fügepartner darstellen kann und bei einem anormalen
Betriebszustand ein Ansprechen der Sollbruchstelle die Funktion des ersten Fügepartners mit hoher Wahrscheinlichkeit einschränkt bzw. aussetzt.
Weiter bevorzugt kann der erste Fügepartner ein elektronischer Chip und der zweite Fügepartner ein Substrat sein. Solche Kombinationen sind im Stand der Technik beispielsweise aus elektronischen Leistungsbauteilen bekannt, wie sie im Automobilbau, insbesondere bei elektrischen Fahrzeugen, und in der Energieerzeugung, insbesondere bei den elektrischen Umrichtern von
Windenergieanlagen, verwendet werden.
Weiter bevorzugt kann das Verbundbauteil aus den zuvor beschriebenen
Merkmalen bestehen. Mit anderen Worten sind im Wesentlichen keine weiteren
Elemente insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner vorgesehen. Es ist somit lediglich eine bis auf die erfindungsgemäße Struktur homogene Fügeschicht zwischen dem ersten Fügepartner und dem zweiten Fügepartner vorgesehen. Dies bietet den Vorteil, dass ein besonders einfacher Aufbau, eine geringe Bauhöhe und starke Unterschiede im Reaktionsverhalten der Elemente auf eine Temperaturveränderung sichergestellt sind.
Erfindungsgemäß werden somit insbesondere dünne Fügeschichten im
Mikrometerbereich zwischen Fügepartnern stark verschiedener
Wärmeausdehnungen vorgeschlagen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Schaltungsbaugruppe, insbesondere ein elektrisches Steuergerät, für den Automobilbau und bevorzugt ein Motorsteuergerät, umfassend ein
Verbundbauteil, vorgeschlagen, wobei das Verbundbauteil gemäß den obigen Ausführungen aufgebaut ist. Die elektrische Schaltungsbaugruppe kann dabei einer Frequenzumrichtereinheit beispielsweise einer Windenergieanlage, eine Baugruppe z.B. zur Rekuperation elektrischer Energie in einem Elektromobil oder andere, geeignete Einheiten zur Steuerung und Regelung elektrischer
Energieflüsse sein. Hinsichtlich der Vorteile sei auf die obigen Ausführungen in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verbundbauteil verwiesen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils vorgeschlagen, wobei das Verbundbauteil vorzugsweise gemäß den obigen Ausführungen ausgeführt sein kann. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein erster Fügepartner mit einem zweiten Fügepartner über eine Fügeschicht miteinander verbunden ("gefügt"). Um Wiederholungen zu vermeiden sei auch in Verbindung mit dem Verfahren hinsichtlich der Fügepartner sowie der Fügeschicht auf die obigen Ausführungen verwiesen. Weiter wird erfindungsgemäß in der Fügeschicht und alternativ oder zusätzlich im ersten Fügepartner eine Struktur vorgesehen, wobei durch die
Struktur eine Sollbruchstelle im ersten Fügepartner zum Abbau thermisch induzierter, mechanischer Spannungen vordefiniert wird. Auch hinsichtlich der Struktur sowie der Sollbruchstelle sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen. Weiter bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren eine thermische
Behandlung der Fügeschicht, welche eine elektrisch leitende Schicht sein kann. Dabei kann insbesondere eine mechanisch induzierte Kraft auf den ersten Fügepartner, den zweiten Fügepartner und die Fügeschicht ausgeübt werden. Mit anderen Worten kann der erfindungsgemäße Verbund durch einen
Pressvorgang unter Hitzeeinwirkung hergestellt werden. Während dieses
Vorgangs kann auch eine Hilfsstruktur aus der Fügeschicht entfernt,
insbesondere ausgeschmolzen, werden, welche die erfindungsgemäße Struktur zur Schaffung der Sollbruchstelle hinterlässt. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Verbundbauteils,
Figur 2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Verbundbauteils nach dem Ansprechen der erfindungsgemäßen Sollbruchstelle,
Figur 3 einen ersten Verfahrensschritt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 4 einen zweiten Verfahrensschritt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 5 einen dritten Verfahrensschritt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 6 einen vierten Verfahrensschritt gemäß einem
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Struktur in der Fügeschicht,
Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Struktur in der Fügeschicht, und
Figur 9 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Struktur in einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ersten Fügepartners.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt ein Verbundbauteil 1 , bei welchem ein Chip als erster Fügepartner 2 mittels einer Sinterschicht als Fügeschicht 4 auf einem Substrat als zweitem Fügepartner 3 befestigt ist. In der Fügeschicht 4 ist eine erfindungsgemäße Struktur 5 vorgesehen, welche V-förmig von der oberen Oberfläche der
Fügeschicht 4 eine bevorzugt bis in etwa zur Hälfte der Dicke die Fügeschicht 4 durchdringt. Der Wendepunkt des V-förmigen Kanals bzw. dessen Talsohle ist bevorzugt sowohl vertikal als auch horizontal in der Mitte der Fügeschicht 4 angeordnet. Die dargestellten Proportionen dienen dabei lediglich der
Veranschaulichung, während es dem Fachmann bekannt ist, dass die
Fügeschicht 4 im Allgemeinen deutlich dünner als die Dicke des ersten
Fügepartners 2 ist.
Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte Anordnung, nachdem durch
Hitzeeinwirkung eine Ausdehnung des Substrates als zweiter Fügepartner 3 zu einem Reißen der geschwächten Sektion als Struktur 5 in der Fügeschicht 4 und im Ansprechen darauf der vordefinierten Sollbruchstelle 6 im ersten Fügepartner 2 geführt hat. Mit anderen Worten hat der gleichmäßige Eintrag von
Zugspannungen über die flächige Verbindung zwischen dem zweiten
Fügepartner 3 und der Fügeschicht 4 dazu geführt, dass die Fügeschicht 4 an ihrer schwächsten Stelle, nämlich der durch die Struktur 5 definierten
Sollbruchstelle 6, gerissen ist. Das Nachgeben der Sollbruchstelle 6 in der Fügeschicht 4 hat seinerseits dazu geführt, dass die Sollbruchstelle 6 im ersten Fügepartner 2 angesprochen hat. Elektrische Verbindungen, welche zuvor die Sollbruchstelle 6 des ersten Fügepartners 2 durchsetzten, sind somit
unterbrochen, was den Chip als ersten Fügepartner 2 zumindest anteilig außer Funktion setzt. Eine weitere Hitzeentwicklung aufgrund einer fortbestehenden Fehlfunktion ist somit wirksam unterbunden. Als weiterer Effekt der
erfindungsgemäßen Sollbruchstelle haben sich die Spannungen zwischen dem ersten Fügepartner 2, dem zweiten Fügepartner 3 und der Fügeschicht 4 zumindest teilweise abgebaut, so dass eine Trennung der flächigen Verbindung zwischen den vorgenannten Schichten nicht auftritt. Auf diese Weise bleibt die Wärmeleitung zwischen dem ersten Fügepartner 2 und dem Substrat als zweitem Fügepartner 3 über die Fügeschicht 4 intakt und eine gegebenenfalls fortbestehende Wärmeentwicklung innerhalb des ersten Fügepartners 2 bedeutet keine Gefahr einer unkontrollierten Fehlfunktion.
Figur 3 zeigt ein Substrat als zweiten Fügepartner 3, auf welchem eine
Hilfsstruktur 7 angeordnet ist.
In Figur 4 ist eine Fügeschicht 4 auf der Oberfläche des zweiten Fügepartners 3 angeordnet worden. Dabei hat die Fügeschicht 4 auch die Hilfsstruktur 7 bedeckt, wobei die Hilfsstruktur 7 ihrerseits eine Struktur 5 in der Fügeschicht 4 ausgebildet hat.
In Figur 5 ist ein erster Fügepartner 2 auf die in Figur 4 dargestellte Anordnung aus Fügeschicht 4 und dem zweiten Fügepartner 3 angeordnet worden. Unter Vermittlung von Hitzeeinwirkung wird der Verbund zu einem erfindungsgemäßen Verbundbauteil gefügt.
In Figur 6 ist die Hilfsstruktur 7 entfernt worden, wodurch die Struktur 5 als giebelförmige Ausnehmung in der Fügeschicht 4 freigegeben wurde. Das Entfernen der Hilfsstruktur 7 kann beispielsweise durch die Hitzeeinwirkung oder das Verwenden eines chemischen Reaktionspartners erfolgen. Für die
Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist es nicht einmal erforderlich, dass die Hilfsstruktur 7 vor der Inbetriebnahme entfernt wird. Es ist lediglich darauf zu achten, dass die Hilfsstruktur 7 eine Stabilisierung der Struktur 5 zumindest nicht in dem Maße unterstützt, als wäre die Struktur überhaupt nicht vorgesehen. Mit anderen Worten könnte die Struktur auch als eine stoffliche Inhomogenität z.B in Form eines Fremdkörpers innerhalb der Fügeschicht 4 verstanden werden, welche eine lokale Schwächung gegenüber mechanisch induzierter Spannungen zwischen dem ersten Fügepartner 2 und der Fügeschicht 4 und/oder zwischen dem zweiten Fügepartner 3 und der Fügeschicht 4 bedeutet.
Figur 7 zeigt eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Struktur 5 in der Fügeschicht 4. Dabei ist ein im Wesentlichen linear und parallel zu den
Kanten der Fügeschicht 4 verlaufender V-förmiger Graben in der Fügeschicht 4 vorgesehen, welcher die Fügeschicht 4 über ihre gesamte Stärke durchzieht. Mit anderen Worten beginnt die Talsohle des V-förmigen Grabens auf einer unteren Oberseite und endet mit seiner geöffneten Seite auf der oberen Oberfläche der Fügeschicht 4.
Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Struktur 5 in einer Fügeschicht 4. Gegenüber der in Figur 7 gezeigten Anordnung ist die Struktur nicht als durchgehender, V-förmiger Graben vorgesehen. Lediglich abschnittsweise ist eine V-förmige Ausnehmung in der Oberfläche der
Fügeschicht 4 vorgesehen, welche sich bevorzugt in etwa bis zur Mitte der Dicke der Fügeschicht 4 erstreckt. Die in der Figur 7 gezeigte Graben struktur ist durch unversehrte Abschnitte der Fügeschicht 4 unterbrochen. Mit anderen Worten ergibt sich eine im Wesentlichen lineare, die Fügeschicht 4 nicht vollständig durchdringende, V-förmige Perforation als Struktur 5 zur Ausbildung einer
Sollbruchstelle 6.
Figur 9 zeigt einen ersten Fügepartner 2, an dessen unterer Oberseite eine giebelförmige Ausnehmung als Struktur 5 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist im Bereich der Struktur 5 der erste Fügepartner 2 hinsichtlich der Toleranz mechanischen Spannungen gegenüber geschwächt. Wrd der dargestellte erste Fügepartner 2 auf Zug beansprucht, wird bei Erreichen der Zuggrenze die Bruchstelle im Bereich der Struktur 5 angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Struktur bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kann auch vorteilhaft bei der Fertigung photovoltaischer Solarzellen eingesetzt werden, wo elektrische Ableitbänder in Form langer metallischer Bänder als Stromkollektoren auf Kollektorflächen vorgesehen werden. Die aufgrund thermisch induzierter Ausdehnungen entstehenden großen Kräfte können erfindungsgemäß unter Inkaufnahme lokaler Funktionseinbußen vermindert und weitergehende Ausfälle somit wirksam vermieden werden.
Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, die Folgen einer
unkontrollierten Zerstörung durch Hitzeentwicklung in einem als ersten
Fügepartner vorgesehenen elektronischen Bauteil dadurch zu verhindern, dass die aufgrund der Hitzeentwicklung in Verbindung mit unterschiedlichen
Wärmeausdehnungen der Verbundpartner auftretenden Spannungen eine Sollbruchstelle innerhalb des ersten Fügepartners anspricht. Hierzu schlägt die vorliegende Erfindung vor, die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner im Bereich der vorzudefinierenden Sollbruchstelle zu bündeln bzw. in diesem Bereich die unterschiedliche
Wärmeausdehnung in geringerem Maße durch die Fügeschicht zu vermitteln. Hierzu weist die mitunter aus kostspieligem Material aufgebaute Fügeschicht eine Schwächung auf, so dass der ohnehin spröde und bruchgefährdete erste Fügepartner bevorzugt im Bereich dieser Schwächung zerstört wird. Je nach Anordnung der Sollbruchstelle im ersten Fügepartner kann zwar eine
Restfunktionalität erhalten bleiben, jedoch ist eine unkontrollierte Zerstörung durch Hitzeentwicklung innerhalb des ersten Fügepartners verhindert und eine elektrische Isolation im kontrollierten Betrieb zueinander insolierter Bestandteile weiterhin gewährleistet, während die Wärmeabfuhr aus dem ersten Fügepartner in den zweiten Fügepartner im Wesentlichen kein Einbußen davonträgt.
Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften
Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von
Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele ersichtlich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Verbundbauteil umfassend
- einen ersten Fügepartner (2),
- einen zweiten Fügepartner (3) und
- eine Fügeschicht (4), wobei
die Fügeschicht (4) zwischen dem ersten Fügepartner (2) und dem zweiten Fügepartner (3) angrenzend angeordnet ist und
die Fügeschicht (4) und/oder der erste Fügepartner (2) eine Struktur (5) aufweist, um eine Sollbruchstelle (6) in dem ersten Fügepartner (2) zum Abbau thermisch induzierter mechanischer Spannungen vorzudefinieren.
Verbundbauteil nach Anspruch 1 , wobei die Struktur eine lokale
Schwächung ist, und/oder sich die Struktur als longitudinal durchgängige oder abschnittsweise unterbrochene Grabenstruktur, insbesondere im Wesentlichen linear, entlang der Oberfläche der Fügeschicht (4) und/oder des ersten Fügepartners (2) erstreckt.
Verbundbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Struktur (5) von einer ersten Oberfläche der Fügeschicht (4) und/oder des ersten Fügepartners (2) aus, insbesondere keilförmig, in Richtung einer zweiten Oberfläche der Fügeschicht (4) und/oder des ersten Fügepartners (2) erstreckt.
Verbundbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Struktur (5) in einem von einem Rand der Fügepartner (2,3) entlegenen Bereich angeordnet ist.
Verbundbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fügeschicht (4) eine Sinterschicht oder eine Lotschicht oder
Leitklebeschicht ist und/oder der erste Fügepartner (2) einen
bruchgefährdeten, insbesondere spröden, Halbleiter umfasst. Verbundbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- der erste Fügepartner (2) ein elektronischer Chip und der zweite Fügepartner (3) ein Substrat ist.
Verbundbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verbundbauteil (1) aus den in den vorstehenden Ansprüchen definierten Merkmalen besteht.
Elektrische Schaltungsbaugruppe, insbesondere ein elektrisches
Steuergerät, bevorzugt ein Motorsteuergerät, umfassend ein
Verbundbauteil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1), vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Verfahren
- ein erster Fügepartner (2) mit einem zweiten Fügepartner (3) über eine Fügeschicht (4) gefügt wird, und wobei
- in der Fügeschicht (4) und/oder im ersten Fügepartner (2) eine Struktur (5) vorgesehen wird, um eine Sollbruchstelle (6) in dem ersten Fügepartner (2) zum Abbau thermisch induzierter mechanischer Spannungen, vorzudefinieren.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei
- die Fügeschicht (4) eine elektrisch leitende Schicht ist, und/oder
- eine Hilfsstruktur (7) zur Ausbildung der Struktur (5) in der Fügeschicht (4) angeordnet wird, und/oder
- der Fügeprozess eine thermische Behandlung der Fügeschicht (4), insbesondere unter Aufbringung einer mechanisch induzierten Kraft auf den ersten Fügepartner (2), den zweiten Fügepartner (3) und die
Fügeschicht (4), umfasst.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04352377A (ja) * 1991-05-29 1992-12-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ素子用サブマウント
EP0811667A2 (de) * 1996-06-05 1997-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung mechanisch fester Klebstoffverbindungen zwischen Oberflächen
JP2000294444A (ja) * 1999-04-08 2000-10-20 Sumitomo Electric Ind Ltd チップコンデンサ
US20080303176A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 The Boeing Company Patterned Die Attach and Packaging Method Using the Same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05243286A (ja) * 1992-02-28 1993-09-21 Fujitsu Ltd 半導体装置
JP3255524B2 (ja) * 1993-12-28 2002-02-12 三菱電機株式会社 冗長回路を有する半導体装置およびその製造方法
DE10245631B4 (de) * 2002-09-30 2022-01-20 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterbauelement
EP1811564B1 (de) * 2006-01-20 2010-03-10 STMicroelectronics S.r.l. Elektrische Sicherungsstruktur auf der Basis eines Phasenwechselspeicherelements und entsprechendes Programmierverfahren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04352377A (ja) * 1991-05-29 1992-12-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ素子用サブマウント
EP0811667A2 (de) * 1996-06-05 1997-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung mechanisch fester Klebstoffverbindungen zwischen Oberflächen
JP2000294444A (ja) * 1999-04-08 2000-10-20 Sumitomo Electric Ind Ltd チップコンデンサ
US20080303176A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 The Boeing Company Patterned Die Attach and Packaging Method Using the Same

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