[发明专利]带低温压力烧结连接的两个连接配对件系统及其制造方法

说明书

技术领域

本发明介绍了一种借助低温压力烧结连接的两个连接配对件的系统以及这样的系统的制造方法。

技术背景

这样的系统例如已经在功率电子电路领域充分公知。在那里，例如功率半导体构件材料配合地与衬底相连接，并且被布置在功率半导体模块中。

例如DE 10 2005 058 794 A1描述了一种用于构造这种连接的周期性方法的系统，其中，用于周期性运行的挤压系统具有挤压冲头和可加热的挤压台，并且其中，在压力下稳定的传送带以直接在挤压台的上方运行的方式来布置。此外，在带有布置于其上的构件的衬底与所述挤压冲头之间设置有保护箔片。

但根据现有技术，例如在DE 34 14 065 C2中公开的那样，为此必需的是，连接配对件的接触面分别具有贵金属表面，优选为银表面。

这一点这样是有缺陷的，因为大量连接配对件由非贵金属或者其他非金属的材料构成。在此情况下，必须根据现有技术为所述材料设有贵金属层，以便可以借助低温压力烧结来实现材料配合的连接。

发明内容

本发明基于如下任务，即，提出一种具有两个连接配对件的材料配合的连接的系统，以及所属的制造方法，其中，两个连接配对件中的至少一个具有要进行连接的接触面，该接触面由非贵金属构成，并且其中，所述材料配合的连接是低温压力烧结连接。

所述任务依据本发明通过具有权利要求1所述特征的系统以及通过依据权利要求5所述的方法得以解决。优选的实施方式在各从属权利要求中加以介绍。

所述依据本发明的系统具有两个连接配对件，所述连接配对件借助低温压力烧结连接而彼此材料配合地相连接。为此，两个连接配对件的每个分别具有作为表面区段一部分的接触面。所述两个连接配对件的相应接触面借助含贵金属的连接剂而材料配合地相互连接。所述连接剂具有如下质量份额的贵金属，该质量份额为最高至100％。在此，数值优选在80％与99％的质量百分数之间。

为此，各连接配对件的接触面形成表面区段的一部分。在两个连接配对件的至少一个中，所述表面区段由非贵金属构成，其表面在与连接剂相邻接的接触面的区域内是金属的，并且其在旁侧与所述接触面相邻接的表面区域具有金属氧化物。优选的是，所述非贵金属是铝、铜或铜合金。

为了制造这种依据本发明的系统，要使用如下的方法，其特征在于以下依次进行的步骤：

·准备具有由非贵金属构成的表面区段的第一连接配对件，该表面区段具有位于其上的平面式的金属氧化物层。

·将还原剂涂覆到所述表面区段的设置为第一连接配对件的第一接触面的区域上。在此情况下，还原剂具有优点地以液相或者固相来涂覆。在此情况下，优选的是，所述还原剂自身具有某一沸点或者升华点，所述沸点或升华点不高于并且最多低于如下的温度20K，所述温度是在用于构造低温压力烧结连接的制造方案的其他流程中对所述系统施以的那个温度。原则上，为此适用许多有机酸或者无机酸。

·将由烧结膏构成的层涂覆到还原剂上。在此情况下，优选的是，所述接触面未完全被还原剂覆盖。用于构造低温压力烧结连接的烧结膏优选由贵金属絮状物与溶剂的混合物构成。

·将第二连接配对件的第二接触面布置在由烧结膏构成的层上。

·对所述系统加温和加压，用以构造材料配合的低温压力烧结连接。在此情况下，优选的是，首先进行加温，并且在至少部分地给连接配对件加热后，才进行加压。

在依据本发明的方法中，所述金属氧化物层通过还原剂而还原成金属，而酸本身被氧化并且在适合的温度作用下同时沸腾或升华，并且因此在后来加压的情况下，在烧结膏的贵金属絮状物与非贵金属表面之间构成金属间化合物。

当还原剂附加地还被涂覆在烧结膏上时，则对于制造根据本发明的系统起相同作用地不言而喻还有第二连接配对件由非贵金属构成。在这种情况下，第二连接配对件的接触面的金属氧化物层被还原成金属。

依据本发明的系统或者依据本发明的方法的主要优点是，由非贵金属构成的连接配对件不必以花费高昂的工艺在接触面的区域内设有贵金属表面。在由非贵金属材料构成的连接配对件中，足够的是，设置有由合适的非贵金属例如铜构成的表面，由此，不仅能够节约成本，还可以获得更简单的工艺流程。

附图说明

借助图1和2的实施例进一步阐述依据本发明的解决方案。

图1示出依据本发明的制造方法的不同步骤，并且在图1e中示出依据本发明的第一系统。

图2示出依据本发明的第二系统。

具体实施方式