[发明专利]烧结装置

说明书

本发明涉及用于烧结电子组件的烧结装置，该烧结装置具有下模具和可朝向下模具滑动的上模具，其中，下模具形成用于有待烧结的组件的支架，并且上模具包括接收用于朝向下模具施加压力的压力垫并且具有侧向地围绕压力垫的限定壁的容器。

已经熟知用于对电子组件进行低温压力烧结的烧结装置。这种烧结装置包括例如烧结室、以及上模具和下模具，该烧结室可以充满尤其利于烧结操作的气体或者相应的气体混合物，并且上模具被布置在烧结室中，上模具和下模具可朝向彼此滑动并且优选各自具有专用加热单元。

电子组件烧结本身是通过对有待烧结的组件加以温度控制并且通过施加模具所赋予的压力而发生的。以此方式，在使用银(Ag)进行低温压力烧结的情况下，连接和扩散所要求的温度典型地例如在130℃和250℃至300℃之间、压力最高达30MPa，要求约5至10分钟的持续时间。

在烧结中，通过在这些连接零件之间具有大的表面的银层、通过使用呈浆糊层形式的最初精细的颗粒(5nm至20μm)或者前处理Ag小板，方便了扩散过程。为了产生尤其是剪力弹性的和精细的封闭多孔层，在扩散过程之前和之中，这种连接层被压力压紧实。在扩散过程减退之后，压力和温度被降低。

作为这种烧结过程的结果，获得了使得这些部件(例如晶体管)与电子组件的基板电子地并且热学地相连的、剪力弹性且材料整合的连接，其中，如此处理的组件可以在压力和温度已经降低并且这些模具已经被打开之后从烧结装置中移除。

问题是当使用压力垫时，这些垫由于这些部件上的重度变形工作而有时产生边缘损伤。因此，从DE 10 2010 020 696 B4已知的是，模制具有与有待烧结的组件相对应的(作为阴模的)轮廓的压力垫。

进而在以此方式构成轮廓的压力垫中不利的是，尽管确实有可能封闭有待烧结的组件，但是并不能完全避免在施加了高压时压力垫的、对该组件造成损伤的侧向偏转。

因此，本发明的目的是提供烧结装置，该烧结装置允许执行鲁棒的烧结方法，具体是电子组件的烧结，而不会有压力垫的侧向偏转的问题以及与此关联的缺点。

这个目的根据本发明是通过具有权利要求1的特征的烧结装置而实现的。这些从属权利要求阐述了本发明的有利实施例。

根据本发明，用于烧结至少一个电子组件的烧结装置包括下模具和可朝向下模具滑动的上模具，或者上模具和可朝向上模具滑动的下模具，其中，该下模具形成用于有待烧结的组件的支架，并且该上模具包括容器，在该容器中布置有用于朝向该下模具施加压力的压力垫。包围该压力垫的这个限定壁在此包括外限定壁和被外限定壁包围的内限定壁，其中，该内限定壁被安装成可朝向该外限定壁滑动，并且当沿上模具的方向在压力垫上施加压力时，该内限定壁被安装成沿下模具的方向滑动。在将该内限定壁放置在该下模具上之后，该压力垫在下模具的方向上移位。使得这种情况生效是在于，可竖直移动的内限定壁被该下模具在上模具的方向上挤压，因而使得压力垫移位。可以将有待烧结的多个组件布置在工件载体上，其中，可以引入承载多个组件的工件载体而不是单个组件以用于在上模具和下模具之间进行压力烧结。

该装置因而被配置成，由于随后被转移到内限定壁上，在上模具的方向上作用在压力垫上的压力被偏转，其方式为使得所述内限定壁沿下模具的方向滑动。因而通过这种安排、多以自锁方式获得的是，内限定壁紧靠下模具，即便是压力垫的这些位移力也不能足以在下模具与内限定壁之间推动并且将内限定壁从下模具抬起。

由于组件和部件的高度轮廓所产生的这些位移力因而转化成压缩压力。在将上模具容器和下模具面放在一起之后，包括部件和堆叠的功能元件的组件的高度轮廓被压力垫材料完全封闭，并且这些部件和堆叠的功能元件被以准静压方式压力烧结。如果内限定壁沿下模具的方向伸出超过外限定壁，内限定壁就可以接触下模具，并且在压力进一步增加的情况下，该内限定壁沿上模具的方向以水平滑动方式被按压，并且避免压力垫的侧向偏转。在封闭的容器体积内的压力垫被限定壁和具有有待烧结的组件的下模具周向地封闭。由沿上模具的方向滑动内限定壁所产生的体积变化压缩由限定壁和下模具所界定的容器体积内的压力垫，并且沿组件的方向压迫该压力垫。由此，在组件上施加可以在任意极限内修改的静压烧结压力。

该内限定壁可以例如由氧化材料、聚合物材料或金属材料形成。在此的有效性能是产生低松脱力，这要求上模具容器与内限定壁之间匹配的膨胀系数。这可以通过使得所有金属(马氏体铬钢、弹簧钢或者韧性钢)达到这些要求而同时提供高温下的轮廓精度来有利地实现。