[发明专利]用于制造电子部件的焊接连接部的传热装置

说明书

本发明涉及一种用于待焊接的部件(28，128)的热耦合的传热装置(10，110，210)，传热装置(10，110，210)包括在焊机(200)中的热源和/或散热器(48)，传热装置(10，110，210)具有至少一个基板(12，112，212)，该至少一个基板(12，112，212)设计为至少与热源和/或散热器(48)热接触。基板(12，112，212)具有多个接触单元(14，114，124)，接触单元(14，114，124)具有相应的接触表面(24，124)，其中接触表面(24，124)能够与部件(28，128)热接触。接触单元以如下方式设计：接触表面与基板的朝向部件的表面之间的相对距离能够变化。本发明还涉及一种焊接装置(200)，特别是可抽真空的焊接装置，具有至少一个传热装置(10，110，210)。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的传热装置，该传热装置能够用于制造焊接接头，例如用于焊机。

为了达到最佳的焊接效果，当大面积焊接时，首先，应当以受控的方式将熔融的焊料和待接合的焊料配合物或部件加热到焊料的熔点以上，然后以受控的方式将熔融的焊料和待焊接的焊料配合物或部件冷却到凝固点以下，以将焊料配合物以没有空腔的方式接合在一起。

背景技术

术语“部件”和“焊料配合物”通常涉及由金属、陶瓷、塑料、其他材料或者材料的任意组合制成的基底、基底载体、底板、工件载体、装配载体等，以及待紧固到诸如功率半导体芯片、(半导体)组件等部件的部件。

在本文中，大面积焊接接头例如指的是如下焊接接头：例如诸如IGBT，MOSFET或二极管等的功率半导体芯片焊接到金属化陶瓷基底形成的焊接接头，或者金属化陶瓷基底焊接到功率半导体模块的金属底板形成的焊接接头。

优选地，具有设计为冷却装置的传热装置的焊机能够包括可抽空的腔室、配置在可抽空的腔室中的保持件以及配置在可抽空的腔室中的散热器，所述冷却装置用于冷却待生成的至少一个大面积焊接接头的仍为液体的焊料。这允许在真空下或在可确定的工艺气体环境下进行焊接工艺，以排除污染或氧化过程。

作为测试体的金属板能够放置在保持件中，通过该金属板能够测试和检查冷却装置的操作模式。金属板具有下主表面、在竖直方向上与下主表面间隔一定距离设置的上主表面以及至少为200℃的初始温度。每个具有至少30mm×30mm的面积或每个具有至少50mm×50mm的面积的、数量N≥1的、相邻的矩形表面部分能够紧固到上主表面。

工件载体或金属板现在能够在散热器的帮助下在腔室中冷却。能够将在腔室中主要为大约1013.25hPa压力的氮气的环境作为在金属板上实现的冷却效果的参考。然而，也能够在任意所需的压力下全部或部分地进行冷却操作，例如负压，例如能够在例如1hPa至1030.25hPa的范围内的绝对压力，和/或部分地过压，即大于1013.25hPa的绝对压力。独立于此，冷却能够在任意所需的环境中进行，例如在空气中或者在防止焊料配合物氧化的保护气体的环境中，例如在氮气(N₂)环境中、在二氧化碳(CO₂)环境中、在氢气(H₂)环境中、在氦气(He)环境中或在混合气体(N₂H₂)环境中。

借助散热器对金属板进行冷却是以如下方式进行的：任何矩形表面部分的上主表面的温度不表现为与上述表面部分的边缘间隔一定距离的局部最大值，并且保持到直到任何表面部分不再存在大于200℃或大于150℃的最小冷却温度为止。如果焊料在例如200℃或例如150℃已经充分凝固，则在焊料配合物之间出现已完成的、接合的焊接连接部。在真正的制造过程中，能够将其中一个焊料配合物定位、精确地配合到保持件内作为最低的焊料配合物，并且能够将一个或多个另外的焊料配合物放置在所述其中一个焊料配合物上，在此焊料也被放置在每个待接合的焊料配合物之间。焊料能够是例如预先形成的焊料片(“焊料预制件”)，或者涂覆到接合表面的焊膏，该接合表面将接合到在待接合的一个或两个焊料配合物上的另一个焊料配合物。