基板適配器生產(chǎn)方法、基板適配器和半導(dǎo)體元件接觸方法
【專利說明】基板適配器生產(chǎn)方法、基板適配器和半導(dǎo)體元件接觸方法[0001 ] 描述
[0002]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)基板適配器的方法，該基板適配器特別用來接觸半導(dǎo)體元件。另外，本發(fā)明涉及一種基板適配器和用于接觸基板適配器用于其中的半導(dǎo)體元件，特別是功率器件的方法。
[0003]對電力電子模塊的日益增加的要求，例如與其導(dǎo)電性和使用壽命相關(guān)的要求，需要使用銅結(jié)合線，以便使功率半導(dǎo)體彼此接觸或接觸電力電子模塊內(nèi)的其他終端。目前使用的芯片金屬化的主要方法是鋁涂層或鋁金屬化，這可能會導(dǎo)致接觸過程中和隨后的器件使用中的問題。例如，這種金屬化的方法可導(dǎo)致在操作中模塊隨后的故障。
[0004]存在不同的方法來增加系統(tǒng)的使用壽命，如使用所謂的柔性電路板。然而，這種柔性電路板還涉及缺點，由于這些柔性電路板不能用常規(guī)的線接合工藝接觸，使得現(xiàn)有的生產(chǎn)能力不能再使用。
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的解決方案，特別是關(guān)于生產(chǎn)的半導(dǎo)體裝置的可靠性，半導(dǎo)體裝置特別是功率半導(dǎo)體器件。另外，詳細(xì)說明了產(chǎn)生改進(jìn)的方法，特別是關(guān)于下游拾取和放置技術(shù)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于生產(chǎn)特別用于接觸半導(dǎo)體元件的基板適配器的方法，該目的是通過具有專利權(quán)利要求1的特征的方法來實現(xiàn)的，關(guān)于基板適配器，是通過專利權(quán)利要求17的主題來實現(xiàn)的，關(guān)于用于通過根據(jù)本發(fā)明的基板適配器來接觸半導(dǎo)體元件，特別是功率器件的方法，是通過具有專利權(quán)利要求24的特征的方法來實現(xiàn)的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)基板適配器的方法的有利且方便的配置、或者根據(jù)本發(fā)明的用于接觸半導(dǎo)體元件的方法的和根據(jù)本發(fā)明的基板適配器的有利且方便的配置，在從屬權(quán)利要求中具體說明。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)基板適配器的方法，該基板適配器特別用于接觸半導(dǎo)體元件，該方法包括以下步驟:
[0009]-使導(dǎo)電的金屬元件結(jié)構(gòu)化，
[0010]-至少在一些區(qū)段用電絕緣材料特別是塑料來封裝結(jié)構(gòu)化的金屬元件，和[0011 ]-將接觸材料應(yīng)用到金屬元件的第一側(cè)。
[0012]導(dǎo)電的金屬元件的結(jié)構(gòu)化涉及將結(jié)構(gòu)并入導(dǎo)電的金屬元件中，其中該結(jié)構(gòu)可以合并在導(dǎo)電的金屬元件的一個側(cè)上和多于一個側(cè)上。例如，關(guān)于要實現(xiàn)的基板適配器的形狀或要實現(xiàn)的接觸材料的形狀，進(jìn)行導(dǎo)電的金屬元件的結(jié)構(gòu)化。例如，可能的是，將相同或相應(yīng)的形狀并入導(dǎo)電的金屬元件，使得它們彼此間隔開。
[0013]導(dǎo)電的金屬元件可以是金屬箔，特別是銅箔。金屬元件也可以由銅合金形成。在這一點上，可以設(shè)想的是使用CuN1、CuSn、CuFe、CuNiSz、CuAg、CuW或CuMo。還有可能的是金屬元件包含純銀。
[0014]可選地提供了，結(jié)構(gòu)化的金屬元件的第一側(cè)涂覆有第一涂層系統(tǒng)和/或結(jié)構(gòu)化的金屬元件的第二側(cè)涂敷有第二涂層系統(tǒng)。具有第一和/或第二涂層系統(tǒng)的金屬元件的第一和/或第二側(cè)的可選涂層可以例如通過電鍍進(jìn)行。涂層或者第一和/或第二涂層系統(tǒng)，優(yōu)選地分別是不同的金屬，特別是鎳、銀和/或金。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，結(jié)構(gòu)化的金屬元件至少在一些區(qū)段用電絕緣材料，特別是塑料來封裝。則根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于以下事實:首先，由于用電絕緣材料封裝，金屬元件的電絕緣在生產(chǎn)過程中得到改善，并進(jìn)而提供了更好的穩(wěn)定的中間體和/或最終
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[0016]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，結(jié)構(gòu)化的金屬元件可連接到基板和接觸材料或者與基板和接觸材料連接在一起。
[0017]為了進(jìn)一步處理，對設(shè)置有接觸材料的結(jié)構(gòu)化的金屬元件的細(xì)分可以以這樣的方式進(jìn)行，使得基板將細(xì)分的金屬元件固定成彼此間隔一定距離。因此，設(shè)置有接觸材料的多個細(xì)分的金屬元件位于基板上，其中金屬元件相鄰地布置在基板上，其中基板上細(xì)分的金屬元件彼此的間隔被保持?；寰哂袑⒓?xì)分的金屬元件保持在適當(dāng)?shù)奈恢玫淖饔谩?br>[0018]在本發(fā)明的延伸中，建議的是，優(yōu)選地在設(shè)置有接觸材料的結(jié)構(gòu)化的金屬元件細(xì)分之前，將保護(hù)箔片應(yīng)用到結(jié)構(gòu)化的金屬元件的第二側(cè)。通過保護(hù)箔片，結(jié)構(gòu)化的金屬元件的第二側(cè)可免遭電接觸和/或污染和/或損壞。
[0019]結(jié)構(gòu)化的金屬元件至少在一些區(qū)段用電絕緣材料的封裝可通過傳遞模塑，特別是膜輔助成型或熱壓縮成型，或者通過注塑成型，特別是微成型來實現(xiàn)。取決于所選擇的成型方法，可以使用各種不同的材料。在注塑成型的情況下，可以使用熱塑性材料如PPE或PEEK。在傳遞模塑的情況下，優(yōu)選地使用熱固性塑料。還可以設(shè)想的是，成型材料包含填充材料，例如玻璃纖維元件。
[0020]在封裝結(jié)構(gòu)化的金屬元件時，金屬元件的側(cè)面的至少一些區(qū)段被電絕緣材料覆蓋，其中形成電絕緣材料的框架。金屬元件的側(cè)面是形成結(jié)構(gòu)化的金屬元件的厚度的面。換言之，結(jié)構(gòu)化的金屬元件的側(cè)面是形成金屬箔片的厚度或高度的面。結(jié)構(gòu)化的金屬元件的側(cè)面也可以指定為邊緣面。
[0021]由于具有以這樣的方式形成的框架，結(jié)構(gòu)化的金屬元件被設(shè)計成防腐蝕。另外，因為框架的擊穿電壓增大，形成了非常堅固的中間元件，該中間元件可以以有利的方式運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)有的下游拾取和放置工序。
[0022]由電絕緣材料制成的框架可包括由電絕緣材料制成的位于結(jié)構(gòu)化的金屬元件的兩個區(qū)段之間的至少一個分隔帶。如果作為金屬元件的結(jié)構(gòu)化和隨后的細(xì)分的一部分形成了柵極和發(fā)射極，分隔帶可形成在結(jié)構(gòu)化的金屬元件的兩個區(qū)段之間，即在柵極和發(fā)射極之間。分隔帶應(yīng)理解為框架的一個部分或一個區(qū)段。通過這樣的分隔帶，可以形成柵極和發(fā)射極之間的明確的分隔。
[0023]由電絕緣材料特別是塑料制成的框架的高度，可以等于金屬元件的厚度。在框架的這種設(shè)計中，可能的是金屬元件與框架齊平而終止。
[0024]作為本發(fā)明的一部分，還建議在金屬元件的第一側(cè)上，框架形成帶有邊界面的腔體，接觸材料被引入到腔體中。這種腔體用作對要應(yīng)用的接觸材料的定位輔助。另外，框架的至少一些區(qū)段可以接合在金屬元件的第一側(cè)和/或第二側(cè)的邊緣后面。金屬元件的第一和/或第二側(cè)的邊緣的這種接合提供了金屬元件的附加的穩(wěn)定。這樣的一個結(jié)果是，金屬元件的邊緣和/或拐角區(qū)段，也可用塑料涂覆或封裝。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，還可以提供的是，邊界面中的至少一個邊界面的高度小于接觸材料的厚度，或大于接觸材料的厚度，或等于接觸材料的厚度。如果接觸材料的厚度等于邊界面的高度，金屬元件的第一側(cè)上的接觸材料與邊界面齊平而終止，并因此與電絕緣材料的框架齊平而終止。如果邊界面中的一個邊界面的高度小于接觸材料的厚度，金屬元件的第一側(cè)上的接觸材料至少在一些區(qū)段中延伸超出框架或在其上面。如果較大的邊界面中的至少一個邊界面的高度大于接觸材料的厚度，框架的至少一些區(qū)段位于接觸材料上方，其效果是，例如，基板和/或基板箔片放置在框架上。
[0026]在本發(fā)明的另一實施方案中，框架的至少一個分隔帶可以連接到邊界面，其中該邊界面的高度小于接觸材料的厚度。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，還可以提供的是邊界面以這樣的方式形成，使得其與金屬元件的第一側(cè)包括至少90°的角度，以形成要應(yīng)用的接觸材料的定位幾何結(jié)構(gòu)。
[0028]將接觸材料應(yīng)用到金屬元件的第一側(cè)可以包括以下步驟:
[0029]-特別是通過絲網(wǎng)印刷或模板印刷應(yīng)用到基板的一側(cè)上，
[0030]-將在一些區(qū)段被封裝的金屬元件和基板定位，使得金屬元件的第一側(cè)和接觸材料被布置成彼此相對，和
[0031]-將結(jié)構(gòu)化的金屬元件連接到基板，并連接到位于基板上的接觸材料。
[0032]這樣的方法可以被認(rèn)定為間接印刷。
[0033]接觸材料可以例如通過絲網(wǎng)印刷或模板印刷直接應(yīng)用到金屬元件的第一側(cè)上。接觸材料的這樣的應(yīng)用優(yōu)選將在框架的高度等于金屬元件的厚度的這些情況下進(jìn)行。
[0034]可以另外提供的是，接觸材料通過使用刮板或者噴涂或噴射或分配到至少一個腔體中，被直接施加到金屬元件的第一側(cè)上。優(yōu)選地，接觸材料的這種類型的應(yīng)用應(yīng)選擇在框架沒有與金屬元件齊平終止時，更確切地說在腔體形成時。可以提供的是，腔體完全被接觸材料填充。還可以設(shè)想的是，腔體僅在相對于其高度或深度的一些區(qū)段被接觸材料填充或回填。因此，根據(jù)本發(fā)明，還提出的是，當(dāng)結(jié)構(gòu)化的金屬元件至少在一些區(qū)段中封裝時，并入金屬元件中的結(jié)構(gòu)被絕緣材料回填和/或在一些區(qū)段中被回填。并入金屬元件中的結(jié)構(gòu)可以是，例如，凹部和/或溝槽和/或凹槽，借以該凹部、溝槽或凹槽完全被例如電絕緣材料填充。相對于凹部、凹槽或溝槽的高度用電