[发明专利]在干燥和压力支撑组装过程中固定半导体管芯

说明书

技术领域

本申请涉及在基板上组装半导体管芯，特别地涉及用于将半导体管芯联结到基板的干燥和压力支撑组装过程。

背景技术

为了功率半导体模块的可靠性改进，已经引入了银烧结和扩散焊接技术。这两种技术均能够被用于管芯-到-基板、基板-到-底板和可选地端子-到-管芯或者基板接点。这两种技术均在接点的形成期间要求压力。与压力分布图并行地，要求加热分布图即温度分布图以设定必要的结合温度。管芯接合工具被用于扩散焊接，该管芯接合工具在被加热的基板上的管芯置放期间施加竖直力。对于镀银烧结，所要结合的零件被置放在被加热的板上并且被带有硅树脂橡胶界面的工具挤压。硅树脂界面被封装在带有所要结合的侧壁和基板的工具中。在高压下，硅树脂的行为类似液体并且实现了流体静压。在所要结合的部分和硅树脂橡胶之间通常使用保护箔片。箔片在高压下变形并且调节为器件的拓扑并且因此并不影响流体静压。另一种技术涉及多管芯工具的使用，其中每一个管芯均接收相同的压力。再者，在与器件的界面处的柔性箔片保护该器件的表面。

对于银烧结，当被与溶剂和液体粘结剂混合的银膏在管芯置放之前被干燥和加热时实现了最好的接点。因此，管芯并不附着到膏剂的表面并且能够在置放之后和在施加压力之前移位。烧结层能够在晶片处理期间被置放在管芯上。在每一种情形中，结合层均是干燥的而非良好地适合于附着。对于扩散焊接，在组装之前，基板或者管芯镀覆有焊料。如果焊接过程在熔炉或者腔室中发生，则管芯必须在焊料低于焊料熔点时被置放在基板上。再者，管芯到基板的界面是干燥的并且管芯并不附着到基板，直至在置放并且应用了高于焊料熔点的温度之后。另一个可能性是将管芯置放到湿润膏剂中并且接受在接点中的缺陷。其中管芯被置放在湿润膏剂中的这种烧结过程的结果是在接点内形成了在结合过程之后保留的通道。

发明内容

在这里描述了一种被用作半导体管芯的载体和半导体管芯的夹具的深拉延、预成形箔片夹具。该箔片夹具能够经受烧结和扩散焊接温度。该箔片夹具在联结之前调节为所要结合的结构的拓扑并且在联结过程期间针对污染或者加压气体进行密封。

根据制造用于在将半导体管芯联结到基板中使用的箔片夹具的方法的一个实施例，该方法包括：加热工模具（tool die），该工模具具有基部和限定工模具的形状的、从基部延伸的多个隔开的突起；和在工模具被加热时朝着工模具挤压可弹性变形箔片夹具，从而箔片夹具变形为工模具的形状。

根据在基板上组装半导体管芯的方法的一个实施例，该方法包括：提供多个半导体管芯、基板和预成型有具有侧壁和底部的一个或者多个沉降区域的可弹性变形箔片夹具；将该多个半导体管芯置放在该一个或者多个沉降区域中，使得该多个半导体管芯的第一侧面向该一个或者多个沉降区域的底部并且该多个半导体管芯的第二相对侧背离该一个或者多个沉降区域的底部；邻近该多个半导体管芯的第二侧置放基板，使得结合材料被置入基板和该多个半导体管芯之间；和经由第一和第二挤压工具部件在升高的温度和压力下，在该多个半导体管芯被置放在该一个或者多个沉降区域中时一起挤压基板和箔片夹具，从而基板经由结合材料而被联结到该多个半导体管芯的第二侧。

根据结合工具的一个实施例，该工具包括第一挤压部件、与第一挤压部件相对的第二挤压部件和在第一和第二挤压部件之间的压力腔室。该压力腔室被配置为接收可弹性变形箔片夹具，该箔片夹具预成型有具有侧壁和底部的一个或者多个沉降区域，使得多个半导体管芯被置放在该一个或者多个沉降区域中从而该多个半导体管芯的第一侧面对该一个或者多个沉降区域的底部并且该多个半导体管芯的第二相对侧背离该一个或者多个沉降区域的底部，并且进一步使得基板被置放邻近该多个半导体管芯的第二侧并且结合材料被置入基板和该多个半导体管芯之间。该第一和第二挤压部件被配置为在压力腔室中在升高的温度和压力下在该多个半导体管芯被置放在该一个或者多个沉降区域中时一起挤压基板和箔片夹具，从而基板经由结合材料而被联结到该多个半导体管芯的第二侧。

在阅读以下详细说明时并且在查看附图时，本领域技术人员将会认识到另外的特征和优点。

附图说明

附图的元件不必相对于彼此成比例。类似的参考数字标注相应的类似的部分。各种示意的实施例的特征能够被组合，除非它们彼此排斥。在图中描绘了并且在随后的说明中详述了实施例。

图1示意根据一个实施例的可弹性变形箔片和用于使该箔片变形的工模具。

图2示意在变形过程的实施例期间的图1的可弹性变形箔片。