[发明专利]用于在烧结设备中检测过程参数的传感器元件和装置

说明书

本发明涉及一种传感器元件(11、…、15)，用于在烧结设备中的测量点(M1、…、M5)处检测过程参数。此外，本发明涉及一种用于将用于在多个测量点(M1、…、M5)处检测过程参数的多个传感器元件(11、…、15)的组合的装置(100)。为了能够容易地同时检测芯片烧结过程的多个过程参数的组合，提出了一种用于在烧结机/烧结设备中的测量点(M1、…、M5)处检测过程参数的传感器元件(11、…、15)。为此，传感器元件(11、…、15)具有第一温度传感器(T1)和力传感器(F1)，它们被布置为使得在布置有传感器元件的测量点(M1、…、M5)处检测力和温度。此外，本发明涉及一种用于在烧结设备中的测量点(M1、…、M5)处检测过程参数的装置(100)，其具有多个根据本发明的传感器元件(11、…、15)和检测模块(150)，检测模块被构造为用于在布置有传感器元件(11、…、15)的测量点(M1、…、M5)处检测过程参数。

技术领域

本发明涉及一种用于在烧结设备中的测量点处检测过程参数的传感器元件。此外，本发明涉及一种用于将用于在多个测量点处检测过程参数的多个传感器元件组合的装置。

背景技术

在此，本发明可以在如下设备中使用，在产生用于连接(未封装的)半导体芯片(在英语中也称为“(bare)Dies((裸)管芯)”)的烧结连接时使用这些设备。在此，原则上，本发明可以在常见的利用烧结压机的接合过程中使用，例如将冷却体压接到基板上。这里，作为示例，要提到银烧结，作为电力电子设备中的传统的焊接工艺的替换的连接技术，越来越多地使用银烧结。为此，烧结设备具有工具、例如冲模，其被构造为用于施加压力并且施加温度，由此在两个接合对方之间产生烧结连接。迄今为止，仅能够费力地单独检测并且随后检查各个过程参数、例如温度或者力或者环境参数。当仅不准确地定义或者必须复杂地通过多个测量序列来检测例如温度和力之间的空间关系时，非常难以进行测量值与测量点以及与不同的参量彼此之间的相关。

发明内容

本发明要解决的技术问题是能够容易地同时检测烧结过程、特别是接合烧结过程的多个过程参数的组合。

上述技术问题通过如下传感器元件来解决，该传感器元件被构造为用于在烧结设备中的测量点处检测过程参数。为此，传感器元件至少具有第一温度传感器和力传感器，其中，这两个传感器被布置为使得在布置有传感器元件的测量点处检测力和温度。由于两个传感器的位置接近，因此能够以彼此直接相关、对于稍后的评估有说服力并且不需要采用模型的方式来检测过程参数。此外，可以提供特别紧凑的传感器元件。

在另一个实施方式中，传感器元件具有第二温度传感器。在此，第二温度传感器相对于第一温度传感器布置在传感器元件的相对的一侧。特别有利的是，两个温度传感器之一布置在传感器元件的上侧，另一个布置在传感器元件的下侧，其中，传感器元件的上侧是面向烧结冲模的一侧，并且下侧是直接或通过基体单元布置在烧结设备的底面上的一侧。因此，可以直接检测并且评估可能存在于底面的加热板的温度和烧结冲模的温度。换言之，可以检测传感器元件的上侧和下侧的温度。

在另一个实施方式中，传感器元件具有距离补偿元件，距离补偿元件被构造为补偿温度传感器中的至少一个与要测量的表面之间的高度差。在此，要测量的表面例如可以是处于关闭状态的烧结设或烧结压机备的冲模(Stempel)。如果冲模或支撑表面未理想地取向，则这里可能存在高度差异。例如，当一个传感器元件完全接触，而另一个传感器元件在没有距离补偿元件的情况下没有接触时，由此可以通过距离补偿元件来产生接触。在此，距离补偿元件例如可以被构造为在压力下可以变形的弹性元件或弹性缓冲元件。这里有利的是，即使不能确保所涉及的部件的理想的取向，也能够特别均匀地测量温度。这里，优选可以补偿直至几百微米(μm)的高度差。

在另一个实施方式中，力传感器布置在第一温度传感器和第二温度传感器之间。这具有以下优点，即，力传感器不直接与热的表面接触，因为首先温度传感器布置在那里，并且还可以检测直接作用在两个温度测量点上的力。这使得能够特别准确地检测温度和力之间的关系。