[发明专利]用于借助于放热纳米膜生成密封的电馈通部的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分所述的方法以及根据并列独立权利要求所述的装置。

背景技术

随着机电一体化，越来越多地在显著更高的环境温度/损耗功率的情况下同时在非常恶劣的使用条件以及环境影响的情况下使用电子装置和传感机构。在此，尤其是在高温电子装置的领域中，在最小安装空间上的密封的、鲁棒的和可集成的通向外界的连接变得必要。在高于150℃的温度下，塑料壳体中的电馈通部常常只在有限条件下适用。研究显示，在180℃时，在250小时内就已经导致集成在塑料壳体中的电路首次发生故障。常规的金属玻璃电馈通部常常在可制造性方面、尤其是在平面的制造方法和热适应方面以及在集成到封装中时出现问题。

对于例如配备有可伐合金(Kovar)(可伐合金表示具有小热膨胀系数-通常大约为5ppm/k-的合金，该热膨胀系数因此小于金属的该系数；组成例如为54％铁、29％镍和17％钴，其中其它组成同样是可能的)的金属壳体中常见的电馈通部，使用玻璃馈通部。随后，借助于覆盖物进行封闭，该覆盖物在多数情况下通过轧辊焊缝被焊接。在陶瓷壳体的情况下，使用以多层技术烧结的具有金属化的电流馈通部的陶瓷。在此，为了芯片安装和通过接合进行布线，设置有空腔。覆盖物通常必须被焊接，尤其是借助于保护气体在不使用焊剂的情况下被焊接，其中使用金表面。在塑料壳体中的电馈通部的情况下，常常使用压力注塑包封的金属框架/引线框架。由塑料制成的包封体鉴于所需的密封性以及由于所出现的机械应力仅能有限地用于较高温度。

[1]公开了在热沉固定的情况下将界面的热阻减少为十分之一。“Reaktiv Nano Techologies(RNT)”公司已经开发出新型的连接技术平台，该连接技术平台可以构造芯片壳体与热沉之间的金属接合，并且在此具有当前热界面材料(TIM)的热阻的十分之一的界面热阻。连接过程所基于的是将反应式多层膜用作局部热源。所述膜是新种类的纳米产品材料，其中可以在室温下利用热线或激光触发自传播的放热反应。在将多层膜插入到两个焊剂层和芯片壳体以及热沉之间时，通过膜中的化学反应所产生的热将焊剂加热到使得该焊剂熔化并且紧接着接合部件。该连接过程可以在空气、氩气、或者真空中在大约1秒内完成。所得到的金属连接显示出比当前市售的热界面材料(TIM)大两个数量级的热导率以及比当前市售的热界面材料(TIM)小一个数量级的热阻。在使用数值模型的情况下显示出，微电子壳体在该连接期间的热负荷非常有限。最后，从数值上显示，可以在不热损害芯片的情况下将该反应式连接用于将未加工硅芯片直接焊接到热沉处。

[2]公开了在使用室温焊接的情况下利用铟直接固定未加工芯片。描述有一种新型的连接过程，该连接过程使得能够在室温时通过将反应式多层膜用作局部热源来进行无焊剂的无铅的焊接。通过激活部件上焊剂层之间的多层膜，通过膜内的反应而产生热。该过程提供足够的局部热量以熔化焊剂并且接合这些部件。描述有将膜用于使得能够将未加工硅芯片直接固定在热管理部件处。用于预测连接期间在不同界面处的温度的模型系统的结果被示出并且被验证。在最后的部分，关于热性能的数据被提供，这些数据显示：实现对未加工芯片大小的6倍至8倍、即从8x8mm到17.5x17.5mm的改善。

发明内容

本发明的任务是安全和可靠地提供一种方法，该方法用于生成至少一个被定位在衬底上以及封装内的电子器件通向所述封装外部的至少一个密封的电连接。该功能性将在尤其是大于140℃的范围内的高环境温度时以及在尤其是高达600瓦的范围内的高损耗功率的情况下以及在例如高空气湿度的极端环境影响时安全和可靠地得以保持，其中例如给定在0.05mm²至150mm²的范围内的电子器件大小。

该任务通过一种根据独立权利要求所述的方法以及一种根据并列独立权利要求所述的装置来解决。

为了密封地进行电馈通/接触，使用具有反应式纳米膜以及在其两侧生成的焊剂层的布置。

纳米膜是具有反应式填充料的膜，该反应式填充料在发起时发生放热反应。根据本发明，可以借助于纳米膜触发放热反应。适于作为纳米膜的尤其是所谓的以Reactive Nanotechnologies RNT公司的商标名称销售的膜。在放热反应时，例如在铝镍多层的情况下产生1000℃至2000℃范围内的高温。

电连接或馈通部是密封的并且可以容易地集成，因为所述电连接或馈通部是平坦的并且良好地导热。以简单的方式提供可容易集成的平坦的电馈通部。该电馈通部具有良好的导热性以及热扩散性。