[发明专利]用于低温加压烧结的方法和装置

说明书

用于通过低温加压烧结生产电子组件的方法，该方法包括以下步骤：将电子部件安排在具有导体轨道的电路载体上，通过低温加压烧结将该电子部件连接到该电路载体上的接合材料而将该电子部件连接到该电路载体上，其特征在于，为了避免该电子部件或该导体轨道的氧化，该低温加压烧结在具有0.005％至0.3％的相对氧含量的低氧气氛中进行。

本发明涉及用于通过低温加压烧结生产电子组件的方法和装置，该方法包括以下步骤：将电子部件安排在具有导体轨道的电路载体上，并且通过低温加压烧结将该电子部件连接到该电路载体上的接合材料而将该电子部件连接到该电路载体上。

这种类型的方法是例如由DE 10 2008 009 510 B3已知的。

低温加压烧结的基本缺点是有待接合的部件和电路载体的加热不仅加速所引入的接合材料(例如，银(Ag))扩散到有待接合的零件的连接金属(例如，包括金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)的贵金属)中，而且还辅助金属表面的氧化。因此，例如，铜(Cu)的氧化在80℃下比在室温下明显地开始更快地进行。

因此，在经历加压烧结过程之后，未处理的电子组件有规律地具有高度氧化的状态，表现为均匀亚光棕色表面，而不是最初明亮的粉红色铜表面。

为了预防这些金属表面的氧化，已知的对策是用贵金属涂覆铜导体轨道或导体区域和部件接合区域以防止氧化。具体地，为此目的使用Ni闪(Ni-flash)Au或Ni-Pd涂料。

然而，这种保护措施的缺点是增加的工作量和成本，并且此外已经发现，以这种方式处理的表面减缓氧化，但不完全预防氧化。特别地，在实验中已经发现，在由这些手段保护的表面上不可能进行两阶段烧结操作，即，具有一个接一个的两个烧结操作的过程。

因此，本发明的目的是提供一种用于通过低温加压烧结生产电子组件的方法，该方法使得能够有效地预防电子组件的暴露的金属表面(特别是该一种或多种导体轨道和部件连接部(connection))的氧化。

根据本发明，此目的通过具有独立权利要求的特征的方法和装置得以实现。从属权利要求描述了本发明的有利配置。

本发明的基本概念是当进行(热)烧结过程时通过几乎完全排除氧来预防金属表面的氧化，在此方面已经发现完全排除氧(即无氧气氛)妨碍该烧结操作。根据本发明，因此将用于烧结操作的氧含量设定为在0.005％与0.3％之间的最小值。确切地，足够小使得氧化过程不发生或几乎不发生，并且恰好足以使烧结操作能够成功地进行并且产生耐用产品的量。

原则上，可以提供上模具和/或下模具用于烧结操作，这两个模具中的至少一个是可加热的。方便的是，将电路载体安排在下模具上，上模具用于产生反压力。因此，电子部件通过经由上模具和下模具朝向彼此的相对移动在该上模具与该下模具(具有电路载体)之间产生的压力经受低压加压烧结。为此，该下模具或该上模具可以是可移动的，或者两个模具可以相对于彼此移动以产生压力。优选地，下模具针对固定的上模具移动，该上模具包含用于准静水压压力分布的压力垫。对于压移动性，优选的是下模具和/或上模具是电动液压驱动的。

特别地，在具有带压力垫的上模具的烧结装置的情况下，已经发现该压力垫(例如硅酮垫)在气氛条件下接收和储存大比例的氧。这增加了在压制操作期间有待连接的金属零件的氧化。因此，烧结操作可以在几乎无氧的气氛中进行，只要存在含氧材料，该含氧材料含有足够的氧并且在压力下释放氧，使得在烧结操作过程中，在处理气氛中的上述最小氧浓度可以通过施加压力和温度在烧结位置直接实现。此种含氧材料的实例可以是用于将压力垫与有待烧结的部件分隔的分隔膜，其直接搁置在该有待烧结的部件上。因此，绝对需要烧结操作在可气密封闭的室内进行，其中可以进行通过低氧气氛的环境气氛的气体置换。相比之下，通过用气体淹没的纯净气体稀释已被证明是不充分的。