[发明专利]用于制造结构单元的方法以及用于连接构件与这种结构单元的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造结构单元(10)的方法，结构单元要通过扩散焊接与至少一个构件焊接，并且结构单元独立于构件(38)地构造，所述方法具有如下步骤：‑提供结构单元(10)的基板(12)；‑借助印刷技术，在基板(12)的至少一个部分区域(22)上施加膏(16)，膏至少具有金属颗粒(18)和与金属颗粒(18)不同的焊料颗粒(20)；‑在不存在构件(38)的情况下，利用焊料(26)渗透膏(16)，由此被焊料(26)渗透的膏(16)形成焊料载体层(14)。此外，本发明涉及一种用于借助扩散焊接连接构件(38)与基板(12)的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于制造结构单元的方法，该结构单元要通过扩散焊接与至少一个构件焊接，并且该结构单元独立于构件地构造。此外，本发明涉及一种借助扩散焊接来连接构件与基板的方法。

背景技术

在例如晶片附接(Die-Attach)、即半导体和/或微系统技术的装配的技术应用中，以及在电路板上安装表面安装构件的SMD安装(英语：Surface Mount Device(表面安装设备))中，或者还有在散热体连接中，可靠的、特别是高温稳定的焊接连接是有利的。焊接一般是一种热方法，用于以材料配合的方式接合材料，从而例如可以将构件与结构单元连接。在此，相应地借助在结构单元和构件的表面上存在的材料，以及通过焊料，相应地产生表面熔合物，表面熔合物通过由焊料形成的焊料层，将构件与结构单元连接，由此形成材料配合的连接。在焊接时，相应的工件、即构件和结构单元不熔化到相应的深度，而是在工件上相应地形成所提到的表面熔合物。借助焊接产生材料配合的连接的一种可能性是所谓的扩散焊接在扩散焊接中，在焊接过程期间进行扩散过程，这可以导致焊接连接的扩展的形成。焊料层可以由焊料载体层形成。

不仅在晶片附接、SMD安装中，而且在散热体连接等等中，特别是为了节约成本，并且为了保持例如针对员工的环境负荷特别小，特别是高熔点的扩散焊接连接受到青睐，高熔点的扩散焊接连接可以利用市场上可以获得的无铅焊膏，特别是通过特别是在相应的表面熔合物和焊料中出现的金属间相的形成来产生。金属间相是由至少两种金属构成的均质化学化合物，其表现为点阵结构，其中，在点阵中，金属化合物部分占优势，并且可能附加地出现原子键或者离子键。

在上面提到的应用情况下，代替扩散焊接，例如可以通过银烧结来产生材料配合的连接。在银烧结中，以使相当大的压力和温度负荷作用于相应的接合配对件上的方式，来连接构件和结构单元、即相应的所谓的接合配对件。银烧结的另一个缺点是银本身的高的材料价格。

此外，在现有技术中，已知如下扩散焊接技术，这些扩散焊接技术使用特别薄的焊料成形部分，以保持扩散路径小。然而，这些技术不仅在基板、特别是结构单元中，而且在构件中，需要特别平整并且干净的表面。扩散路径的缩短受限于非常薄的焊料成形部分的可操作性方面的特性。此外，相生长所需要的时间不能任意缩短。由于热老化(Auslagerung)，在产生焊接连接之后，相生长可能或者一定进一步继续。在此，应当注意相应地作为一个关键因素的、构件和基板的所谓的热预算(Thermal-Budget)。简单地说，热预算可以理解为在构件在其功能、特别是将来的功能方面受损之前、构件可以吸收的热。

此外，正在开发利用单独的铜膏和焊膏的技术，其中，铜颗粒随机地分布在接合配对件之间的接合区内，由此可能出现对热机械可靠性不利的影响。此外，在经常仍处于开发中的技术中，为了产生连接，需要多个单个的过程或者过程步骤。这对到批量生产或者批量过程中的引入产生负面影响。

然而，特别是例如不仅在晶片附接中，而且在SMD安装中，应当有利地容易并且有效地利用已经存在的制造装备来进行批量生产。附加地，在现有技术的方法中，存在形成晶格(Gerüst)的危险，由于金属间相的等温凝固，尤其是在液相的情况下，在焊接期间可能形成晶格。在此，将铜颗粒的至少部分彼此连接，由此可能形成所谓的封闭的腔。在这些腔中，不仅有机焊膏成分、例如残留助焊剂、而且气体不再能够逸出，而剩余在接合区内，这可能对焊接连接、特别是焊接连接的机械和/或热稳定性产生不利的影响。