專利名稱：在干燥和壓力支撐組裝過程中固定半導(dǎo)體管芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及在基板上組裝半導(dǎo)體管芯，特別地涉及用于將半導(dǎo)體管芯聯(lián)結(jié)到基板的干燥和壓力支撐組裝過程。
背景技術(shù)：
為了功率半導(dǎo)體模塊的可靠性改進(jìn)，已經(jīng)引入了銀燒結(jié)和擴(kuò)散焊接技術(shù)。這兩種技術(shù)均能夠被用于管芯-到-基板、基板-到-底板和可選地端子-到-管芯或者基板接點(diǎn)。這兩種技術(shù)均在接點(diǎn)的形成期間要求壓力。與壓力分布圖并行地，要求加熱分布圖即溫度分布圖以設(shè)定必要的結(jié)合溫度。管芯接合工具被用于擴(kuò)散焊接，該管芯接合工具在被加熱的基板上的管芯置放期間施加豎直力。對(duì)于鍍銀燒結(jié)，所要結(jié)合的零件被置放在被加熱的板上并且被帶有硅樹脂橡膠界面的工具擠壓。硅樹脂界面被封裝在帶有所要結(jié)合的側(cè)壁和基板的工具中。在高壓下，硅樹脂的行為類似液體并且實(shí)現(xiàn)了流體靜壓。在所要結(jié)合的部分和硅樹脂橡膠之間通常使用保護(hù)箔片。箔片在高壓下變形并且調(diào)節(jié)為器件的拓?fù)洳⑶乙虼瞬⒉挥绊懥黧w靜壓。另一種技術(shù)涉及多管芯工具的使用，其中每一個(gè)管芯均接收相同的壓力。再者，在與器件的界面處的柔性箔片保護(hù)該器件的表面。對(duì)于銀燒結(jié)，當(dāng)被與溶劑和液體粘結(jié)劑混合的銀膏在管芯置放之前被干燥和加熱時(shí)實(shí)現(xiàn)了最好的接點(diǎn)。因此，管芯并不附著到膏劑的表面并且能夠在置放之后和在施加壓力之前移位。燒結(jié)層能夠在晶片處理期間被置放在管芯上。在每一種情形中，結(jié)合層均是干燥的而非良好地適合于附著。對(duì)于擴(kuò)散焊接，在組裝之前，基板或者管芯鍍覆有焊料。如果焊接過程在熔爐或者腔室中發(fā)生，則管芯必須在焊料低于焊料熔點(diǎn)時(shí)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著到基板，直至在置放并且應(yīng)用了高于焊料熔點(diǎn)的溫度之后。另一個(gè)可能性是將管芯置放到濕潤(rùn)膏劑中并且接受在接點(diǎn)中的缺陷。其中管芯被置放在濕潤(rùn)膏劑中的這種燒結(jié)過程的結(jié)果是在接點(diǎn)內(nèi)形成了在結(jié)合過程之后保留的通道
發(fā)明內(nèi)容
·在這里描述了一種被用作半導(dǎo)體管芯的載體和半導(dǎo)體管芯的夾具的深拉延、預(yù)成形箔片夾具。該箔片夾具能夠經(jīng)受燒結(jié)和擴(kuò)散焊接溫度。該箔片夾具在聯(lián)結(jié)之前調(diào)節(jié)為所要結(jié)合的結(jié)構(gòu)的拓?fù)洳⑶以诼?lián)結(jié)過程期間針對(duì)污染或者加壓氣體進(jìn)行密封。根據(jù)制造用于在將半導(dǎo)體管芯聯(lián)結(jié)到基板中使用的箔片夾具的方法的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括加熱工模具(tool die)，該工模具具有基部和限定工模具的形狀的、從基部延伸的多個(gè)隔開的突起；和在工模具被加熱時(shí)朝著工模具擠壓可彈性變形箔片夾具，從而箔片夾具變形為工模具的形狀。根據(jù)在基板上組裝半導(dǎo)體管芯的方法的一個(gè)實(shí)施例，該方法包括提供多個(gè)半導(dǎo)體管芯、基板和預(yù)成型有具有側(cè)壁和底部的一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的可彈性變形箔片夾具；將該多個(gè)半導(dǎo)體管芯置放在該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域中，使得該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)面向該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的底部并且該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二相對(duì)側(cè)背離該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的底部；鄰近該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)置放基板，使得結(jié)合材料被置入基板和該多個(gè)半導(dǎo)體管芯之間；和經(jīng)由第一和第二擠壓工具部件在升高的溫度和壓力下，在該多個(gè)半導(dǎo)體管芯被置放在該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域中時(shí)一起擠壓基板和箔片夾具，從而基板經(jīng)由結(jié)合材料而被聯(lián)結(jié)到該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)。根據(jù)結(jié)合工具的一個(gè)實(shí)施例，該工具包括第一擠壓部件、與第一擠壓部件相對(duì)的第二擠壓部件和在第一和第二擠壓部件之間的壓力腔室。該壓力腔室被配置為接收可彈性變形箔片夾具，該箔片夾具預(yù)成型有具有側(cè)壁和底部的一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域，使得多個(gè)半導(dǎo)體管芯被置放在該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域中從而該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)面對(duì)該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的底部并且該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二相對(duì)側(cè)背離該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的底部，并且進(jìn)一步使得基板被置放鄰近該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)并且結(jié)合材料被置入基板和該多個(gè)半導(dǎo)體管芯之間。該第一和第二擠壓部件被配置為在壓力腔室中在升高的溫度和壓力下在該多個(gè)半導(dǎo)體管芯被置放在該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域中時(shí)一起擠 壓基板和箔片夾具，從而基板經(jīng)由結(jié)合材料而被聯(lián)結(jié)到該多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)。在閱讀以下詳細(xì)說明時(shí)并且在查看附圖時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。


附圖的元件不必相對(duì)于彼此成比例。類似的參考數(shù)字標(biāo)注相應(yīng)的類似的部分。各種示意的實(shí)施例的特征能夠被組合，除非它們彼此排斥。在圖中描繪了并且在隨后的說明中詳述了實(shí)施例。圖I示意根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可彈性變形箔片和用于使該箔片變形的工模具。圖2示意在變形過程的實(shí)施例期間的圖I的可彈性變形箔片。圖3示意帶有由圖2的變形過程形成的預(yù)成型的沉降區(qū)域的箔片夾具的實(shí)施例。圖4示意在預(yù)成型的沉降區(qū)域中置放半導(dǎo)體管芯期間的圖3的箔片夾具。圖5示意在被半導(dǎo)體管芯填充之后的圖3的箔片夾具。圖6示意在一個(gè)或者多個(gè)支撐基板上被半導(dǎo)體管芯填充之后的圖3的箔片夾具。圖7示意在一個(gè)或者多個(gè)支撐基板上被半導(dǎo)體管芯填充之后的圖3的箔片夾具，該支撐基板位于底板上。圖8示意在與圖5的填充箔片夾具對(duì)準(zhǔn)期間的帶有燒結(jié)結(jié)合層的基板。圖9示意在與圖5的填充箔片夾具對(duì)準(zhǔn)期間的帶有擴(kuò)散焊接結(jié)合層的基板。圖10示意也被預(yù)成型為適配基板的不含半導(dǎo)體管芯的邊緣和角部區(qū)域的圖5的填充箔片夾具。圖11示意被翻轉(zhuǎn)的圖8或者9的填充箔片夾具和基板組件。圖12示意根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的被裝載到結(jié)合工具中的圖8或者9的填充箔片夾具和基板組件。圖13示意根據(jù)另一實(shí)施例的被裝載到結(jié)合工具中的圖8或者9的填充箔片夾具和基板組件。圖14示意根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的被裝載到結(jié)合工具中并且在位于底板上的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板上被半導(dǎo)體管芯填充的圖3的箔片夾具。
具體實(shí)施例方式圖I示意用于針對(duì)用于在將半導(dǎo)體管芯聯(lián)結(jié)到基板的過程期間施加壓力的工具保護(hù)半導(dǎo)體管芯的表面和基板的可彈性變形箔片100的實(shí)施例。箔片100被預(yù)成型為用作半導(dǎo)體管芯的夾具和載體。在一個(gè)實(shí)施例中，箔片100通過深拉延過程預(yù)成型。深拉延過程包括提供工模具110，該工模具具有基部112和限定工模具110的形狀的、從基部112延伸的多個(gè)隔開的突起114。在工模具110被加熱時(shí)，可彈性變形箔片100被朝著工模具110擠壓，從而箔片100變形為工模具110的形狀。工模具110的形狀對(duì)應(yīng)于多個(gè)半導(dǎo)體管芯、將被聯(lián)結(jié)到半導(dǎo)體管芯的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板或者將被聯(lián)結(jié)到該一個(gè)或者多個(gè)支撐基板的底板的形狀和間隔。圖2示出一個(gè)實(shí)施例，其中壓模(stamp)120被用于在工模具110被加熱時(shí)朝著工模具110擠壓可彈性變形箔片100。壓模120能夠由剛性材料制成并且具有與工模具110相對(duì)的表面拓?fù)鋸亩つ＞?10的每一個(gè)突起114均被接收在壓模120的相應(yīng)的凹部122 中。在另一實(shí)施例中，壓模120能夠是在加壓腔室中使用的硅樹脂橡膠壓模，當(dāng)在壓力下時(shí)該加壓腔室向箔片100施加流體靜壓。另外的其它類型的壓模能夠被用于將箔片100預(yù)成型。在一個(gè)實(shí)施例中，箔片100在高達(dá)150°C的溫度和高達(dá)5巴的壓力下被朝著工模具110擠壓?？梢圆捎闷渌m當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫σ詫⒉?00預(yù)成型。圖3示出通過上述拉延過程產(chǎn)生的箔片夾具130。箔片夾具130預(yù)成型有隔開的沉降區(qū)域132，該沉降區(qū)域具有側(cè)壁134和底部136。沉降區(qū)域132具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)半導(dǎo)體管芯、將被聯(lián)結(jié)到半導(dǎo)體管芯的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板或者將被聯(lián)結(jié)到該一個(gè)或者多個(gè)支撐基板的底板的形狀和間隔。這樣，預(yù)成型的箔片夾具130用作半導(dǎo)體管芯、基板和/或底板的夾具和載體。如在這里以后描述地，預(yù)成型的箔片夾具130在聯(lián)結(jié)之前調(diào)節(jié)為將被結(jié)合的結(jié)構(gòu)的拓?fù)洳⑶以诼?lián)結(jié)過程期間針對(duì)污染或者加壓氣體進(jìn)行密封。預(yù)成型的箔片夾具130能夠經(jīng)受燒結(jié)和擴(kuò)散焊接溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)成型的箔片夾具130是能夠經(jīng)受>200°C、>23(TC、>25(rC或者>260°C的塑料箔片夾具。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)成型的箔片夾具130是PTFE (聚四氟乙烯)箔片、聚酰亞胺箔片、液晶聚合物箔片等。可替代地，預(yù)成型的箔片夾具130是允許塑性變形的非燒結(jié)陶瓷箔片夾具。在某些實(shí)施例中，預(yù)成型的箔片夾具130具有在20Mm到500Mm之間(例如在IOOMm到250Mm之間)的厚度tF。圖4示意在預(yù)成型的箔片夾具130的沉降區(qū)域132中置放期間的多個(gè)半導(dǎo)體管芯140。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在切割之后，即在半導(dǎo)體管芯140例如經(jīng)由晶片鋸切各自彼此分離之后，從晶片(未示出)拾取半導(dǎo)體管芯140。半導(dǎo)體管芯140通常在切割之后附著到粘附箔片夾具，使得后側(cè)附著到晶片箔片夾具。拾取和置放工具150被用于拾取各個(gè)半導(dǎo)體管芯140、根據(jù)需要翻轉(zhuǎn)半導(dǎo)體管芯140并且將各個(gè)半導(dǎo)體管芯140置放到預(yù)成型的箔片夾具130的沉降區(qū)域132中。這樣，例如半導(dǎo)體管芯140的活性側(cè)142向下面向沉降區(qū)域132的底部136并且半導(dǎo)體管芯140的相對(duì)側(cè)144背離沉降區(qū)域132的底部136。圖5示出在所有的半導(dǎo)體管芯140均被置放在相應(yīng)的沉降區(qū)域132中之后的預(yù)成型的箔片夾具130。如能夠從圖5看到地，預(yù)成型的箔片夾具130用作半導(dǎo)體管芯140的載體和夾具。S卩，半導(dǎo)體管芯140被預(yù)成型的箔片夾具130支撐并且能夠易于移動(dòng)，而半導(dǎo)體管芯140并不從沉降區(qū)域132移位。圖6示出一個(gè)可替代實(shí)施例，其中半導(dǎo)體管芯被置放在一個(gè)或者多個(gè)支撐基板160上并且支撐基板(一個(gè)或者多個(gè))160由預(yù)成型的箔片夾具130的相應(yīng)的沉降區(qū)域(一個(gè)或者多個(gè))132接收。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，工模具110的形狀對(duì)應(yīng)于將被聯(lián)結(jié)到半導(dǎo)體管芯140的該一個(gè)或者多個(gè)支撐基板160的形狀和間隔，從而箔片夾具130的預(yù)成型沉降區(qū)域(一個(gè)或者多個(gè))132能夠接收支撐基板(一個(gè)或者多個(gè))160。圖7示出另一個(gè)可替代實(shí)施例，其中半導(dǎo)體管芯140被置放在一個(gè)或者多個(gè)支撐基板160上，所述支撐基板(一個(gè)或者多個(gè))160被置放在底板170諸如金屬熱沉上，并且底板170由箔片夾具130的一個(gè)預(yù)成型沉降區(qū)域132接收。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，工模具110的形狀對(duì)應(yīng)于將被聯(lián)結(jié)到支撐基板(一個(gè)或者多個(gè))160的底板170的形狀，從而箔片夾具132的預(yù)成型沉降區(qū)域132能夠接收底板170。
圖8示出在基板180與半導(dǎo)體管芯140對(duì)準(zhǔn)期間在箔片130的沉降區(qū)域132中被多個(gè)半導(dǎo)體管芯140填充的預(yù)成型的箔片夾具130的實(shí)施例。基板180能夠包括帶有下金屬化部184和可選的上金屬化部186的介電絕緣載體182。金屬化部184、186分別被牢固地連接到絕緣載體182的底側(cè)183和頂側(cè)185。絕緣載體182能夠例如是平坦陶瓷薄層。適當(dāng)?shù)奶沾刹牧系膶?shí)例因此包括氮化鋁(A1N)、氧化鋁(A1203)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)或者氧化鈹(BeO)。金屬化部184、186能夠包括銅或者具有高比例的銅的銅合金。基板180能夠例如是DCB基板(DCB=直接銅接合)或者DAB基板(DAB=直接鋁接合)或者AMB基板(AMB=活性金屬釬焊)。在每一種情形中，基板180均被置放在預(yù)成型的箔片夾具130上，與半導(dǎo)體管芯位置對(duì)準(zhǔn)即與預(yù)成型的箔片夾具130的結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。由于基板180的重量，基板180不應(yīng)該在箔片夾具130上非故意地移位并且并不必需要被專門工具保持到位。箔片夾具130確保半導(dǎo)體管芯140和基板180在用于聯(lián)結(jié)構(gòu)件的燒結(jié)過程期間被一起擠壓和加熱時(shí)保持到位。為此，燒結(jié)材料190諸如銀根據(jù)這個(gè)實(shí)施例被置放在基板180的下金屬化部184上，從而在鄰近半導(dǎo)體管芯140置放基板180之后，燒結(jié)材料190被置入基板180和半導(dǎo)體管芯140之間。雖然在圖8中沒有示出，但是除了或者替代在基板180上的燒結(jié)材料190，能夠?qū)⒘硗獾臒Y(jié)材料置放在半導(dǎo)體管芯140的暴露側(cè)144上。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，隨后在燒結(jié)工具中在壓力下加熱該組件。圖9示出在基板180與半導(dǎo)體管芯140對(duì)準(zhǔn)期間在箔片130的預(yù)成型沉降區(qū)域132中被多個(gè)半導(dǎo)體管芯140填充的箔片夾具130的另一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，擴(kuò)散焊接材料192被置放在半導(dǎo)體管芯140的暴露側(cè)144上，從而在鄰近半導(dǎo)體管芯140置放基板180之后，擴(kuò)散焊接材料192被置入基板180和半導(dǎo)體管芯140之間。雖然未在圖9中示出，但是除了或者替代在半導(dǎo)體管芯140上的擴(kuò)散焊接材料192，能夠?qū)⒘硗獾臄U(kuò)散焊接材料置放在基板180的下金屬化部184上。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，隨后在擴(kuò)散焊接工具中在壓力下加熱該組件。圖10示意在基板180與半導(dǎo)體管芯140對(duì)準(zhǔn)期間在箔片130的預(yù)成型沉降區(qū)域132中被多個(gè)半導(dǎo)體管芯140填充的箔片夾具130的又一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，可彈性變形箔片夾具130也被預(yù)成型為適配基板180的不含半導(dǎo)體管芯的邊緣和角部區(qū)域187、189。為了更好的操控，能夠利用框架保持箔片夾具130。同樣可以利用框架載體保持基板180。在每一種情形中，被置入半導(dǎo)體管芯140和基板180之間的結(jié)合材料190/192均在結(jié)合過程之前被干燥。圖11示意一個(gè)實(shí)施例，其中在結(jié)合過程期間在升高的溫度和壓力下一起擠壓基板180和填充的箔片夾具130之前，填充的箔片夾具130被夾持到基板180，使得基板180位于填充的箔片夾具130上方。所夾持的布置然后被翻轉(zhuǎn)從而基板180位于填充的箔片夾具130下面。能夠提供一個(gè)或者多個(gè)框架以在這個(gè)過程期間支撐填充的箔片夾具130和/或整個(gè)組件。圖12示意用于由可彈性變形預(yù)成型的箔片夾具130使用的結(jié)合工具200的實(shí)施例。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，結(jié)合工具200包括上擠壓部件210、與上擠壓部件210相對(duì)的下擠壓部件220和在上和下擠壓部件210、220之間的壓力腔室230。壓力腔室230接收預(yù)成型有沉降區(qū)域(一個(gè)或者多個(gè))132的可彈性變形箔片夾具130。預(yù)成型的箔片夾具130能夠在沉降區(qū)域132中被多個(gè)半導(dǎo)體管芯140填充從而半導(dǎo)體管芯140的第一(下)側(cè)142面對(duì)沉降區(qū)域132的底部136并且半導(dǎo)體管芯140的第二(上)相對(duì)側(cè)144背離沉降區(qū)域132的 底部136，并且進(jìn)一步使得基板180被置放鄰近半導(dǎo)體管芯140的上側(cè)144并且結(jié)合材料190/192被置入基板180和半導(dǎo)體管芯140之間。在圖12中，僅僅示出填充箔片夾具130的預(yù)成型沉降區(qū)域132的半導(dǎo)體管芯140并且沉降區(qū)域132因此具有對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體管芯140的形狀和間隔。然而，如在這里先前描述地，沉降區(qū)域132能夠替代地具有對(duì)應(yīng)于鄰近半導(dǎo)體管芯140的下側(cè)142的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板160 (如果存在的話)(例如如在圖6中所示)或者鄰近該一個(gè)或者多個(gè)支撐基板160的底板170 (也如果存在的話)(例如如在圖7中所示)的形狀和間隔。在每一種情形中，上和下擠壓部件210、220均在壓力腔室230中在升高的溫度和壓力下一起擠壓基板180和填充的箔片夾具130從而基板180經(jīng)由結(jié)合材料190/192而被聯(lián)結(jié)到半導(dǎo)體管芯140的第二 (上)側(cè)144。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合材料是燒結(jié)材料190并且結(jié)合工具是燒結(jié)工具。在另一實(shí)施例中，結(jié)合材料是焊接材料192并且結(jié)合工具是擴(kuò)散焊接工具。在每一種情形中，預(yù)成型的箔片夾具130均經(jīng)受結(jié)合溫度和壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，上或者下擠壓工具部件210/220包括施加用于一起擠壓基板180和填充的箔片夾具130的流體靜壓的硅樹脂墊片。下擠壓工具部件220能夠包括用于朝著半導(dǎo)體管芯140的第一(下)側(cè)142擠壓箔片夾具130的預(yù)成型沉降區(qū)域132的底部136的多個(gè)柱塞212。圖13示意用于由可彈性變形預(yù)成型的箔片夾具130使用的結(jié)合工具200的另一個(gè)實(shí)施例。除了基板/箔片組件的定向被翻轉(zhuǎn)從而基板180更加靠近結(jié)合工具200的下擠壓部件220定位并且填充的箔片夾具130更加靠近上擠壓部件210定位，圖13的實(shí)施例類似于圖12所示的實(shí)施例。在該情形中，上擠壓部件210能夠包括用于朝著半導(dǎo)體管芯140的第一(下)側(cè)142擠壓箔片夾具130的預(yù)成型沉降區(qū)域132的底部136的多個(gè)柱塞222。在每一種情形中，替代通過單獨(dú)工具，均能夠根據(jù)某些實(shí)施例在結(jié)合工具200中預(yù)成型可彈性變形箔片100。例如，能夠在結(jié)合工具200的壓力腔室230中或者在工具200的不同的腔室中置放或者以其它方式包含在這里先前描述的工模具110。根據(jù)這些實(shí)施例，結(jié)合工具200加熱工模具110并且朝著被加熱的工模具擠壓可彈性變形箔片100以形成帶有預(yù)成型沉降區(qū)域(一個(gè)或者多個(gè))132的箔片夾具130。箔片夾具130然后被構(gòu)件填充并且經(jīng)由上和下擠壓部件210、220在壓力腔室130內(nèi)在壓力和溫度下被聯(lián)結(jié)到基板180，如在這里先前描述地?？商娲兀üつ＞?10的單獨(dú)工具能夠被用于預(yù)成型可彈性變形箔片 100。圖14示意結(jié)合工具200的自上而下的平面視圖，其中所填充的預(yù)成型的箔片夾具130被置放在工具200的壓力腔室230中。上擠壓部件210在圖14中不可見。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，箔片夾具130預(yù)成型有一個(gè)沉降區(qū)域132，該沉降區(qū)域被成形為接收幾個(gè)支撐基板160位于其上的底板170。例如如在圖8的截面視圖中所不,一個(gè)或者多個(gè)半導(dǎo)體管芯140被置放在每一個(gè)支撐基板160上。另外的基板180隨后經(jīng)由上和下擠壓部件210、220在壓力腔室230中在升高的壓力和溫度下被聯(lián)結(jié)到半導(dǎo)體管芯140的上(暴露)側(cè)144，如在這里先前描述地。可以排除可選的底板170，在此情形中例如如在圖7的截面視圖中所示，箔片夾具130預(yù)成型有沉降區(qū)域(一個(gè)或者多個(gè))132，該沉降區(qū)域被成形為接收支撐基板(一個(gè)或者多個(gè))。
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為了易于說明使用了空間相對(duì)術(shù)語諸如“在下面”、“以下”、“下”、“之上”、“上”等以解釋一個(gè)元件相對(duì)于第二元件的定位。除了不同于在圖中描繪的那些定向的定向，這些術(shù)語旨在涵蓋器件的不同定向。此外，術(shù)語諸如“第一”、“第二”等還被用于描述各種元件、區(qū)域、部分等，并且也并非旨在是限制性的。貫穿說明書，類似的術(shù)語參考類似的元件。如在這里所使用地，術(shù)語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是指示所陳述的元件或者特征的存在但是并不排除另外的元件或者特征的開放式術(shù)語。冠詞“一”、“一個(gè)”和“該”旨在包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文清楚地另有指示。要理解，在這里描述的各種實(shí)施例的特征可以被彼此組合，除非具體地另有指出。雖然已經(jīng)在這里示意并且描述了具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，各種可替代的和/或等價(jià)的實(shí)現(xiàn)可以替代所示出和描述的具體實(shí)施例。該申請(qǐng)旨在涵蓋在這里討論的具體實(shí)施例的任何調(diào)整或者變化。因此，本發(fā)明旨在僅由權(quán)利要求及其等價(jià)形式限制。
權(quán)利要求
1.一種制造用于在將半導(dǎo)體管芯聯(lián)結(jié)到基板中使用的夾具的方法，所述方法包括 加熱工模具，所述工模具具有基部和限定所述工模具的形狀的、從所述基部延伸的多個(gè)隔開的突起；和在所述工模具被加熱時(shí)朝著所述工模具擠壓可彈性變形箔片夾具，從而所述箔片夾具變形為所述工模具的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述箔片夾具在高達(dá)150°C的溫度和高達(dá)5巴的壓力下被朝著所述工模具擠壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述箔片夾具是能夠經(jīng)受高于200°C的溫度的塑料猜片夾具。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述塑料箔片夾具能夠經(jīng)受高于260°C的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述箔片夾具是允許塑性變形的PTFE箔片夾具、 聚酰亞胺箔片夾具、液晶聚合物箔片夾具或者非燒結(jié)陶瓷箔片夾具之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述箔片夾具具有在20Mm到500Mm之間的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述箔片夾具具有在IOOMffl到250Mm之間的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述工模具的形狀對(duì)應(yīng)于多個(gè)半導(dǎo)體管芯、將被聯(lián)結(jié)到所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的一個(gè)或者多個(gè)基板或者將被聯(lián)結(jié)到所述一個(gè)或者多個(gè)基板的底板。
9.一種在基板上組裝半導(dǎo)體管芯的方法，包括提供多個(gè)半導(dǎo)體管芯、基板和預(yù)成型有具有側(cè)壁和底部的一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的可彈性變形箔片夾具；將所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯置放在所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域中以填充所述箔片夾具，使得所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)面向所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部并且所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二相對(duì)側(cè)背離所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部；鄰近所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)置放所述基板，使得結(jié)合材料被置入所述基板和所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯之間；和經(jīng)由第一和第二擠壓工具部件在升高的溫度和壓力下一起擠壓所述基板和填充的箔片夾具，從而所述基板經(jīng)由所述結(jié)合材料而被聯(lián)結(jié)到所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的所述第二側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在升高的溫度和壓力下一起擠壓所述基板和所述填充的箔片夾具之前，所述方法進(jìn)一步包括將所述填充的箔片夾具夾持到所述基板從而所述基板位于所述填充的箔片夾具上方；和翻轉(zhuǎn)所夾持的布置從而所述基板位于所述填充的箔片夾具下面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述箔片夾具被預(yù)成型為適配所述基板的不含半導(dǎo)體管芯的邊緣和角部區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述結(jié)合材料是燒結(jié)材料并且所述第一和第二擠壓工具部件是燒結(jié)工具的一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述結(jié)合材料是焊接材料并且所述第一和第二擠壓工具部件是擴(kuò)散焊接工具的一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在升高的溫度和壓力下一起擠壓所述基板和所述填充的箔片夾具時(shí)，所述填充的箔片夾具的端部區(qū)域在所述第一和第二擠壓工具部件之間形成密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第一或者第二擠壓工具部件包括硅樹脂墊片，所述硅樹脂墊片施加流體靜壓以一起擠壓所述基板和所述填充的箔片夾具。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中鄰近所述填充的箔片夾具的所述擠壓工具部件包括用于朝著所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)擠壓所述箔片夾具的所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部的多個(gè)柱塞。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述箔片夾具的所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域具有對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯、被置放在所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的所述第一側(cè)和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板或者被置放在所述一個(gè)或者多個(gè)支撐基板和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的底板的形狀和間隔。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在升高的溫度和壓力下一起擠壓所述基板和所述填充的箔片夾具之前，所述方法進(jìn)一步包括加熱具有基部和從所述基部延伸的多個(gè)隔開的突起的工模具，所述突起對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯、被置放在所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的所述第一側(cè)和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板或者被置放在所述一個(gè)或者多個(gè)支撐基板和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的底板的形狀和間隔；和在所述工模具被加熱時(shí)朝著所述工模具擠壓所述箔片夾具以預(yù)成型所述箔片夾具。
19.一種結(jié)合工具，包括第一擠壓部件；與所述第一擠壓部件相對(duì)的第二擠壓部件；和在第一和第二擠壓部件之間的壓力腔室，所述壓力腔室被配置為接收預(yù)成型有具有側(cè)壁和底部的一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的可彈性變形箔片夾具，所述箔片夾具在所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域中被多個(gè)半導(dǎo)體管芯填充，從而所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)面對(duì)所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部并且所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二相對(duì)側(cè)背離所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部，并且進(jìn)一步使得基板被置放鄰近所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)并且結(jié)合材料被置入所述基板和所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯之間；并且其中第一和第二擠壓部件被配置為在所述壓力腔室中在升高的溫度和壓力下一起擠壓所述基板和填充的箔片夾具，從而所述基板經(jīng)由所述結(jié)合材料而被聯(lián)結(jié)到所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的所述第二側(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合工具，其中所述結(jié)合材料是燒結(jié)材料并且所述結(jié)合工具是燒結(jié)工具。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合工具，其中所述結(jié)合材料是焊接材料并且所述結(jié)合工具是擴(kuò)散焊接工具。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合工具，其中所述第一擠壓工具部件包括硅樹脂墊片， 所述硅樹脂墊片被配置為施加流體靜壓以一起擠壓所述基板和所述填充的箔片夾具。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合工具，其中所述第二擠壓工具部件包括多個(gè)柱塞，所述柱塞被配置為朝著所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)擠壓所述填充的箔片夾具的所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合工具，其中所述箔片夾具的所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域具有對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯、被置放在所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的所述第一側(cè)和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板或者被置放在所述一個(gè)或者多個(gè)支撐基板和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的底板的形狀和間隔。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合工具，進(jìn)一步包括具有基部和從所述基部延伸的多個(gè)隔開的突起的工模具，所述突起對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯、被置放在所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯的所述第一側(cè)和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的一個(gè)或者多個(gè)支撐基板或者被置放在所述一個(gè)或者多個(gè)支撐基板和所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的所述底部之間的底板的形狀和間隔，并且其中所述結(jié)合工具被配置為加熱所述工模具并且朝著被加熱的工模具擠壓所述箔片夾具以在一起擠壓所述基板和所述填充的箔片夾具之前使所述箔片夾具預(yù)成型有所述一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及在干燥和壓力支撐組裝過程中固定半導(dǎo)體管芯。通過提供半導(dǎo)體管芯、基板和預(yù)成型有具有側(cè)壁和底部的一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的可彈性變形箔片夾具并且在該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域中置放半導(dǎo)體管芯從而箔片夾具被填充使得半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)面向該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的底部并且半導(dǎo)體管芯的第二相對(duì)側(cè)背離該一個(gè)或者多個(gè)沉降區(qū)域的底部，半導(dǎo)體管芯被組裝在基板上?；灞恢梅培徑雽?dǎo)體管芯的第二側(cè)，使得結(jié)合材料被置入基板和半導(dǎo)體管芯之間。基板和填充的箔片夾具經(jīng)由第一和第二擠壓工具部件在升高的溫度和壓力下被一起擠壓從而基板經(jīng)由結(jié)合材料而被聯(lián)結(jié)到半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)。
文檔編號(hào)H01L21/687GK102931123SQ20121028374
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者R.巴耶雷爾 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司