半導體模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體模塊。
【背景技術】
[0002]在電子模塊中，電子器件通常通過燒結連接層與電路載體連接。如果在對此所需的連接過程期間出現表面的污染，隨后其他的接合過程應該在該表面上進行，那么這能夠損害在這種其他的接合過程中制造的連接的質量。例如，有關堅固性的接合連接和/或其持久穩定性能夠降低。污染物例如能夠為制造燒結連接層所需要的膏和/或制造燒結連接層所需要的輔助劑的殘余物、組成部分或反應產物，和/或為出自在連接過程期間存在的氛圍環境的殘余物、組成部分或反應產物。

【發明內容】

[0003]本發明的任務在于，提供一種用于制造電子模塊的方法，其中在組件和第二接合配對件之間能夠建立高質量的接合連接，對于所述組件的制造，將第一接合配對件通過燒結法借助于電路載體連接。
[0004]所述任務通過根據專利權利要求1所述的半導體模塊來解決。本發明的設計方案和改進方案是從屬權利要求的主題。
[0005]為了制造電子模塊，提供組件，所述組件具有:電路載體，所述電路載體具有金屬的第一表面區段；第一接合配對件，所述第一接合配對件借助于第一連接層與金屬的第一表面區段以材料決定的方式連接。此外，組件具有金屬的第二表面區段。此外，提供第二接合配對件。在熱處理中，將金屬的第二表面區段不中斷地保持在下述溫度上，所述溫度高于至少為300°C的熱處理最低溫度。通過將第二接合配對件在對第二表面區段的熱處理結束之后以材料決定的方式與組件連接，在第二接合配對件和組件之間建立牢固的連接。
【附圖說明】
[0006]下面，根據實施例參考附圖闡述本發明。其中:
圖1示出用于制造組件的方法的中間步驟，其中將電路載體以材料決定的方式與第一接合配對件連接。
[0007]圖2示出完成的組件。
[0008]圖3示出在熱處理期間的組件。
[0009]圖4示出在熱處理之后的可選地抽吸圍繞組件的氛圍期間的組件。
[0010]圖5A示出一種電子模塊，對于其制造，將第二接合配對件與根據圖2的組件在組件熱處理之后直接地并且材料決定地連接。
[0011]圖5B示出一種電子模塊，對于其制造，將第二接合配對件與根據圖2的組件在組件熱處理之后借助于連接層以材料決定的方式連接。
[0012]圖6示出熱處理期間的組件，其中金屬的第二表面區段設有抗氧化層。
[0013]圖7示出一種電子模塊，對于其制造，將第二接合配對件與根據圖6的組件在組件熱處理之后直接地并且材料決定地連接。
[0014]只要沒有另作說明，在圖中相同的附圖標記表示相同的或起相同作用的元件。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出電路載體3以及要與電路載體3連接的第一接合配對件I。第一接合配對件I能夠為任意部件，例如為電子器件(例如，MOSFET、IGBT、晶閘管、JFET、二極管等)，但是也能夠為任意的其他有源或無源器件或者任意的電子組件或導電的(例如金屬的)連接元件。
[0016]電路載體3具有介電的絕緣載體30，例如陶瓷，所述絕緣載體具有上側301，在所述上側上施加有上部的金屬化層31。上部的金屬化層31能夠如示出的那樣結構化或者替代地不結構化。可選地，絕緣載體30的與上側301相反的下側302也能夠設有下部的金屬化層32。所述下部的金屬化層能夠與上部的金屬化層31的設計方案無關地結構化或不結構化。只要存在下部的金屬化層32，所述下部的金屬化層就能夠可選地相對于上部的金屬化層31是電絕緣的。
[0017]原則上，電路載體3的設計方案是任意的。尤其是，電路載體不一定必須具有絕緣載體30。然而，無論如何，所述電路載體具有金屬的第一表面區段311，在所述第一表面區段上，第一接合配對件I借助于第一連接層41以材料決定的方式與電路載體3連接，這作為結果在圖2中示出。對此，第一接合配對件I例如具有下部的金屬化層12。第一連接層41例如能夠為燒結層或焊料層。
[0018]如果第一連接層41是燒結層，那么所述第一連接層借助于在圖1中示出的膏41’產生，所述膏包含金屬粉末411’和溶劑412’。所述膏41’被布置在金屬的第一表面區段311和第一接合配對件I的下部的金屬化層12之間，使得所述膏連續地在第一接合配對件I的下部的金屬化層12和金屬的第一表面區段311之間延伸。對此，首先能夠將膏41’涂覆到金屬的第一表面區段311和/或第一接合配對件I的下部的金屬化層12區段上。在涂覆之后，能夠將第一接合配對件I和電路載體3連接到一起。
[0019]在膏41’連續地在金屬的第一表面區段311和第一接合配對件I的下部的金屬化層12之間延伸的狀態下，將膏41’燒結成固定的第一連接層41，所述第一連接層將第一接合配對件I和電路載體3以材料決定的方式彼此連接。作為結果，因此存在組件99，如其示例性地在圖2中示出的那樣。
[0020]可選地，能夠將膏41’在涂覆之后并且在燒結之前仍至少部分地干燥，使得溶劑412’的一大部分揮發掉并且留下干燥的層，所述干燥的層主要由金屬粉末411’構成。
[0021]組件99具有一個或多個金屬的第二表面區段，在所述第二表面區段上，所述組件能夠材料決定地與第二接合配對件連接。例如，這種第二表面區段能夠為第一接合配對件I的上部的金屬化層11的表面區段111，和/或為電路載體3的金屬化部的表面區段，例如電路載體3的上部的金屬化層31的表面區段312。
[0022]如在圖2中示意地示出，一個或多個金屬的第二表面區段111、312能夠由污染物5污染。為了將所述污染物5至少部分地并且在理想情況下完全地從金屬的第二表面區段111、312中的一個或多個上移除，至少使相關的金屬的第二表面區段111、312經受熱處理，在該熱處理中將所述第二表面區段不中斷地保持在下述溫度上，所述溫度高于至少為300°C的熱處理最低溫度。熱處理的持續時間原則上能夠任意地選擇。所述持續時間例如能夠為至少一秒。
[0023]可選地，不僅一個或多個金屬的第二表面區段111、312可以經受熱處理，而且整個組件99也可以經受熱處理。這表示，在熱處理期間，將組件99的每個部位不中斷地保持在高于熱處理最低溫度的溫度上。
[0024]同樣地，熱處理最低溫度能夠不僅僅為至少300°C、而是甚至為至少350°C或甚至至少為355°C。
[0025]為了將金屬的第二表面區段111、312或甚至將整個組件99出于熱處理的目的加熱，原則上能夠使用任意的加熱法。在圖3中示出的可能性例如在于，將組件99的金屬的組成部件、例如形成一個或多個金屬的第二表面區段111、312 (只要存在)的金屬化部11、31借助于感應器6加熱。在用于加熱的替代的方法中，例如能夠使用加熱板、熱空氣、熱風鼓風機、紅外線熱輻射、激光輻射或等離子射束。
[0026]在全部的變型形式中可以進行加熱，使得在熱處理期間，組件99的金屬的組成部分不熔化。
[0027]與加熱的方法無關地，熱處理引起，污染物5至少部分地蒸發并且揮發到包圍組件99的氛圍中。
[0028]可選地，熱處理能夠在同樣在圖3中示出的腔200中執行，污染物5通過熱處理揮發到其氛圍中。
[0029]如此外在圖4中示出，能夠通過對腔200抽真空而將腔200的以所述方式積聚有污染物5的氛圍在熱處理之后可選地至少部分地從腔200中抽出，以便將位于腔氛圍中的污染物5—一在理想情況下完全地一一從腔200中移除，這在圖4中借助多個箭頭示出。對此，腔200具有抽吸開口 201。抽吸例如能夠借助于真空栗進行，所述真空栗連接到抽吸開口上。
[0030]根據另一個選擇，能夠在阻礙第二表面區段111、312的氧化的保護氣體氛圍中執行熱處理。原則上，能夠使用任意的保護氣體或者保護氣體混合物。成本適當的保護氣體例如是氮氣。
[0031]同樣地，可選可行的是，在還原性的氛圍中執行熱處理。由此能夠去除在一個或多個金屬的第二表面111、312上可能存在的金屬氧化物。這種還原性的氛圍的適當的物質例如是甲酸和/或氫氣和/或混合氣體。
[0032]與是否在腔200中執行熱處理無關地，與是否使用保護氣體氛圍無關地，與是否使用還原性的氛圍無關地，并且與是否進行抽吸無關地，將經過熱處理的組件99在至少一個(通過熱處理清潔的)金屬的第二表面區段111、312上以材料決定的方式與第二接合配對件連接。
[0033]第二接合配對件原則上能夠為任意的部件，例如有源的或無源的電子器件，或者為電連接線路，例如為接合線，或者為平坦的或彎曲的連接片。
[0034]隨后，參考圖5A示例性地闡述被構造為接合線的第二接合配對件2與(通過熱處理清潔的)金屬的第二表面區段111、312的連接。在此，接合線通過線接合技術、例如通過超聲波接合以本身已知的方式直接與金屬的第二表面區段111、312連接。在本文中不僅將(在線接合之前)具有圓形的橫截面的線，而且將這些(在線接合之前)不具有圓形的橫截面的線視作為接合線。
[0035]在圖5A中示出的左邊的接合線2在第一接合部位上通過線接合、例如通過超聲波接合來接合到金屬的第二表面區段111上。相應地，在圖5A中示出的右邊的接合線2在第一接合部位上通過線接合、例如通過超聲波接合來接合到金屬的第二表面區段312上。左邊的和右邊的接合線2還能夠在一個或多個其他的接合部位上被接合到其他的元件上，所述其他的元件不是組件99的固定的組成部分。在圖5A中示出的中間的接合線2在第一接合部位上通過線接合、例如通過超聲波接合來接合到金屬的第二表面區段111上，并且在第二接合部位上，同樣通過線接合、例如通過超聲波接合來接合到金屬的第二表面區段312上。
[0036]根據圖5A的圖示在此范圍中僅是示意的，不一定必須存在三個接合線2。只要在本發明中第二接合配對件2被構造為接合線，那么所述第二接合配對件在至少一個接合部位上直接地接合到