(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー半導体チップのような電子部材の接触表面上に配置されうるアダプタを提供する。【解決手段】第１面および第２面を有する少なくとも１つの基板を有する、電子部材５ａ〜５ｄの少なくとも１つの接触表面と接続するための基板アレイ１であり、基板の第１面上に少なくとも領域的に電子部材の接触表面７ａ〜７ｄと接続するために第１面の実質的に平らな表面内に少なくとも１つの隆起３ａ〜３ｄを形成する。【選択図】図１
2020047912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および第２面を有する少なくとも１つの基板を有し、前記基板の前記第１面上に少なくとも領域的に電子部材の接触表面と接続するために前記第１面の実質的に平らな表面内に少なくとも１つの隆起が形成される、電子部材の少なくとも１つの接触表面と接続するための基板アレイ。
【請求項２】
前記隆起が、少なくとも１つの部分的材料除去、好ましくは電気化学的除去または機械的除去によって領域内に少なくとも部分的に前記隆起が囲むように形成されるか、または
前記隆起が、好ましくは前記基板と同じ材料を含む少なくとも１つの間隔保持器によって形成され、および／または前記間隔保持器が円形、長方形、正方形または多角形に形成される、請求項１に記載の基板アレイ。
【請求項３】
前記基板の前記第１面の実質的に平らな表面上に少なくとも２つの隆起が、少なくともそれぞれ１つの電子部材の少なくともそれぞれ１つの接触表面と接続するために形成される、請求項１または２に記載の基板アレイ。
【請求項４】
前記基板および／または前記隆起が、前記基板と前記電子部材との接続のときに前記基板の変形を低減するために少なくとも１つの開放構造を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板アレイ。
【請求項５】
前記開放構造が、少なくとも１つの開口または凹部、好ましくはスリット状、波形および／または雷文形の開口または凹部を有し、および／またはそのような開口または凹部の多数および／または組合せを有する、請求項４に記載の基板アレイ。
【請求項６】
前記隆起上に少なくとも部分的に接触材料層が塗布される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板アレイ。
【請求項７】
前記基板と反対側の前記接触材料層の面上に少なくとも部分的に予備固定剤が塗布され、前記接触材料層の接触材料が焼結補助剤および金属粒子、特に銀粒子または銅粒子を含み、および／または前記予備固定剤が同じ焼結補助剤を含む、請求項６に記載の基板アレイ。
【請求項８】
前記基板が金属板または金属テープ部分、特に銅板または銅テープ部分であるか、または鉛フレームまたはＤＣＢ−、ＰＣＢ−、ＡＭＢ−、ＴＦＣＢ−もしくはＴＰＣ−基板であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板アレイ。
【請求項９】
前記基板の少なくとも一面が、特に金（Ａｕ）またはニッケル−金（ＮｉＡｕ）または銀（Ａｇ）またはニッケル−銀（ＮｉＡｇ）またはニッケル−パラジウム−金（ＮｉＰｄＡｕ）を含む材料で、特に電気めっきまたは化学的析出により被膜されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板アレイ。
【請求項１０】
特に担体箔として形成され、接触材料層および／または予備固定剤と少なくとも付着接続する担体を特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の基板アレイ。
【請求項１１】
第１面および第２面を有する少なくとも１つの基板を準備するステップと、
前記基板の前記第１面上に電子部材の接触表面を接続するために前記第１面の実質的に平らな表面内に少なくとも領域的に少なくとも１つの隆起を形成するステップとを含む、電子部材の少なくとも１つの接触表面と接続するための基板アレイの製造方法。
【請求項１２】
前記基板アレイと前記電子部材の接触表面とを、隆起を含む前記基板の第１面が前記電子部材側に配置されるように互いに位置付けるステップと、
前記基板アレイと前記電子部材の接触表面とを接続するステップとを含む、少なくとも１つの電子部材と、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板アレイおよび／または請求項１１に記載の方法にしたがって製造される基板アレイとを接続する方法。
【請求項１３】
前記基板アレイと少なくとも第２の電子部材の接触表面とを、第２の隆起を含む前記基板の第１面が前記第２の電子部材側に配置されるように互いに位置付けるステップと、
前記基板アレイと前記第２の電子部材の接触表面とを接続するステップとをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板を塗布された接触材料層と共に前記基板アレイと前記電子部材とを互いに位置付ける前に担体から剥がすステップを特徴とする、請求項１２または１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板アレイと前記電子部材の接触表面とを焼結、押圧、ハンダ付けおよび／または接着によって接続するステップを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも１つの電子部材を接続するための基板アレイに関する。さらに、本発明は少なくとも１つの電子部材を接続するための基板アレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーエレクトロニクスでは以前から、例えばＳＩＣチップの使用などの高いエネルギーギャップを有する半導体を使用する傾向がある。ウェーハ中の欠陥割合による条件付きでこのパワー半導体は、それにより満足できる生産高を保証するためにその最大の大きさが制限される。従来のアレイに匹敵しうる性能が達せられるように、複数のＳＩＣチップが並列に使用される。ＳＩＣチップの上側の接触はその構造形式のために、接触表面が非常に小さく、多くの小さい平面から構成されることから、従来のアレイの接触より大幅に複雑で手数がかかる。したがって現存するモジュール型の使用は多くの場合不可能である。
【０００３】
接触を改善するために例えば特許文献１は、例えばパワー半導体チップのような電子部材の接触表面上に配置されうるアダプタを提案する。但し複数のチップ表面を共に接触させ共通の接触表面を製造するための満足な解決策は従来技術から知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１４１１７２４５（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって本発明の課題は、市場で慣例のパワー半導体およびモジュール型の使用を可能にし、公知の方法による電子部材の接触表面の接触を認める改善された基板アレイおよび改善された基板アレイの製造方法を提供することである。
【０００６】
この課題は、本発明にしたがって特許請求項１の対象に係る基板アレイ（Ｓｕｂｓｔｒａｔａｎｏｒｄｎｕｎｇ）によって解決される。
【０００７】
少なくとも１つの電子部材と接続するための本発明の基板アレイは、ここでは第１面および第２面を有する少なくとも１つの基板を有し、基板の第１面上に少なくとも領域的に電子部材の接触表面と接続するための第１面の実質的に平らな表面内に少なくとも１つの隆起が形成される。
【０００８】
この文脈で「電子部材」という概念は、電子的あるいは電気的構成要素を表すために使用されうる。そのため「電子部材」という概念は、例えばＳＩＣチップのようなパワーエレクトロニクスで使用される構成要素を含むことができる。一例では本発明の基板アレイは電子部材とともに使用されることができる。本発明のさらなる一例では本発明の基板アレイは電子部材を含むことができる。「接触表面」という概念は、それらによって導電接続が生成されうる電子部材に接した１つの領域または複数の領域を表すために使用されうる。
【０００９】
本発明では基板の第１面上に少なくとも領域的に電子部材と接続するための第１面の実質的に平らな表面内に少なくとも１つの隆起が形成される。「隆起」という概念は、嵩上げ、突起部または肥厚としても表されうる。例えば隆起は段状に鋳造されることができ、基板の表面から材料を取り除くことによって形成されうる。代替的に隆起は基板の表面上に配置される、例えばＤＴＳスペーサのような間隔保持器でもありうる。隆起は本発明の例では０．１５ｍｍ未満の隆起でありうる。
【００１０】
一例では第１面の基板は少なくとも領域的に２つまたはそれ以上の電子部材の少なくとも２つまたはそれ以上の接触表面と接続するための第１面の実質的に平らな表面内に少なくとも２つまたはそれ以上の隆起を有する。２つまたはそれ以上の隆起の上にそれぞれ少なくとも部分的に１つの接触材料層が塗布されうる。「接触材料」という概念は、導電接続が生成されうる領域を表すために使用されうる。
【００１１】
本発明は、複数のパワー半導体の接触表面を接続し、それにより従来技術から公知の方法、例えば銅線とのワイヤボンディングにより接触可能な共通の接触表面を生成することを可能にする。さらに有利には隆起によって接触電子部材の縁絶縁がバイパスされない。本発明の基板アレイの使用によって、接触領域の拡大のためさらに高い電気容量ならびに改善された熱除去も保証され、それによりさらに高い信頼性が達せられる。
【００１２】
一例では隆起が、好ましくは電気化学的除去または機械的除去による少なくとも１つの部分的材料除去によって、領域内に少なくとも部分的に隆起が囲むように形成される。
【００１３】
例えば隆起は所望の使用に関連付けてエッチング、フライス削りによって、レーザーを用いて、例えば深絞りまたは曲げのような変形によって製造されうる。隆起はその周りに配置された基板の高さの少なくとも５０％となることができ、基板の表面の少なくとも１０％上方に延在しうる。基板と反対側の隆起表面は、電子部材の接触表面に相応する形状を有しうる。
【００１４】
これに対して代替的に、隆起はさらなる一例では好ましくは基板と同じ材料を含む少なくとも１つの間隔保持器を用いて形成され、および／または間隔保持器が円形、長方形、正方形または多角形に形成される。
【００１５】
有利にはそのようにして基板の機械的または化学的加工無しに隆起が形成され、それによって様々な型が迅速かつ安価に実現されうる。
【００１６】
さらなる一例では基板の第１面の実質的に平らな表面上に少なくとも２つの隆起が、少なくともそれぞれ１つの電子部材の少なくともそれぞれ１つの接触表面と接続するために形成される。
【００１７】
有利にはこれにより隣り合って配置される複数の異なる電子部材に接した接触表面が互いに接続され、共通の接触表面が生成されうる。
【００１８】
さらに一例では基板および／または隆起が、基板と電子部材との接続のときの基板の変形を低減するために少なくとも１つの開放構造を有する。
【００１９】
「開放構造」は基板または隆起の材料中の凹部または開口と理解される。有利には開放構造の導入により少なくとも１つの接触表面への接続が改善され、それにより構造群のさらに高い信頼性が達成されうる。
【００２０】
一例では開放構造は少なくとも１つの開口または凹部、好ましくはスリット状、波形および／または雷文形の開口または凹部を有し、および／またはそのような開口または凹部の多数および／または組合せを有する。
【００２１】
さらなる一例では隆起上に少なくとも部分的に接触材料層が塗布される。
【００２２】
接触材料は例えば焼結可能材料あるいは焼結材料でありうる。接触材料は焼結ペーストおよび／または焼結箔であり、焼結材料および／または焼結ペーストおよび／または焼結箔は例えば銀および／または銀化合物を含みうる。代替的に接触材料はハンダおよび／または導電性接着剤でありうる。接触材料の塗布は印刷、特にスクリーン印刷および／または型板印刷および／または凹版印刷および／または噴霧および／または噴射によって実施されあるいは行われうる。
【００２３】
さらに一例では基板と反対側の接触材料層の面上に少なくとも部分的に予備固定剤が塗布され、接触材料層の接触材料は焼結補助剤および金属粒子、特に銀粒子または銅粒子を含み、および／または予備固定剤は同じ焼結補助剤を含む。
【００２４】
予備固定剤は予備固定のためあるいは基板を電子部材にまたは電子部材を基板に一時的に付着させるためにのみ用いられる。予備固定あるいは付着に基づいて装着場所から焼結場所への部材の十分な輸送性が生じる。予備固定剤は暫定的な固定剤である。言い換えると予備固定剤は、基板アレイあるいは基板と電子部材との一時的な固定を可能にする固定剤である。
【００２５】
一例では基板が金属板または金属テープ部分、特に銅板または銅テープ部分を含むか、または鉛フレームまたはＤＣＢ−、ＰＣＢ−、ＡＭＢ−、ＴＦＣＢ−もしくはＴＰＣ−基板である。
【００２６】
さらなる一例では基板の少なくとも一面が、特に金（Ａｕ）またはニッケル−金（ＮｉＡｕ）または銀（Ａｇ）またはニッケル−銀（ＮｉＡｇ）またはニッケル−パラジウム−金（ＮｉＰｄＡｕ）を含む材料で、特に電気めっきまたは化学的析出により被膜される。
【００２７】
さらに一例では基板アレイが、特に担体箔として形成される担体を含み、この担体は接触材料層および／または予備固定剤と少なくとも付着接続している。
【００２８】
担体は、基板アレイを第１の生産場所からさらなる生産場所へあるいは第１の製造装置からさらなる製造装置へ搬送できるようにするために用いられる。担体は例えば担体箔であり、特に粘着力の小さい担体箔でありうる。さらに担体を製造するためにウェーハフレームをＵＶテープで上張りすることができる。接触材料層と予備固定剤とを具備する基板がこのＵＶテープ上に接着されうる。
【００２９】
本発明は、電子部材の少なくとも１つの接触表面と接続するための基板アレイの製造方法をも提案し、この方法は、
第１面および第２面を有する少なくとも１つの基板を準備するステップと、
基板の第１面上に電子部材の接触表面を接続するために第１面の実質的に平らな表面内に少なくとも領域的に少なくとも１つの隆起を形成するステップとを含む。
【００３０】
さらに本発明は、少なくとも１つの電子部材と本発明の基板アレイおよび／または本発明の方法にしたがって製造される基板アレイとの接続方法を提案し、これは、
基板アレイと電子部材の接触表面とを、隆起を含む基板の第１面が電子部材側に配置されるように互いに位置付けるステップと、
基板アレイと電子部材の接触表面とを接続するステップとを含む。
【００３１】
一例では、この方法がさらに、
基板アレイと少なくとも第２の電子部材の接触表面とを、第２の隆起を含む基板の第１面が第２の電子部材側に配置されるように互いに位置付けるステップと、
基板アレイと第２の電子部材の接触表面とを接続するステップとを含む。
【００３２】
一例では、この方法がさらに、
基板を塗布された接触材料層と共に基板アレイと電子部材とを互いに位置付ける前に担体から剥がすステップを含む。
【００３３】
さらなる一例では、この方法が、
基板アレイと電子部材の接触表面とを焼結、押圧、ハンダ付けおよび／または接着によって接続するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１ａは、本発明の一実施形態に係るまだ組み立てられない状態の基板アレイ、電子部材および導電板の斜視図である。図１ｂは、図１ａに示した本発明の実施形態に係る組み立てられた状態の基板アレイ、電子部材および導電板の斜視図である。
【図２】図２ａは、本発明のさらなる実施形態に係る基板アレイの隆起の概略平面図である。図２ｂは、本発明のさらなる実施形態に係る基板アレイの隆起の概略平面図である。図２ｃは、本発明のさらなる実施形態に係る基板アレイの隆起の概略平面図である。図２ｄは、本発明のさらなる実施形態に係る基板アレイの隆起の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明のさらなる特徴および利点は、概略図を参照しながら本発明の好ましい実施形態において説明される以下の説明から明らかになる。
【００３６】
図１ａには、本発明の一実施形態に係るまだ組み立てられない状態の基板アレイ（Ｓｕｂｓｔｒａｔａｎｏｒｄｎｕｎｇ）１、電子部材５ａ〜５ｄおよび導電板１１の斜視図が示される。
【００３７】
図１ａに示される４つの電子部材５ａ〜５ｄは、例えば導電板１１上に並んで配置されるＳＩＣダイオードでありうる。図示された電子部材５ａ〜５ｄは、それぞれ破壊電圧を上げるガードリング９ａ〜９ｄにより囲まれる接触表面７ａ〜７ｄをそれぞれ有する。接触表面７ａ〜７ｄはそれぞれ電子部材５ａ〜５ｄの第１接続を形成し、電子部材５ａ〜５ｄの対向側は第２接続を形成する。図１ａに示される実施形態では４つの電子部材５ａ〜５ｄが正方形に配置され、導電板１１上のそれらの第２接続と固定される。
【００３８】
図１ａの電子部材５ａ〜５ｄの上方に示される、電子部材５ａ〜５ｄの接触表面７ａ〜７ｄと接続するための基板アレイ１は、基板アレイ１の基板の第１面の実質的に平らな表面内に４つの隆起３ａ〜３ｄを有する。当業者は、接触表面７ａ〜７ｄが使用された電子部材５ａ〜５ｄに応じて、電子部材５ａ〜５ｄの異なる領域上に配置され計画された使用に応じて異なる形状を有しうる比較的大きい面または比較的小さい面を有しうることを知ることができる。図１ａには、隆起３ａ〜３ｄが正方形の隆起として示される。図示されない実施形態では、隆起３ａ〜３ｄはまた、円形、楕円形、長方形、四角形または前述の形状の組合せによって形成されうる。基板アダプタ上の隆起はそれぞれ相応の相補的形状を有し、隆起の高さは０．１５ｍｍ未満でありうる。隆起上に、基板アレイ１と電子部材５ａ〜５ｄとを接続できるように接触材料層が塗布されうる。ここでは接触材料層の接触材料が焼結補助剤および金属粒子、特に銀粒子または銅粒子を含みうる。
【００３９】
さらに図１ａには、基板アレイ１および電子部材５ａ〜５ｄの向かい側および隣接して従来技術から公知の電子部材および基板アレイが示される。ここではそれぞれ１つの基板アレイが電子部材の接触面上に配置される。従来技術から公知の基板アレイは隆起を有さない。
【００４０】
図１ｂは、図１ａに示された本発明の実施形態に係る基板アレイ１、電子部材５ａ、５ｃおよび導電板１１の組み立てられた状態の斜視図を示す。図１ｂでは基板アレイ１の隆起３ａ、３ｃが電子部材５ａ、５ｃと接続している。図１ｂに示されるように、電子部材５ａ、５ｃと隆起３ａ、３ｃとの上側の接触は焼結、ハンダ付けおよび／または接着され、基板の第２面はボンディングワイヤ１３ａ〜１３ｎ、例えば銅ボンディングワイヤと接触している。
【００４１】
図２ａ〜２ｄは、本発明のさらなる実施形態に係る基板アレイの隆起の概略平面図をそれぞれ示す。
【００４２】
基板および／または（複数の）隆起上に、基板と電子部材との接続のときに基板の変形を低減するために開放構造が導入されうる。開放構造は少なくとも１つの開口または凹部によって形成されうる。例えば開放構造は基板アレイの材料内の貫通口であるかまたは基板アレイの材料内の特定の深さに限定された凹部でありうる。図２ａには開放構造が雷文形の開口または凹部として示され、図２ｂには波形、図２ｃには円形、および図２ｄにはスリット状に示される。
【００４３】
本発明のさらなる特徴および利点は概略図を参照しながら本発明の好ましい実施形態において説明される以下の説明から明らかになる。
【符号の説明】
【００４４】
１    基板アレイ
３ａ〜３ｄ    隆起
５ａ〜５ｄ    電子部材
７ａ〜７ｄ    接触表面
９ａ〜９ｄ    ガードリング
１１    導電板
１３ａ〜１３ｎ    ボンディングワイヤ
【図１】
2020047912.tif 000003
【図２】
2020047912.tif 000004
【外国語明細書】
2020047912000001.pdf