Patent EP-4318555-A1 (EP)
Title: Verfahren zum herstellen einer kaltverschweissten elektrischen verbindung zwischen einem schaltungselement und einem weiteren element mittels eines presswerkzeugs mit ausformungen
Inventor: STEGMEIER STEFAN
IPC: H01L21/603
Filed: 2022-08-04
Abstract: Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Schaltungselement (110, 210, 310) (z.B., einem Halbleiterelement wie einem Leistungshalbleiterbaustein) und einem weiteren Element (oder Leiter). Dabei wird zunächst jeweils ein elektrischer Kontakt (111, 211, 311, 120, 220, 320) mit einem flächigen Abschnitt (112, 212, 312, 122, 222, 322) an dem Schaltungselement (110, 210, 310) und an dem weiteren Element bereitgestellt. Zudem werden mehrere Zapfen (Pillars) (113, 213, 313) aus leitfähigem Material auf dem flächigen Abschnitt (112, 212, 312) eines der Kontakte (111, 211, 311) sowie korrespondierende Aussparungen (121, 221, 321) aus leitfähigem Material auf dem flächigen Abschnitt des anderen Kontaktes (120, 220, 320) bereitgestellt, wobei das leitfähige Material der Zapfen (113, 213, 313) und das leitfähige Material der Aussparungen (121, 221, 321) so gewählt werden, dass diese kaltverschweißbar sind, wobei die Aussparungen (121, 221, 321) als Durchgangsöffnungen bereitgestellt werden und wobei die Zapfen (113, 213, 313) so gebildet werden, dass sie nach einem vollständigen Einführen in die Durchgangsöffnungen (121, 221, 321) auf der anderen Seite der Durchgangsöffnungen (121, 221, 321) herausragen. Die Zapfen (113, 213, 313) werden in die Durchgangsöffnungen (121, 221, 321) eingeführt und miteinander kaltverschweißt durch zumindest teilweises Verpressen der Zapfen (113, 213, 313) in den Durchgangsöffnungen (121, 221, 321) mittels eines Presswerkzeugs (130, 230, 330), welches zumindest für ausgewählte der Zapfen (113, 213, 313) Ausformungen (131, 231, 331) aufweist, welche eine bezüglich einer Pressrichtung (132, 232, 332) seitliche Verformung (140A, 240A, 340A, 140B, 240B, 340B) der ausgewählten Zapfen (113, 213, 313) während des Pressvorgangs begünstigen und eine geringere Druckbeanspruchung des die Zapfen (113, 213, 313) tragenden Elements (110, 210, 310) bewirken. Da die Presskraft bereits zu Beginn des Pressvorgangs seitliche Komponenten aufweist, wird die Belastung in Richtung des Schaltungselements (110, 210, 310) vermieden bzw. verringert. Die Ausformungen (131, 231) können zumindest annäherungsweise auf die Querschnittsmittelpunkte der ausgewählten Zapfen (113, 213) wirken, wobei die Zapfen (213) zusätzlich hohl gebildet werden können, so dass die hohl gebildeten Zapfen (213) Sacklöcher aufweisen, die geringere Querschnittsdimensionen aufweisen als die Ausformungen (231) des Presswerkzeugs (230) und in die die Ausformungen (231) des Presswerkzeugs (230) zu Beginn des Pressvorgangs teilweise greifen. Alternativ können die Ausformungen (331) zwischen jeweils zwei der ausgewählten Zapfen (313) auf das Material des Kontakts (320) mit den Durchgangsöffnungen (321) wirken, wobei der Kontakt (320) mit den Durchgangsöffnungen (321) zusätzlich Materialausnehmungen (323) in den Bereichen zwischen den Durchgangsöffnungen (321) aufweisen kann, die auf der dem flächigen Abschnitt (322) abgewandten Seite des Kontakts (320) ausgebildet sind und auf die die Ausformungen (331) des Presswekzeugs (330) wirken. Die Zapfen (113, 213, 313) und die korrespondierenden Durchgangsöffnungen (121, 221, 321) können in einem Raster angeordnet werden, vorzugsweise in einem quadratischen Raster. Das Schaltungselement (110, 210, 310) kann in allen Ausführungsbeispielen an zwei gegenüberliegenden Seiten Zapfen (Pillars) (113, 213, 313) aufweisen, die in einem Arbeitsschritt durch beidseitige Verpressung der Pillars (113, 213, 313) in entsprechenden Öffnungen (121, 221, 321) von Kontakten (120, 220, 320) mit diesen elektrisch kontaktiert werden.