1.本发明涉及一种无铅焊料箔，用该无铅焊料箔能够将金属构件和/或金属化的/金属涂覆的构件、也就是相邻构件的金属的表面层相互连接起来。
背景技术：
2.为了将电子工业中的构件连接起来，在现有技术中不仅以焊膏的形式而且也以预分份的、纯金属的焊料成形件的形式使用焊料材料、大多所谓的软焊料。
3.如今，电子装置中的钎焊部位的可靠性以及在此尤其功率电子装置中的钎焊部位的可靠性要求焊料材料的如也用所述焊料材料所产生的连接区的非常好的机械的、电的和热的特性，其中，所述焊料材料的耐久性目前应当扩展到越来越高的温度范围。
4.在此出于环境保护和健康安全的原因，国际趋势是使用环境友好且健康安全的无铅焊料材料。
5.在转换到无铅焊料的过程中，大量的焊料变型方案（绝大部分基于锡）被开发出来，其相较于含铅的合金虽然也具有良好的机械的、电的和热的特性，然而在大约214℃至大约250℃的范围内熔化。
6.对于更高的工作/使用温度来说，目前没有无铅的软焊料，其将在功率电子装置中所要求的性能的耐温性与必要的可靠性和经济性统一起来。
7.因此，例如在高温应用中、即尤其在超过250℃的工作温度下，存在开发新型的能够成本低廉地使用的（尽可能也无铅的）软焊料箔，其满足在功率电子装置中所需要的对温度控制的要求，一方面为了在钎焊过程期间不损坏有待连接的结构组合件并且另一方面也在经济性的观点下尤其用下述情况下来实现耐高温的钎焊连接，即：对软焊料来说典型的钎焊特征、在对于无铅的软钎焊来说典型的过程温度范围内、也就是在优选250到300℃的温度时、但是在至少比所使用的软焊料的液相线温度高出20-30 k的温度下并且用在现有技术中常见的低于5 min的钎焊时间、并且也在没有随后的热处理的情况下并且甚至在没有在钎焊期间额外地将压紧力施加到接合对象上的情况下、并且当在连接区中最小程度地构成气孔和/或缩孔时在不取决于在钎焊炉中在钎焊时有待设定的氛围的情况下，所述钎焊连接也在多阶段钎焊过程中保证了相邻构件之间的连接区的高的热可靠性。
8.为了能够在构件之间建立这种连接，所述焊料必须始终转变为熔融状态。
9.在焊料冷却和凝固之后，在组件之间建立牢固的材料锁合的连接。现有技术的焊料箔的缺点在于，所述焊料一旦转变为熔融状态，则相对于由于从外部起作用的力而产生的形状变化没有任何值得提起的内部阻抗（液态焊料的表面张力）。
10.这些从外部起作用的力在此能够是由有待连接的构件的重量而产生的重力，但是也能够是由连接技术产生的推力和压力、如也毛细作用力、或者能够是由表面张力的影响所引起的力，如也在钎焊时通过原子的相互作用力在结合所述接合部位/连接区的情况下所引起的力。
11.这些力在钎焊过程中可能导致有待接合的构件相对于彼此倾斜。
12.由此，在钎焊之后，在横截面中观察，焊料厚度在结构的一边缘上比在对置的边缘上薄得多。所述焊料材料的在有待钎焊的表面上的这些不同的横截面厚度对钎焊部位的使用寿命具有负面影响，同时由此提高了在“厚的”区域之处/之中的热阻，由此构成不期望的所谓“热点”。
13.在极端情况下，如果所述经表面安装的（smd-）构件在“元件立起效应（tombstone effekt）”中竖立在变成液态的钎焊部位中，则可能导致该经表面安装的构件的功能性的完全丧失。
14.在功率电子装置的构建-及连接技术的领域中，无铅钎焊的钎焊部位与其含铅度高的对应物相比大多具有明显降低的寿命，其特征在于直到相应地所钎焊的结构组合件失效之前温度负荷变换周期的数量较少。
15.因此，即使铅对人和自然的毒性是众所周知，含铅度高的焊料如今仍然在敏感领域、如航天航空-或军事技术中使用。
16.其他解决方案、如用膏形式的铜粉末或银粉末进行烧结或使用非常脆的含金度高的软焊料是非常昂贵的并且因此在这些领域内几乎不被考虑作为替代方案。
17.除了这些热机械的优点之外，含铅的、尤其含铅度高的焊料具有以下优点，即：只在比其他常规无铅软焊料更高的温度下才变得熔融。由此，能够用含铅度高的焊料来可靠地设计所谓的多阶段钎焊过程，在所述多阶段钎焊过程中彼此先后地通过钎焊来构建模块的各个层面。
18.因此，例如第一钎焊部位能够用较高熔点的、含铅度高的焊料来执行，随后后续钎焊部位用低熔点的锡基焊料来设计。
19.由于在80 k （开尔文）及以上的熔化范围中的温差，在这样的设计中原则上不存在以下危险，即：已经被钎焊的组件在用于下一组件的后续钎焊步骤中松开，因为相对于第一焊料的固相线温度的温度间隔足够大并且由此能够良好地控制。
20.如果局限于一般现有技术的无铅软焊料，那么在已经钎焊的钎焊连接的再次熔化温度与有待新钎焊的钎焊部位的熔化温度之间的这种温度间隔对不同的无铅的锡基焊料来说就缩小到略大于30 k。
21.然而，在工业实践中，在真空回流焊设备中进行钎焊时，通常会出现超过焊料的液相线温度约20-30 k的过热，以便产生高质量的连接。
22.因此，在现有技术中，作为低熔点的替代方案还存在含铟和铋的焊料，其能够用于多阶段钎焊的可靠的无铅的设计。
23.但是，所述含铟和铋的焊料的很低的熔化温度、也在与此耦联的情况下较差的耐蠕变性大大限制了其在功率电子装置中的使用。
24.此外，铟是非常昂贵的金属，因此其作为大面积、大体积的系统焊料的使用通常是不经济的。
25.由于在常规的不受针对铅的特殊规定影响的经济区域内针对含铅焊料的进一步使用的特殊规定很快终止（auslaufen），所以缺少能够在韧性和较高的去焊温度方面弥补相对于含铅焊料的空缺的备选的焊料材料。
26.在现有的构建-及连接技术中已知以下方案，在这些方案中人们尝试通过插入成形体、网或环来阻止在钎焊过程中有待钎焊的构件的倾斜并且产生恒定的焊料层厚度。这
些方法的缺点在于，无法排除导致含有缩孔的钎焊连接的气泡。
27.因此，在de 2228703 a1或者对应的us 3900153 a中介绍了一种焊料材料，其中金属的、圆形的或柱形的颗粒以熔化方法被搅入到包围它们的软焊料中或者通过滚压来加入到软焊料中，目的在于，确保在电结构元件的有待钎焊的部件之间的保持不变的间距，以便在钎焊过程中防止有待钎焊的构件倾斜。
28.在这种解决方案中加入到焊料材料中的金属颗粒在钎焊过程中不允许变得熔融，以便在钎焊过程之后确保构件之间的最小间距。
29.由于所述颗粒在几何形状上任意地并且绝对不可再现地集成在软焊料材料中，所以利用这种解决方案在将构件连接起来之后充其量能够设定与颗粒的高度相关联的最小的最低层厚度。
30.不仅在以熔化方法将颗粒搅入到包围颗粒的软焊料中时而且在将颗粒滚压到软焊料箔或软焊料带中时产生了对于用这样的材料后续钎焊的区域来说严重的缺点，这些缺点的特征尤其在于连接部位中的空穴的数量的提高。
31.在jp 2004174522 a预先说明了另一种无铅的复合焊料及其制造方法。
32.对于这种按照jp 2004174522 a的无铅的复合焊料的使用来说，强制要求在钎焊过程期间施加压力、也就是向接合部位加载重量。由此，这种接合过程一方面与高的制造技术上的开销相关联，另一方面这种强制必需的挤压力（因为半导体结构元件如今越来越薄）可能导致半导体结构元件的损坏乃至断裂并且由此导致有待钎焊的结构元件的电特性的丧失。
33.在jp 2004174522 a预先说明的复合焊料中始终使用金属网，在所述金属网中，主要具有25 μm至100 μm的线材直径的铜线网状地彼此交织，其中，这些cu铜线要么必须在与软焊料箔接合之前成本高昂地在真空中或在惰性的氩气下以大约400℃至600℃温度在30分钟长的时间内被清洁，要么必须在与软焊料箔接合之前用锡涂覆大约1 μm的层厚度。
34.然后，将这些经清洁的或用sn涂覆的网一次或者也多次分别夹层式地彼此叠置地堆叠在两个由锡构成的、分别具有20 μm至250 μm的箔厚度的焊料箔之间，并且随后要么以非常不经济的方法不连续地通过复合挤压要么更有效地连续地通过滚压包层法、在所述复合焊料的所有夹层式地彼此叠置地堆叠的组成部分的“按百分比计算的高度降低”的情况下、也就是将所述焊料箔和网（由所述复合焊料的所有夹层式彼此叠置地堆叠的组成部分的合计的初始高度与最终高度之间的差值关于所述复合焊料的所有夹层式彼此叠置地堆叠的组成部分的所合计的初始高度以%的方式来进行求取）以20 %至30 %的程度压制成复合焊料。
35.根据结合jp 2004174522 a所使用的接合方法，由于金属网的尤其在联接点的区域内的复杂的几何形状，在给定的过程条件下（以20 %-30 %的高度减少）无法保证通过包围性的软焊料基体来完全材料锁合地围绕着线材夹层流动（参考jp 2004174522 a，图5和图6）。因此，在所述网的联接点的区域中难以到达的间隙中残留有空隙。此外，所述软焊料箔在规定的工艺条件下在网孔的范围内充其量轻微地接触。但是在jp 2004174522 a所提出的工艺条件下，无法在所使用的sn箔之间建立粘附强的、材料锁合的连接。
36.因此，借助于这种在jp 2004174522 a中预先说明的解决方案在sn焊料中布置的金属网仅以小的粘附强度集成在sn焊料中并且此外同时具有许多空穴/缩孔。
37.例如，既无法通过对金属网的镀锌也无法通过压制或滚压包层来用软焊料封闭金属网的线材联接点之间的缝隙。
38.在按照jp 2004174522 a的解决方案的复合焊料中所埋入的气泡优选聚集在线材联接点中并且固定在那里，在软钎焊时即使在真空下也只能在非常小的范围内去除所述气泡。
39.因此，在使用这种按照jp 2004174522 a的焊料箔时，在连接层中残留有较高份额的孔隙度（甚至在真空下的成本高昂的钎焊过程之后）。
40.这些气泡由于气泡的隔离作用而必然如此有损于导热性，使得根据jp 2004174522 a所接合的接合部位的导热性也滞后于整体焊料的导热性。
41.其他缺点也由以下原因引起，即：在有待集成的金属网中所述联接点以其双倍的线材厚度而必然始终直接处于不重叠的、单倍的线材区段的旁边并且这两者在此也同时处于网眼空腔旁边。
42.在将软焊料箔压入到金属网的这些栅格结构中时，所使用的软焊料箔材料必须直接彼此并排地克服因此也完全不同大小的抵抗材料流的成型阻力，由此在连接配对件之间产生局部地直接地抵抗材料锁合的附着结构的、也就是无益的应力状态（剪切应力、拉应力）。
43.此外，对于在jp 2004174522 a中所提出的20 %至30 %的按百分比计的高度降低来说，带表面的污物积聚在被挤压成复合焊料的带之间并且而后在钎焊时导致低质量的钎焊部位。
44.此外，在jp 2004174522 a中所提出的教导的所有这些已经阐述的缺点导致以下结果，即：进入作用连接的接合配对件、也就是金属网和sn箔在复合结构的机械应力下倾向于彼此“分离”。
45.因此，在复合箔的后续加工步骤中已经最小的机械应力、如例如在对箔进行冲裁时的剪切力导致了组分的分层，也就是一方面导致了网从箔上的分层，但是另一方面也导致了锡箔彼此的分离。
46.这而后必然导致非常高的并且也成本高昂的废品率。
47.更确切地说，能够以同样期望的提高的再熔化温度为代价来减轻粘附强度太低的缺点，方法是：例如局限于只将厚的软焊料箔与薄的线材编制物相组合。
48.因此，按照jp 2004174522 a的教导主要也提出了，以提高的再熔化温度为代价来减轻留下的空腔或者未被软焊料绕流的区域的缺点，方法是：规定将厚的软焊料箔与薄的线材编制物组合，以便用软焊料绕流更多的线材区域。
49.但是，这样构建的焊料箔而后无论如何不再能够保证同样在jp 2004174522 a中所描述的、以提高的再熔化温度来构建金属间相的效果，因为在金属网上的软焊料的覆盖层对于在钎焊时通过金属间相连接到接合配对件上的情况来说是过高的。
50.因此，在这种按照jp 2004174522 a的解决方案中，虽然能够提高所述软焊料基体中的线材编制物的被软焊料绕流的线材表面，但这强制性地伴随着明显降低了对于可靠的多阶段钎焊过程来说所期望的高的再熔化温度，这是因为金属网没有通过金属间相来连接到接合配对件上。
51.然而，因为利用jp 2004174522 a中所介绍的解决方案只有当在金属网与接合配
对件之间构建金属间相时才能够确保提高的再熔化温度和机械寿命更长的连接，所以强制性地需要铜线与接合配对件之间的软焊料的相对小的层厚度，因为仅在这些框架条件下用金属网的网材料、cu来构造金属间相。
52.然而，由于在jp 2004174522 a中所使用的cu编制物的非常大的表面，而后在钎焊部位中在如此大的体积范围内形成所述金属间相，使得所述钎焊部位脆化，因为在钎焊过程之后留下过少的可延展的软焊料，所述软焊料能够承担对在钎焊过程中出现的热机械应力的补偿，所述热机械应力由参与接合连接的结构元件/材料的不同的热膨胀系数所引起。这导致了而后最弱的接合配对件、在这里是电子构件断裂。
53.对于具有很高份额的金属间相的焊料连接来说，问题在于仅基片能够与电构件接合，所述电构件相对于彼此在热膨胀系数方面没有太大的差异，因为否则半导体中的剪切应力可能在钎焊时导致半导体的断裂，因为在焊料连接中没有可延展的软焊料可用，使得该软焊料能够吸收应力峰值/过高应力。在对热机械应力来说有利的、优选完全由在钎焊时通过变形来吸收的热应力的软焊料构成的焊料连接中，问题在于获得耐高温的焊料连接，所述焊料连接即使在多阶段钎焊过程中也确保相邻构件之间的连接区具有高的热可靠性。
54.在这方面，在jp 2004174522 a中指出，所述复合焊料的最佳厚度为150 μm，并且其能够在250 μm的厚度以下使用，因为在所述复合焊料的250 μm及更大的厚度的情况下所述连接部位的电阻和热阻变得过大，以致于而后例如不再能够足够地将温度从电子构件排出。
55.在jp 2004174522 a中也发现，自复合焊料的80 μm及更小的厚度起不再能够保证应力消除，由此而后出现裂纹。
56.这是因为，根据jp 2004174522 a，在使用一个或多个线材编制物的情况下，所述软焊料层大面积地被所述线材和/或在钎焊时形成的金属间相所减弱，从而在钎焊过程之后以到处分布的方式仅留下由“剩余软焊料”构成的薄区域。
57.因为用根据jp 2004174522 a的教导来制造的材料复合物非常难以确保线材编制物的所限定的几何形状，所以用这种材料复合物尤其在几何形状复杂的成形空间的情况下无法确保钎焊部位的精确的构成，因为最小间距只能通过周期性重复的线材联接点来限定。
58.在wo 2011/112722 a1中预先说明了另一种用于进行扩散钎焊的材料。这种材料由金属的载体带和薄的无铅的双面的软焊料覆盖层所构成，所述软焊料覆盖层在耗时的钎焊过程中尽可能完全转化成金属间相。如在专利文献wo 2011/112722 a1中所解释的那样，此外始终应该考虑的是，始终将具有至少相似的热膨胀系数的材料接合在一起。
59.这除了耗时的钎焊过程之外在将传统的基于硅的半导体结构元件接合在一起时表现出重要的限制，所述半导体结构元件而后只能被钎焊到基片上，所述基片拥有对由不同材料的不同的热膨胀系数构成的不均衡进行补偿的陶瓷中间层，所述陶瓷中间层作为amb（active metal brazed（活性金属钎焊））、dcb（direct copper bonded（直接铜键合））或dbc （direct bonded copper（直接键合铜））而熟知，从而仅将这些昂贵的陶瓷基片考虑作为用于使用的材料。如在wo 2011/112722 a1中同样所阐述的那样，此外也必须在粗糙度、波纹度和平整度方面对有待接合的表面进行单独准备，以便确保足够的润湿。
60.此外，由本技术人交存的de 10 2017 004 626 a1或对应的wo 2018/210361 a1已
知一种用于进行扩散钎焊的经证实的无铅的焊料箔和一种用于其制造的方法，用所述焊料箔能够将金属构件和/或金属化的/金属涂覆的构件、即有待钎焊的相邻构件的金属表面层在对于软钎焊来说典型的过程温度区域内并且在低于5 min的钎焊时间里在没有随后的热处理的情况下并且在钎焊期间不施加挤压力的情况下如此彼此连接起来，从而以具有高于400℃的再熔化温度的金属间相的形式产生高熔点的连接区的连续的层。
61.在本教导中公开的、用于进行扩散钎焊的无铅的焊料箔包含焊料复合材料，该焊料复合材料通过滚压包层来如此制造，从而在软焊料基体的无铅的软焊料环境中仅高熔点的金属组分的紧凑的颗粒完全如此埋入在无铅的软焊料中，使得所述高熔点的金属组分的这些分散地分布在软焊料基体中的颗粒沿着箔厚度的方向具有3 μm至20 μm的厚度，其中，所述软焊料基体中的颗粒彼此间的间距为1 μm至10 μm，并且所述高熔点的金属组分的颗粒中的每个颗粒在各侧上被无铅的软焊料的1 μm至10 μm厚的层包覆，并且该焊料箔此外具有与有待接合的构件的金属的表面层相邻的外部的护套层，该外部的护套层的层厚度为2 μm至10 μm并且该外部的护套层由软焊料构成。
62.借助于这种无铅的焊料箔虽然能够确保多阶段钎焊的可靠的、成本低廉的无铅的设计，然而借助于该解决方案尤其在涉及针对钎焊缝隙的比较复杂的几何形状的情况下无法实现对焊料层的在几何方面的控制，以便例如在钎焊过程中防止有待钎焊的构件的倾斜。
63.由在de 10 2013 110 812 b3中公开的教导、正如由在de 2228703 a1或者对应的us 3900153 a中公开的教导的一种变型方案那样已知的是，将较高熔点的颗粒添加到焊料带的表面上并且随后通过滚压或线性挤压将所述颗粒压入到所述焊料带的表面中，以便以这种方式产生又含有较高熔点的颗粒的钎焊材料，所述较高熔点的颗粒而后在钎焊之后应该确保均匀的焊料层厚度。
64.这种滚压或者压入的制造方法在该解决方案中如在之前所阐述的解决方案中那样也导致严重的缺点，因为通过滚压或压入在颗粒与软焊料材料之间仅产生了较弱的结合力。
65.在通过滚压或压入来建立的松散的复合结构中持久存在以下危险，即：所述较高熔点的颗粒要么在运输时要么在其他操作中已经在钎焊过程之前由于落下或掉落而失去。
66.此外，只有当所述颗粒沉入到液态的焊料中时，所述颗粒的表面才被焊料润湿，这根据材料的量/数量和种类而导致气泡，所述气泡必然导致带有缩孔的钎焊连接，所述带有缩孔的钎焊连接由于润湿缺陷而引起连接部位的并非微不足道的弱化。
67.其他解决方案、如例如在de 3442537 a1中所说明的解决方案使用由较高熔点的金属构成的金属的编制物或结构化的箔（这些金属的编制物或结构化的箔的熔化温度高于所参与的软焊料的熔化温度），以便确保焊料部位的尽可能统一的厚度。
68.在此，这些金属的编制物或结构化的箔在钎焊之前要么放置在软焊料之下要么放置在软焊料之上。
69.同样已知的是，将这样的网放置在结构物之间并且用焊膏填充。
70.单独施加网和结构化的箔的主要缺点在于，这些网和箔在钎焊过程中必定被焊料浸润，或者这些网和箔在开始时与至少一个有待接合的构件表面接触并且由此防止被焊料润湿。
71.针对这些使用情况必须如此设计钎焊特征，从而将所述网和箔的热质量一起考虑在内，这对于新型的钎焊特征的制作来说意味着并非微不足道的开销，此外，与（现有技术中常见的）传统的软钎焊特征相比，这也要求更长的钎焊时间。
72.每次重新设计钎焊部位时，必须重新调整所述钎焊特征。
73.在此，必须强制性地考虑通过焊料材料来浸润的时间，并且也必须强制性地考虑所述网或者所成型的箔在熔融的焊料中的下沉时间。
74.此外，与所述焊料层的厚度相比，在此始终存在所述网和箔的厚度的设计问题。
75.根据所述网和箔的复杂性必须选择非常低粘性的焊料。
76.此外，必须考虑到所述网的材料与焊料的材料之间的密度差异，以便确保所述网朝液态的焊料材料中的下降/沉入。在此，通常的后果是润湿缺陷，所述润湿缺陷而后降低导热性并且明显损害/降低焊料层的机械稳定性并且由此明显损害/降低如此产生的钎焊部位的可靠性。
77.因为所述网或结构化的箔不是集成在预成形件（焊料成形件）中，而是在构建堆垛时松散地插入，所以这需要单独的装备步骤，这此外也强制性地明显提高了钎焊过程的整个制造时间。
78.由wo 2018/209237 a1已知一种焊料材料，其中通过熔化或滚压向具有5 μm至200 μm直径的线材输送软焊料带，目的在于提高通过这种材料复合结构所制造的钎焊部位的导热性。
79.利用在wo 2018/209237 a1中未详细描述的、但是通过关键词检测到的材料制造方法（根据该材料制造方法必须以线材在带或箔中的滚压为出发点），所述线材的表面区域敞开地处于复合结构的表面上。
80.通过滚压无法实现所述线材在软焊料带中的真正牢固的、材料锁合的集成。
81.由此，在后续加工步骤、如冲裁或弯曲中始终存在以下危险，即：所述线材在钎焊之前从软焊料中“脱出”。
82.此外，这意味着，所述线材在钎焊时必须首先在液态的软焊料中下降/沉入，这随之带来空位和润湿缺陷。
83.因此，在这种解决方案中也出现已经描述的、所有至此所引用的解决方案的共同的缺点，即：在根据wo 2018/209237 a1所制造的焊料材料中也始终残留有小的用大气所填充的间隙、空穴等，所述间隙、空穴等在钎焊时导致具有已经阐述的缺点的缩孔和气孔。
84.但是，wo 2018/209237 a1中所规定的材料/焊料成形件也能够通过将线材添加到熔融焊料中这种方式来产生。
85.在此，（对于常见的线材/软焊料组合来说（由铜构成的线材，锡基软焊料））在钎焊之前线材的较大的部分就已经在液态的软焊料中转化成溶液。
86.此外，这种将线材添加到熔融的焊料中的制造方法是非常生产密集的，因为对此只能考虑不连续的和质量较差的改型方法、如锭浇注，而无法考虑连续的方法、如连续浇铸。
87.wo 2018/209237 a1中所描述的材料除了提高导热性之外也拥有在钎焊过程中控制焊料层厚度的积极的副作用。
88.在这方面能够确定，根据如今的现有技术，功率半导体模块的在底板或者冷却器
与基片之间的钎焊部位出于热机械的长期稳定性的原因以提高热阻为代价而设有自250 μm起直至大约400 μm的厚度/焊料层厚度。
89.wo 2018/209237 a1中所描述的材料完全不适合于这些在现有技术中常见的250 μm至大约400 μm的焊料层厚度，因为甚至对于200 μm的线材直径来说，所述构件仍可能相对于彼此倾斜至少50 μm（对于250 μm的焊料层厚度来说）至最大200 μm（对于400 μm的焊料层厚度来说）。
90.在后一种情况下，也就是涉及所规定的焊料层厚度的厚度的50 %。
91.然而，通过这种“在钎焊部位中的倾斜”，本发明的通过线材的加入而力求达到的目的（任务）使得对所述钎焊部位的导热性的提高无效，因为倾斜的钎焊部位是构成热方面的热点的主要原因。
92.原则上此外能够确定，对热机械应力来说有利的焊料连接一方面应该在特定的范围内包含较高温度稳定的金属间相连同被包围在其中的更高熔点的金属（由cu或类似金属构成），不过此外同时还应该是可延展的、抗蠕变的、也就是相对于热负荷变换是不敏感的。
技术实现要素：
93.因此，本发明的任务是，开发一种厚度为50 μm至600 μm的无铅焊料箔，该无铅焊料箔能够无论是简单的又或者也更复杂的构型也在钎焊过程之后设定所限定的且可再现的连接区几何形状，其中，所述钎焊过程也能够在下述情况下进行，即：对无铅的软钎焊来说典型的过程温度范围内、也就是优选在250至300℃的温度下、但是在所使用的软焊料的液相线温度之上至少20-30 k的范围内并且用在现有技术中对无铅的软钎焊来说典型的常见的低于5 min的钎焊时间、也在没有随后的热处理的情况下并且也在钎焊期间不将额外的压紧力施加到接合配对件上的情况下、以及在不取决于钎焊炉中的有待在钎焊时设定的氛围的情况下，其中，当在连接区中最小程度地构成气孔和/或缩孔时应该实现耐高温的焊料连接，并且所述无铅焊料箔也应该在存在以前所钎焊的区域再熔化的危险的多阶段钎焊过程中保证相邻构件之间的连接区的高的热可靠性，并且所述无铅焊料箔此外保证在几何尺寸中高精度的、在几何方面精确的连接区，所述连接区此外明显改进了整个连接区的导热性并且同时禁止/阻止在材料疲劳时在所述连接区中出现裂纹进展，并且在此同时也由于其延展性而吸收通过钎焊来引入的、但是也在使用构件期间产生的热应力，并且由此在总体作用方面借助于这里所介绍的解决方案与用按照现有的构建-及连接技术的钎焊材料制造的连接区相比将所述连接区的使用寿命提高了许多倍。
94.按照本发明，该任务通过一种具有50 μm至600 μm的厚度的无铅焊料箔1来解决，利用金属构件和/或金属化的/金属涂覆的构件、也就是相邻构件的金属的表面层以新型的方式本身在钎焊过程中在下述情况下实现了耐高温的焊料连接，即：在对无铅的软钎焊来说典型的过程温度范围之处/之中、也就是在优选250至300℃的温度时、但是在所使用的软焊料的液相线温度之上的至少20-30 k的温度时并且用在现有技术中对无铅的软钎焊来说典型的低于5 min的常见钎焊时间、也在不取决于钎焊炉中的在钎焊时有待设定的氛围的情况下、当在连接区中最小程度地构成气孔和/或缩孔时，该耐高温的焊料连接即使在存在以前所钎焊的区域再熔化的危险的多阶段钎焊过程中也确保了相邻构件之间的连接区的高的热可靠性，从而使得由于有待利用焊料箔来确保的新型的焊料连接的按照本发明的特
性而解决了前面所提到的现有技术的问题，并且由于按照本发明的可能的布局能够实现复杂-几何形状方面的结构，如该结构将来也能够尤其在具有所集成的机械功能的堆垛中被发现那样。
95.也重要的是，按照本发明的焊料箔1在需要时既不需要随后的热处理也不需要在钎焊期间将额外的压紧力施加到接合配对件上。
96.在此，对本发明来说重要的是，所述焊料箔1紧凑地如此构建，使得两根或更多根复合线材3分别单个地、相互平行地且平行于带边缘地通过以下方式集成在要么由无铅的锡基焊料、纯锡、纯铟要么由基于铟的合金、如insn48构成的软焊料基体2中，即：所述复合线材3纵向于滚压方向定向地借助于滚压包层法在“初始带的按百分比计算的高度降低”的情况下（由所述带6的总初始高度（在不考虑所述复合线材3的高度的情况下求取）与所述复合箔1的最终高度h（具有所埋入的复合线材3）之间的差值关于所述带6的总初始高度以%方式来进行求取、处于大于30 %至最大95 %优选50至85%的范围内）被包覆在两条软焊料箔或两条软焊料带之间并且由此材料锁合地布置在所述软焊料基体中。
97.也重要的是，在滚压过程之后所述复合线材3的芯部2之间的最小允许的间距为大约500 μm。
98.由此引起的结果是，在用金属间相包覆的线材之间还以足够的程度残留有可延展的软焊料量，以便能够通过弹性-塑性变形对在钎焊时和在使用情况下出现的、由接合配对件的不同的热膨胀系数所引起的热机械应力进行补偿。
99.同时，在这种间距下不存在由于毛细作用效应而将在钎焊时在反应性的氛围下形成的反应产物抑制在软焊料体积中的危险。
100.此外表示特征的是，在滚压过程之后所述复合线材3的芯部2的、相对于焊料箔的外边缘的最小允许的间距为大约500 μm。
101.由此引起的结果是，在滚压包层过程中在带边缘的区域中出现的拉应力对所述复合线材3的材料锁合的集成没有负面影响，并且在钎焊情况中可能由此而出现的粘附缺陷或结合缺陷可能会导致提高的孔隙度或缩孔形成。
102.在此，所述复合线材3的芯部2的彼此间的以及相对于焊料箔的外边缘的、在滚压过程之后的最大间距分别取决于所使用的软焊料带的宽度。
103.由此引起的结果是，能够根据应用情况在前面所提到的限制和界限之内非常灵活地并且个性化地实现复合线材3的数量及其在带6的宽度范围内的精确定位，并且由此能够为构建-及连接技术的所有常见的任务实现一种特殊的解决方案。
104.在这种按照本发明的焊料箔中分别单个地且平行于带边缘地、纵向于滚压方向定向的复合线材3彼此平行地、完全材料锁合地、也就是以最大的粘附强度固定地集成在所述软焊料基体2中，借助于所述焊料箔确保在随后的加工步骤中、例如在对箔进行冲裁时出现的力绝对不会导致组分的分层。
105.同时，所述复合线材3的按照本发明完全材料锁合地集成在软焊料基体2中引起以下结果，即：在具有处于超过30 %至95 %的范围内的“起始带的按百分比计算的高度降低”的按照本发明的滚压包层之后在复合结构的内部不会残留有任何空穴，从而使得而后在钎焊过程中也不再必须从按照本发明的焊料箔1中去除气体，由此，按照本发明的焊料箔1中的软焊料基体2的软焊料始终具有与所述整体式的起始-软焊料材料相同的技术特性。
106.然而也重要的是，所述分别单个地布置在焊料箔1中的复合线材3具有芯部4，该芯部由相对于所述软焊料基体2具有更高熔点的且同时更坚固的金属或金属合金构成、如由铜或铜基合金、银或银基合金、镍或镍基合金、金或金基合金构成，围绕着所述芯部布置了由另一种金属或者另一种金属合金、如由纯锡或锡基合金或者由铟或铟基合金构成的护套5。
107.在此表示特征的是，所述复合线材3的护套5相对于该复合线材3的总直径具有2 %至20 %的层厚度。
108.本发明的另一个重要特征也在于，在所述滚压包层过程之后在所述被包层在软焊料基体2中的复合线材3的芯部4中的至少一个芯部的上方和下方还布置了一个由软焊料材料构成的层，该层由所述软焊料基体2的区域和所述由复合线材3的护套5构成的层所组成，所述由护套构成的层在总和上在最薄部位处为至少5 μm、但是最大15 μm、优选5 μm到大约10 μm。
109.按照本发明的焊料箔1通过以下方式来产生：将软焊料构成的上带6、由软焊料构成的下带6以及多根处于带6之间的复合线材3限定地输送给用于进行滚压包层的辊缝。
110.通过引起用于减小横截面的形状变化的力引起以下结果，即：按照本发明的焊料箔1的各个组成部分材料锁合地彼此接合成材料复合结构。
111.所述从这个滚压包层过程中产生的、呈按照本发明的焊料箔1的形式的材料复合结构横向于焊料箔1的带长度例如具有矩形横截面的外观，所述复合线材（3）材料锁合地埋入在所述矩形横截面的软焊料基体2中。
112.借助于所述在初始状态中能够具有圆形的或椭圆形的横截面的复合线材3的材料及线材几何形状的设计、结合对所述带的在初始状态中的几何形状的特殊选择、在与对于辊缝的几何形状的调节的共同作用中，能够为所述焊料箔的内部产生大量复杂的几何布置（下面被称为布局）。然而，通过按照本发明的滚压包层，通常首先始终产生扁平产品，这近似地对应于多边形几何形状。
113.所述各根复合线材3彼此间的间距以及辊缝几何形状本身在此始终能够以限定的且可再现的方式来调节。
114.因为作为最初产品使用呈软焊料箔或软焊料带的形式的“准连续半成品”和复合线材，所以按照本发明的焊料箔1的制造方法非常有效和经济。
115.用按照本发明的焊料箔1存在一种复合结构，在该复合结构中所有材料都完全材料锁合地接合并且没有留下用大气填充的缝隙、空穴或类似结构。
116.由此，在运输按照本发明的焊料箔时或在用按照本发明的焊料箔进行其他操作时完全排除所述复合线材的脱落或滑脱或其他错位。
117.按照本发明仅将圆形或椭圆形的复合线材横截面用作半成品，由此确保这些半成品几何形状在滚压包层时始终很好地被软焊料“绕流”。
118.所述复合线材3在滚压包层过程中被完全包围，由此在用按照本发明的焊料箔1进行钎焊时的缩孔和气孔特性与在用整体式的焊料箔或者由其制成的焊料成形件进行钎焊时一样小。
119.同时，在滚压包层时在复合线材与带6的软焊料之间出现的应力状态不会导致超过所述带6的成型能力这种结果。
120.所述成型能力是材料在外力（所述外力在材料中产生应力）的影响下在足够大的程度上塑性地如此改变其外形的能力，使得“材料结合”不会丧失或者根本无法产生。
121.由于这种按照本发明的、通过按照本发明的滚压包层过程将复合线材集成在软焊料中的做法，所以所述复合线材在任何情况下都完全被软焊料包围。
122.按照本发明由此确保了，如果所述焊料变为熔融，则所有构件表面都立即完全被润湿并且于是能够完全排除润湿缺陷。
123.然而，借助于按照本发明的解决方案，也能够将所集成的复合线材3在其横截面几何形状方面有意地设置为不统一，以便于是也能够模仿钎焊缝隙的非常复杂的几何形状。
124.目前例如在结合具有在基片与底板或冷却体之间的钎焊缝隙的凹入的或凸出的构造方式的功率半导体模块的结构的情况下要求钎焊缝隙的这种非常复杂的几何形状。
125.但是用按照本发明的焊料箔，在构建-及连接技术中还能够实现复杂得多的几何形状。
126.这在将来会变得是必需的，如果所述模块除了电功能之外还要承担机械功能并且不再必须以常见的“扁平的”配置来制作、而是必须以复杂的3d结构来制作。
127.由于对所述软焊料基体的横截面形状的几何设置的自由选择连同对集成在所述软焊料基体中的复合线材3的形状和数量的自由选择，而对布局几乎没有设限。
128.然后，能够通过冲裁或者组合的冲裁-成型过程从这种按照本发明的焊料箔1中成本低廉地制造出用于相应的使用几何形状的极为不同的焊料成形件8、所谓的预成形件。
129.借助于按照本发明的焊料箔1，在用在现有技术中对软钎焊来说常见的钎焊特征进行的传统的无铅-软钎焊过程中、在对软钎焊来说典型的过程温度范围内、也就是在优选250℃至300℃下、但是在所使用的软焊料的液相线温度之上至少20-30k的范围内并且在低于5 min的钎焊时间里、于是也在直至280℃的钎焊温度时并且在5 min的钎焊时间里、而后也在钎焊过程中由于金属化效应，如此使软焊料柱在复合线材的护套区域之中、之上和之下转换为围绕着相应的复合线材3的芯部4的较高熔点的金属间相，使得直至有待连接的组件如此构成由较高熔点的金属间相构成的完整的桥，从而在钎焊之后在连接区13中的精确限定的横截面区域内围绕着复合线材3的芯部4仅布置了较高熔点的固定的桥。按照本发明，在钎焊过程之后，在这些固定的桥之间并且在这些固定的桥的旁边在所述连接区13中还布置了原始的软焊料基体的软焊料材料。
130.按照本发明在钎焊过程中形成的较高熔点的固定的桥、也就是说有待接合的构件之间的材料锁合的连接的按照本发明的区域与软焊料基体的与这些桥相邻的软焊料材料相比具有明显更高的强度，但是此外也具有高得多的再熔化温度。
131.因此，按照本发明由金属间相构成的桥解决了所述构建-及连接技术的、两个在使用传统的软焊料的情况下进行的多阶段钎焊中出现的基本问题。
132.首先，通过所述有待连接的组件之间的、按照本发明构成的“更高温度稳定的”桥来防止/避免这些组件在多阶段钎焊过程中滑动，因为按照本发明形成的桥在所述温度下在软钎焊过程中不会再熔化。
133.然而按照本发明，这些桥也引起以下结果，即：由于它们的更高的机械稳定性在焊料的材料疲劳的情况下在这些桥处的裂纹进展得到阻止/禁止。
134.因为在这些用作裂纹块-元件的非常坚固的桥之间始终布置了可延展的软焊料基
体，所以该软焊料基体按照本发明还能够同时通过塑性变形来降低在连接区中出现的过高应力。
135.同时，这些非常坚固的、导轨状的桥能够实现的是，在钎焊时在“导轨”的旁边/沿着“导轨”或者在相邻的“导轨”与相邻构件的有待接合的表面之间残留有“排气开放的”区域，该“排气开放的”区域一方面能够用于对在接合配对件的有待接合的表面上（也就是说在构件的有待接合的表面（例如陶瓷基片9、底板10和焊料箔1的有待接合的表面）之间）在钎焊时产生的反应产物（也就是由在钎焊时所使用的还原介质和接合配对件的表面氧化物作为反应产物所形成的气体（水蒸气或类似物））从所述接合配对件的这些表面的区域中进行排气，并且该“排气开放的”区域另一方面但是也能够使以下想法成为可能，即：在所述接合配对件的表面之间存在的、通常由于有待接合的表面的与理想表面有偏差的几何形状（由于粗糙度、波纹度、沟槽、刮擦等等）而形成“氛围”的空穴而后能够在钎焊时消失。
136.总体上，借助于按照本发明的解决方案产生一种完全新型的钎焊连接，该钎焊连接除了对钎焊部位的精确的几何控制的优点之外还在多阶段钎焊中显著地改进了钎焊过程的过程控制并且此外同时阻止材料疲劳，其中，用按照本发明的焊料箔1所产生的连接区13的使用寿命与用构建-及连接技术的传统的钎焊材料所产生的连接区13相比是明显更好（更高）的。
附图说明
137.本发明的有利的实施方式、细节和其他特征由从属权利要求以及下面对按照本发明的实施例所作的描述得出。
138.下面要结合六张对按照本发明的解决方案的图示来详细解释本发明。其中：图1示出了用于制造按照本发明的焊料箔1的按照本发明的装置；在图2中以剖面图示出了由按照本发明的焊料箔1构成的焊料成形件，该焊料成形件在钎焊过程之前布置在基片9与底板10之间；图3示出了在图2中示出的装置的、紧接着在软钎焊过程之后的情况；图4示出了在图3中示出的装置的在持续运行中在较长的使用时间之后的情况；在图5中以立体图示出了由按照本发明的焊料箔1制成的焊料成形件8，该焊料成形件具有两根集成在软焊料基体2中的复合线材3；图6以立体图示出了由按照本发明的焊料箔1制成的焊料成形件8，该焊料成形件具有三根集成在软焊料基体2中的复合线材3。
具体实施方式
139.图1示出了用于制造按照本发明的无铅焊料箔1的按照本发明的装置。
140.如在图1中所示，初始材料首先是两张由软焊料构成的箔或带6，它们以脱脂的且无污的表面质量存在。
141.这些带6能够为了改进的进一步加工而在滚压包层之前被刷拂，以便去除外部的有弹性的钝化层并且此外具有有益于随后有待在辊缝中实施的连接的表面粗糙度。
142.将这些箔或带6如此布置在轧机机架的轧辊7的入口侧上，从而首先所述由焊料材料构成的下带6穿过辊缝。
143.随后，将所述适宜地被缠绕在卷筒上的复合线材3在中间施加到相应的卷轴上。
144.所述复合线材3能够以圆形的又或者也椭圆形的横截面形状存在。
145.根据有待集成在焊料箔1中的复合线材3的数量，将这些复合线材在轧制机架的入口侧上布置在带之间。
146.在简单的布局中，所述有待集成的复合线材的数量是两个。
147.然而，在按照本发明的焊料箔1中也能够使用更多的复合线材3、例如五根和更多根复合线材3。在此，能够不同地选择所述复合线材3的几何形状，如也能够不同地选择其厚度。
148.一种简单的实例规定，使用两根具有圆形的初始形状和相同直径的复合线材。
149.在一种更复杂的实例中，也能够使用三根或更多根具有不同形状以及尤其不同直径的复合线材。
150.作为用于在滚压包层过程之后产生软焊料基体2的带6的初始材料，能够考虑所有常用的无铅的锡基合金、尤其：sn；snag3.5；sncu3；sncu0.7；snsb5；snsb8；snag0.3cu0.7；snag1cu0.7；snag3.8cu0.7；snag3.0cu0.5；snag0.4cu0.5。
151.但是也能够使用基于铟的金属和合金、例如纯铟或insn48。
152.对于所述芯部4来说，尤其能够考虑由纯铜和铜基合金、纯银和银基合金以及镍和镍基合金构成的金属和合金，这尤其在与用于有待使用的软焊料箔的锡基合金的组合中加以考虑。但是，金和金基合金也能够与铟基焊料组合地使用，尽管这是一种用于材料组合的成本高昂的实例。
153.不仅对滚压包层时的连接过程来说而且对扩散钎焊过程来说表示特征的是，所述复合线材3的护套5由与所述芯部4不同的金属制成。
154.所述护套5的与芯部4的金属相比非常脆的边缘层（主要是氧化锡）在滚压包层过程中支持与带6的连接结构，因为所述护套5的这些脆的层在小的变形时就已经裂开并且由此在护套层的内部为对连接友好的材料提供位置空间。
155.在此不重要的是，所述复合线材3的护套5是以电镀方式还是不过通过芯部4在金属熔融物中的浸渍来产生。
156.所述护套层的厚度能够为复合线材3的总直径的厚度的大约2 %直至20 %。
157.作为围绕着相应地所使用的复合线材3的芯部4的“经扩散钎焊的区域”，作为较高熔点的相，根据所使用的材料的选择而会出现根据现有技术构成的金属间相或其组合。
158.为了实现金属间相的≥400℃的再熔化温度，始终力求材料组合、如作为软焊料基体2的锡基焊料与由铜线、银线或镍线构成的复合线材3的芯部4的组合或者作为软焊料基体2的铟基焊料与由镍线或金线构成的复合线材3的芯部4的组合。
159.相应的钎焊特征、也就是在钎焊过程中的温度-时间-状态，在此始终相应于在现有技术中对相应的材料组合来说常见的软钎焊特征，所述常见的软钎焊特征具有对于无铅的软钎焊来说典型的过程温度范围、也就是说例如在直到大约280℃的温度时并且在低于5 min的钎焊时间里。
160.按照本发明的焊料箔1的在图1中所示出的实施方式在中间示出了非常细的复合线材3，在其两侧相邻地布置了两根较厚的、这里是一样厚的复合线材3。使用这种实施方式，以便模仿凹入的钎焊缝隙并且在钎焊之后确保尽可能高的几何精度。
161.但是，根据对稍后的钎焊缝隙的几何形状的要求，也能够使用任意多根具有不同直径的复合线材3。
162.根据图1，在下一个过程步骤中，使所述复合线材3穿过导引工具并且而后穿过辊缝并且在此与用于已经穿过的下带6对齐。
163.在随后的滚压包层时，所述导引工具确保所述复合线材3仅在所期望的位置上被包层并且因此也限定了复合线材3彼此间的间距以及复合线材3相对于焊料箔1的纵向边缘的间距。
164.在以这种方式使所述复合线材3与下带6对齐之后，将所述复合线材机械地固定在轧辊7的出口侧上。
165.接下来，使在复合线材上面进入到轧辊7之间的辊缝中的上带6穿过轧辊并且边对边地与下带6对齐。
166.有利的是，使用由软焊料构成的一样宽的箔或带6。
167.对于连续的过程来说同样适宜的是，使用呈卷绕形式的所使用的材料、所谓的卷材。
168.在所述带6和复合线材3以所期望的布置穿过辊缝之后，将所述辊缝闭合。
169.通过对所述轧辊彼此间的最小间距的设定来调节所产生的复合材料带的厚度。
170.如果现在以滚压过程开始，由于在辊缝中的金属的塑化，焊料的较软的材料围绕着较硬的复合线材3的经过倒圆的区域流动、对其进行造型并且又彼此间连接，使得材料锁合的材料复合结构、即按照本发明的焊料箔1被接合。在滚压包层时对此来说必需的“起始带的按百分比计算的高度降低”（由来自带6的总起始高度（在不考虑复合线材3的高度的情况下求取）与（也就是减去）复合箔1（具有被埋入的复合线材3）的最终高度h之间的差值关于带6的总起始高度的商值以百分比的方式来进行求取）根据所使用的用于焊料箔/焊料带和相应使用的单个地且彼此平行地并且平行于带边缘地纵向于滚压方向定向的复合线材的所使用的材料的选择而处于（起始带的总高度的）大于30 %至95 %的范围中。
171.如果例如作为复合线材3的初始材料使用圆形线材，则该圆形线材在辊缝中进行变型时接近于椭圆形的几何形状。
172.如已经提及的那样，也能够将已经椭圆形的复合线材3用作初始材料形状。
173.在产生包层时重要的是复合线材表面的经过倒圆的形状。
174.在按照本发明的解决方案的范围内，不使用具有明显的边缘形状的复合线材横截面几何形状。
175.只有在复合线材3的护套表面的经过倒圆的形状的情况下，所述软焊料基体2的较软的材料才能够在成型过程中材料锁合地围绕着复合线材3流动，而在此在材料流中不会遇到过大的阻力。
176.在此，所述软焊料基体2的焊料材料在复合线材3被包围的位置处经受非常大的局部成形程度。
177.所述复合线材3的表面的圆形形状改进了复合线材的包围状况，而不会丧失焊料的材料接合（断裂/裂纹），并且该表面的圆形形状以这种方式才实现以下结果，即：也能够材料锁合地集成非常厚的复合线材3、如例如直径为由焊料材料制成的（初始）带6的厚度的2.5倍的复合线材3，而不需要考虑到复合结构的内部或外部损伤。
178.只有这样也才能够实现所必需的、5 μm至最大15 μm的极薄的软焊料层，所述软焊料层在包层过程之后处于所集成的线材芯部4中的至少一个线材芯部的区域上方和下方并且对扩散钎焊来说是必要的。
179.在按照本发明的工艺流程的范围中没有问题的是，也将厚度非常不同的复合线材3或者还仅为最厚的复合线材3的原始直径的三分之一的或者在例外情况下甚至更小的复合线材3集成在焊料基体中。
180.也能够将不同的合金用于所集成的复合线材3的芯部4、例如不同硬度的铜合金或具有不同的冷固化程度的纯铜。
181.使用不同硬度的合金的背景在于，在滚压包层时不同的复合线材3与焊料相比也不同程度地变形。
182.具有较软的线材芯部合金的复合线材3在滚压包层时变得更加扁平并且总是更加椭圆，并且与较硬的金属和合金相比在整个复合结构中占据更小的高度。
183.因此，通过对于不同硬度的合金的选择，也能够产生按照本发明的焊料箔1的不同的几何布局。
184.根据用于带6、软焊料基体2和复合线材3的所使用的金属，可能必要的是，在进入辊缝之前或在进入辊缝时对初始材料进行加热，以便获得改善的可成型性。
185.在后续的滚压步骤中也能够将所述焊料箔1滚压成还更薄的焊料箔1。
186.按照本发明的解决方案同样规定，由如此产生的按照本发明的焊料箔1制造焊料成形件，以便为所期望的钎焊部位进行焊料箔1的非常精确的预分份。这例如能够通过如冲裁、激光切割、微蚀刻或常规的剪切切割方法的方法来进行。
187.此外，也能够使用组合方法来制造复杂几何形状的焊料成形件，所述组合方法包括分割和同时的成型（深冲、冲压） 。
188.因为已知剧烈倾斜的钎焊部位比均匀厚度的层在机械上更容易失效并且导致不期望的热点的形成，所以许多应用情况仅要求两根一样高的复合线材3，所述复合线材在焊料箔1中尽可能厚地存在并且在此彼此间以精确的间距来设置，并且例如在焊料成形件中所述复合线材尽可能靠近边缘地集成地存在。
189.而后，于是在钎焊过程中阻止了组件的倾斜并且保证了尽可能均匀的钎焊层。
190.图2示出了在钎焊过程之前的剖面图，在该剖面图中由按照本发明的无铅焊料箔1构成的焊料成形件8布置在陶瓷基片9与底板10之间，所述陶瓷基片在这里所介绍的实施例中使用并且也作为dcb、dbc或amb而熟知。
191.按照本发明，这个由按照本发明的焊料箔1构成的且从焊料箔1冲裁出的焊料成形件8如此构建，使得两根复合线材3被包覆在所述在本实施例中由无铅的锡基焊料构成的软焊料基体2中、也就是紧凑地集成在所述软焊料基体中，并且该复合线材按照本发明具有芯部4，该芯部由相对于软焊料基体2具有更高熔点的且同时更加坚硬的金属或者金属合金、这里由铜构成，围绕着所述芯部布置了由另一种金属或另一种金属合金、这里由锡基合金构成的护套5。
192.按照本发明，在产生“堆叠体”之后在具有对软钎焊过程来说典型的钎焊特征的软钎焊过程中在对软钎焊来说典型的过程温度范围内（也就是在高达大约280℃的温度时并且在低于5 min的钎焊时间里）对这种布置结构进行加热并且在此将所述软焊料基体转变
成熔融状态。
193.这能够如例如在现有技术中常见的那样在真空炉中大多在还原气体的作用下进行。
194.在此，所述液态的焊料在与其接触的表面上扩散。
195.按照本发明，如在图3中所示，在此由于来自复合线材区域的金属原子与围绕着复合线材的液压的焊料之间的扩散过程而构成一直伸展到相邻的构件表面（也就是一直伸展到基片9及底板10）的、布置在焊料与有待润湿的材料之间的扩散区，也就是具有新的化学成分的区域、即所谓的金属间相11。
196.在软钎焊之后，在横截面范围内看，用整体式的软焊料进行钎焊的连接区具有由初始组成部分构成的连接区，该连接区拥有与在钎焊之前相同的化学成分。
197.而如果用按照本发明的焊料箔1进行钎焊，则由于按照本发明在具有软钎焊特征的软钎焊过程中进行的、在复合线材3与液态的软焊料熔融物之间的扩散过程而围绕着芯部4形成具有在化学上变化的成分的区域。
198.在本实施例中，作为焊料基体而使用焊料sncu3。
199.所述复合线材3在芯部4中由非合金的纯铜制成，具有由锡基合金制成的护套5。
200.在软钎焊时，按照本发明，围绕着这些芯部4形成由cu3sn和cu6sn5构成的金属间相。
201.因为在复合线材的在边缘侧所集成的椭圆形的芯部与有待接合的区域的表面之间的间距在本实施例中在最薄部位处仅为5 μm至最大15 μm（在本实施例中为12.5 μm），所以这些区域非常快速地随着金属间相而增长。
202.在此，围绕着所述芯部4并且在芯部4与基片9之间、如也在芯部4与底板10之间形成在图3中所示出的由金属间相11构成的桥。
203.这些金属间相11的特征在于更高的强度和硬度以及相对于所使用的软焊料基体2更高的熔点（所述金属间相11的熔点取决于相应地所使用的材料并且大多≥ 415℃）。
204.在用按照本发明的焊料箔1进行钎焊之后，与用整体式的软焊料材料进行的钎焊相比，所述基片9与底板10之间的连接区域不仅由可延展的软焊料构成，而且一方面由桥构成（所述桥由非常坚固的、温度稳定的金属间相11构成）并且另一方面由软焊料基体2的与这些桥邻接的可延展的软焊料构成。
205.这些被统一在一种材料中的特性在材料客户中被称为“有韧性的”。
206.在完成结构组合件之后，而后如通常那样使用这种结构组合件，在此在半导体结构元件中产生的损耗功率以热的形式经由基片9和现有技术的相应的软焊料连接区导出到底板10中。
207.各个构件的不同材料在此根据它们相应的热膨胀系数而不同程度地膨胀。
208.如果在此期间如通常那样更短时间地或者也更长时间地停止运行，那就不再由半导体结构元件排放出呈热的形式的损耗功率，材料随后冷却并且在此收缩。
209.鉴于这种持续的热负荷变换，由于不同的膨胀而在材料中产生应力。这些应力尤其集中在连接区的边缘区域上。
210.所述连接区的这些边缘区域由于大量的热负荷变换而在使用时间范围内经受高负荷。
211.在这方面也谈及焊料的退化。
212.在传统的整体式的软焊料连接中，在初始阶段中仅钎焊部位/连接区的边缘区域遭受裂纹。
213.在初始阶段中，整个构件的功能能力尚未受到限制。
214.对于传统的软焊料连接来说，在进一步的持续运行中所述连接区的软焊料中的这些裂纹一直扩展到功率半导体元件所处的区域的下方。
215.所述热而后还只能非常差地导出。
216.由此，所述半导体结构元件变得太热并且而后出现整个结构组合件的失效。
217.现在，借助于用按照本发明的解决方案在软钎焊过程中形成的新型的钎焊连接，相对于现有技术能够保证整个结构组合件、如例如整个功率半导体模块的明显更长的使用寿命。
218.图4示出了在图3中示出的按照本发明的焊料连接（连同功率半导体模块）在较长的持续运行之后的情况。
219.由该图示而变得清楚的是，如何借助于按照本发明的解决方案来防止裂纹12的进一步扩展。
220.所述可延展的软焊料基体2在连接区13的中心处结合由金属间相11构成的稳定的桥来保证热应力的最佳消除。
221.在所述连接区13的边缘处，在多个热负荷变换周期之后，仍然会由于软焊料材料的疲劳现象而出现裂纹12的形成。
222.在这方面，如在图4中所示，现在所述由按照本发明围绕着铜线3形成的、非常坚固的金属间相9构成的桥引起的结果是，阻止这些裂纹12进一步扩散。
223.因此，必需的且必然有利的是，将所述复合线材3尽可能靠近地或尽必要靠近地集成在焊料成形件8的边缘/边界上，以便由此防止在半导体结构元件的安放区域的下方出现裂纹（进展）。
224.由于在焊料箔1中被包层的、具有集成的由铜、银或金构成的芯部4的复合线材3，相对于周围的软焊料此外同时保证了所述连接区13的导热性的进一步的明显的改进，由此再次明显提高了所述功率半导体模块的使用寿命。
225.由于按照本发明明显得到改进的散热而可行的是，整个结构组合件的运行温度进一步下降并且由此热机械应力的出现也再次明显地得到降低。
226.在图5和图6中以立体视图示出了两个不同的、由不同的按照本发明的焊料箔1制成的焊料成形件8。
227.图5以立体图示出了由按照本发明的焊料箔1制成的焊料成形件8，其具有两根集成/被包层在软焊料基体2中的复合线材3，以便在钎焊过程之后确保均匀的焊料层厚度。
228.为了例如将具有背面金属化结构的半导体结构元件钎焊到cu-陶瓷-基片上，使用图5中所示出的由按照本发明的焊料箔制成的、具有例如b＝15 mm
×
l＝15 mm的尺寸的焊料成形件8。
229.用本实施例应该确保具有高度h＝100 μm的连接区13。
230.因为半导体材料没有值得提起的弯曲并且所述基片通过这个区域的伸展而同样没有提供与平坦的表面外形的值得提起的偏差，所以足够的是，使具有两根在边缘侧安置
的、一样高的复合线材3的钎焊部位稳定。
231.为此所需要的焊料成形件8由如下制造的按照本发明的焊料箔1制成。
232.两条具有厚度0.340 mm和宽度70.0 mm的、由sncu3构成的软焊料带6结合六根单独敷设的复合线材3用作初始材料，所述复合线材具有由铜构成的芯部4和由锡构成的护套5。
233.所述带6和复合线材3通过相应的导引工具如已经解释的那样被输送给辊缝并且在此彼此如此对齐，使得所述软焊料带6又覆盖地彼此叠置地进入到辊缝中并且所述复合线材3精确地隔开地布置在它们之间。
234.在此，各根伸展的复合线材3相对于彼此以10.0 mm的间距来定向。
235.相对于带边缘的间距同样以10.0 mm来设置。
236.所述复合线材3在芯部4中由具有500 μm直径的抗拉铜（ziehharter kupfer）制成并且拥有25 μm厚的锡构成的护套5。
237.所述复合结构被包层到220 μm的厚度并且用两个随后的轧制道次来减薄到100 μm的最终厚度。
238.现在，能够在宽度范围内从这种按照本发明的焊料箔1上连续地每冲裁行程冲裁出三个具有尺寸15.0 mm
×
15.0 mm的焊料成形件。
239.冲裁工具和冲头的支座在此如此制作而成，使得所述冲头相对于带边缘的间距为7.5 mm并且所述冲头相互间拥有5 mm的间距。
240.由此，从所述焊料箔1中冲裁出预成形件/焊料成形件8，其中两根所集成的复合线材相对于其外边缘具有2.5 mm的间距。
241.这些焊料成形件中的一个焊料成形件的几何结构在图5中立体地示出。
242.在此，所述焊料成形件8的高度h＝0.100 mm；所述焊料成形件8的宽度b＝15.0 mm；所述焊料成形件8的长度l＝15.0 mm。
243.所述被变形为椭圆形几何形状的复合线材3具有以下延展，较大的直径为大约430 μm，较小的直径拥有大约84 μm的延展，该较小的直径随后决定性地负责控制均匀的焊料层厚度。
244.在按照本发明的焊料箔1（高度h＝100 μm）中被包层的复合线材3上方的软焊料柱/软焊料厚度在最薄部位处为大约8 μm。
245.按照本发明，这些大约8 μm厚的焊料层在利用对于软钎焊而言典型的软钎焊特征、也就是对于软钎焊而言典型的过程温度范围内的钎焊时在直至大约280℃的温度时且在低于5 min的钎焊时间里完全转变成较高熔点的金属间相，这里转变成cu6sn5和cu3sn。
246.按照本发明，在此沿着两根在钎焊过程期间集成的复合线材3不仅朝向基片表面而且朝向半导体的背面金属化结构建立由较高熔点的金属间相构成的完整的桥，所述桥主要结合线材的芯部用于避免所钎焊的半导体结构元件相对于基片的倾斜并且同时确保半导体结构元件相对于基片的高精度的固定，这不仅有益于运送而且有益于接下来的在下一炉室中的钎焊过程。
247.在这个随后的钎焊过程中，而后例如将所述与半导体结构元件相连接的基片9还与冷却体钎焊在一起。
248.按照本发明的解决方案在此实现的结果是，此前已经与基片9钎焊在一起的半导
体材料既不会在运送到下一个炉室中时也不会在下一个钎焊过程中“滑动”。
249.用这里所介绍的发明来介绍一种解决方案，其中仅将围绕着被包层的复合线材3的区域转变成更高熔点的坚固的金属间相11。
250.所述连接区13的其余部分由原始成分的软焊料构成。
251.因此存在足够的区域，所述区域通过可延展的材料特性来补偿在接合时且在使用条件下出现的热机械应力，这一点结合主要由脆性的金属间相11构成的连接区13是不可能的并且可能在钎焊过程中就已经导致半导体结构元件的失效。
252.图6现在示出了具有三根集成在软焊料基体2中的复合线材3的焊料成形件8。
253.借助于这种焊料成形件8，应该在“基片9对底板10的钎焊”期间使凹入的钎焊部位稳定，所述钎焊部位由于预弯曲的底板10的使用和所分配的双凸状的基片9而产生。
254.在此，所述两根厚的、边缘附近集成的复合线材3应该负责基片9的尽可能小的倾斜并且由此负责连接区13中的尽可能均匀的大约180 μm的焊料层厚度。
255.具有较小厚度的、处于中心的第三复合线材3应当使所述凹入的钎焊部位稳定。
256.为了制造作为用于制造焊料成形件8的初始材料的按照本发明的焊料箔1，在抗拉的状态下使用两根由snag3.5构成的、具有0.470 mm的厚度和70 mm的宽度的被刷拂的带6以及三根复合线材3，所述复合线材具有铜来作为用于芯部4的材料并且具有芯部4的镀锡层来作为护套5。
257.两根布置在边缘侧的复合线材3是圆的，在滚压包层之前具有0.8 mm的外直径并且具有由锡构成的护套5的、大约25 μm的层厚度。
258.第三复合线材、即中间复合线材3拥有0.55 mm的直径并且同样具有由大约25 μm厚的锡构成的护套5。
259.下部的被刷拂的带6由退绕装置经过且穿过打开的辊缝、导引工具并且被输送给卷绕单元。
260.所述中间的复合线材3由卷筒穿过导引工具并且刚好居中地相对于下部的被刷拂的带6定向。
261.所述居中的复合线材3固定在出口侧上。
262.此后，将具有0.800 mm的外直径的边缘侧的复合线材3从卷筒上退绕并且使其穿过导引工具并且将其布置在居中地伸展的复合线材的右侧。
263.在本实施例中，相对于在居中地伸展的复合线材的间距应该为20 mm。
264.由此，相对于所述处于复合线材下方的snag3.5带6的右边缘产生15 mm的间距。
265.所述第三复合线材3应该在带6的中心的左侧伸展并且同样具有0.800 mm的直径，该第三复合线材被卷筒卷绕地穿过导引工具并且相对于在居中地伸展的复合线材以同样20 mm的间距来布置。
266.所述在中心的左侧和右侧伸展的复合线材3同样被固定在轧辊的出口侧。
267.所述上部的snag3.5带6从侧向布置起与下部的snag3.5带6重合，使该带作为最后的带在此通过经过导引工具地穿过辊缝。
268.然后，如此调节所述轧辊7之间的辊缝，从而产生具有0.350 mm的厚度的按照本发明的焊料箔1。
269.在此，对所述snag3.5箔之间的圆形的复合线材横截面进行造型并且使其被软焊
料包围。
270.用两个彼此相继的轧制道次，将按照本发明的焊料箔1的厚度进一步降低至180 μm。
271.如此制造的、按照本发明的焊料箔1具有矩形横截面，该矩形横截面具有高度h＝0.18 mm和大约70 mm的宽度，并且具有由snag3.5构成的软焊料基体。
272.所述被镦锻/变形成椭圆形的复合线材3以相对于矩形横截面的面重心居中的/对称的方式埋入到软焊料基体中。
273.所述中间线材的较小的直径为大约120 μm并且其最大的直径为大约395 μm。
274.所述两根在边缘侧布置的复合线材3被同样成型为椭圆形的规格，其对于椭圆形的较小的直径而言具有大约155 μm并且对于椭圆形的较大的直径而言具有大约620 μm。
275.在此，在按照本发明的焊料箔1中，所述椭圆形的面重心始终处于中间、也就是说处于总厚度/总高度的一半上。
276.通过导引工具同时确保了，所述复合线材椭圆形的面重心的间距在整个滚压包层过程的范围内保持为等距。
277.随后，从这种按照本发明的焊料箔1中冲裁出具有以下尺寸的冲裁件、即所谓的“预成形件”（参见图5）：高度h＝180 μm；宽度b＝46.5；长度38.0 mm。
278.所述冲裁件能够由这种如上面所解释的那样制造的、按照本发明的焊料箔1来制造，所述焊料箔具有所述带的从43.0 mm的（有意义的）最小宽度b直至70.0 mm的最大宽度b。所述焊料成形件8的长度l以有意义的方式在理论上能够为从5.0 mm直至超过100 mm。
279.在软钎焊过程中，用这种按照本发明的焊料箔1以处于250℃-260℃的钎焊特征中的峰值温度来工作。
280.在此，所述snag3.5焊料变为熔融的。
281.同样的情况适用于铜线的锡护套。
282.通过按照本发明的、将复合线材3的区域中的软焊料的一部分转变成金属间相cu6sn5和cu3sn的方案，处于边缘侧的复合线材之上和之下的所述液态的软焊料的份额减小，使得所述基片能够绝对地倾斜的数值≤10 μm。
283.由于所述中间的复合线材在其结构中被设计得稍细一点，所以所述中间复合线材允许缩短基片9的下边缘与底板的上边缘之间的间距，从而使得用于钎焊缝隙的凹入形状成为可能。同时，它防止了基片下侧面在中间朝底板上侧面过多地下沉、也就是靠近。
284.由此，所述基片9由三根复合线材3支撑。
285.如果所述总体结构在钎焊过程中会受到强烈的压紧力，那么所述中间的复合线材3也防止了所述边缘侧的复合线材3在钎焊时可能被挤出。
286.用按照本发明的材料也将以下优点彼此统一起来，一方面，在材料疲劳时阻止了在围绕着线材的部位处的裂纹生长并且由此提高了钎焊部位的使用寿命，另一方面，由于在可延展的软焊料部位存在大的区域而允许材料的接合，所述材料由于不同的热膨胀特性而引起大的热机械应力。
287.由此，借助于按照本发明的教导，提供了一种新型的焊料箔1，其能够实现设定经限定的且可再现的连接区几何形状，不论在钎焊过程之后是更简单的外形又或者也更复杂的外形，并且其也适用于多阶段钎焊过程，以便利用对软钎焊来说典型的钎焊特征、也就是
在对软钎焊来说的典型的过程温度区域内、也就是在优选250℃至300℃的温度时并且在低于5 min的钎焊时间里、如也在没有随后的热处理的情况下并且在钎焊期间中不存在施加挤压力的情况下、在避免连接区中的气孔和/或缩孔的形成的同时、也在存在以前所钎焊的区域再熔化的危险的所谓的多阶段钎焊过程的范围内通过以下方式来防止所钎焊的组件的滑动，即：在钎焊过程中以高几何精度与有待钎焊的构件的金属的/金属化的表面层固定地连接的、在其尺寸及其间隔方面精确定义的完整的桥由较高熔点的金属间相构造而成，所述桥具有高于400℃的再熔化温度并且所述桥在尺寸方面确保高精确的、在几何上准确的连接区，所述连接区此外由于这些温度稳定的桥的机械强度而在紧挨着在桥上在焊料材料疲劳时同时禁止/阻止了所述连接区中的裂纹进展，其中，包围所述桥的软焊料、即软焊料基体同时吸收通过钎焊引入的、但是也在使用构件期间产生的热机械应力并且由此抵抗材料疲劳，由此在总体作用方面，这里所介绍的解决方案与用常规的钎焊材料根据构建-及连接技术的现有技术所制造的连接区相比明显提高了所述连接区的使用寿命，并且在此同时由于所埋入的cu线（或者ag或ni等等）明显改进了整个连接区的导热性。
288.附图标记列表：1 焊料箔2 软焊料基体3 复合线材4 芯部5 护套6 带（箔）7 轧辊8 焊料成形件9 陶瓷基片10 底板11 金属间相12 裂纹13 连接区h 高度b 宽度l 长度a 边缘间距c 间距。