用于制造复合体和半导体模块的方法
【专利摘要】本发明涉及用于制造复合体和半导体模块的方法。提供具有容纳区域的保持框架以及工作缸。提供数量N≥1的压强室。每个压强室具有第一和第二壳体元件。每一个压强室装备有第一接合伙伴、第二接合伙伴、连接装置和密封装置，而且连接装置布置在第一接合伙伴和第二接合伙伴之间。在此至少连接装置布置在压强室的第一室区域中。每个压强室被放入到容纳区域中。在每个压强室中第一壳体元件按压第二壳体元件，其中放入到容纳区域中的压强室借助于工作缸被夹持在工作缸和保持框架之间。在被夹持的状态下，在压强室的第二室区域中产生高于第一气压的第二气压。由此在相应的压强室内第一接合伙伴、第二接合伙伴和位于它们之间的连接装置彼此按压。
【专利说明】用于制造复合体和半导体模块的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于制造复合体和具有这样的复合体的半导体模块的方法。
【背景技术】
[0002]在许多【技术领域】中需要将两个或更多个接合伙伴材料啮合地彼此连接并且为此用大的压紧力将所述接合伙伴相互压紧。在常规方法的情况下常常存在这样的风险，即接合伙伴在连接过程期间或者在连接过程之后被损坏或者被用诸如油的外来物污染。此外在常规方法的情况下使用非常大的支架和压力机，它们经得起在按压过程时出现的大的力。但是由于它们的尺寸，所述支架和压力机是昂贵的、不便于使用的并且此外需要许多空间。在常规方法的情况下也常常难以将接合伙伴定位在压力机中，因为所述接合伙伴在按压过程之前一般必须被精确配合地相叠地定位在压床中。
【发明内容】
[0003]本发明的任务在于，提供用于制造复合体和半导体模块的改善的方法。该任务通过根据权利要求1的用于制造复合体的方法以及通过根据权利要求16的用于制造半导体模块的方法来解决。本发明的构型和扩展方案是从属权利要求的主题。
[0004]本发明的一个方面涉及一种用于制造复合体的方法，其中至少两个接合伙伴牢固地彼此连接。为此提供具有容纳区域的保持框架以及工作缸。同样提供数量NS I的压强室，其中可以N= I或者N32。该压强室或这些压强室中的每一个具有至少一个第一壳体元件和第二壳体元件。
[0005]针对压强室中的每一个提供具有第一接合伙伴、第二接合伙伴、连接装置和密封装置的组。可选地，每个组还可以具有其他元件。每个压强室装备有对应的组，而且这样装备，使得第一接合伙伴、第二接合伙伴和连接装置这样布置在相应的压强室中，使得连接装置位于第一接合伙伴和第二接合伙伴之间。在此，至少连接装置布置在压强室的第一室区域中。每个压强室在其通过这种方式装备之后被放入到容纳区域中。此后在每个压强室中第一壳体元件按压第二壳体元件，其方式是放入到容纳区域中的压强室借助于工作缸被夹持在工作缸和保持框架之间。
[0006]在被夹持的状态下，在压强室的第二室区域中产生第二气压，该第二气压高于第一室区域中的第一气压。由此在相应的压强室内第一接合伙伴、第二接合伙伴和位于它们之间的连接装置彼此按压。
[0007]只要工作缸的开动气动地利用工作压强产生，该工作压强和第二气压就可以可选地由相同的源馈送，也就是说工作缸的工作体积和第二室区域在被夹持状态下至少暂时地连接到相同的压强体积上，从而也就是在工作体积和第二室区域之间至少暂时地产生贯通的气压连接。
[0008]根据另一选项，压强室也可以用作工件载体并且经由运送系统与放入到该压强室中的接合伙伴一起输送给保持框架并且在接合过程之后再次从该保持框架输送出来。[0009]利用通过该方式制造的复合体可以在以下情况下来制造半导体模块:当第一接合伙伴构造为具有用金属化部镀层的介电陶瓷板的电路载体时以及当第二接合伙伴是半导体芯片时。为此在复合体和接触元件和复合体之间建立机械和导电连接。该装置这样布置在模块壳体的内部中，使得接触元件从模块壳体的内部延伸至其外侧并且可在那里被电接触。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面根据实施例参照附图示例性地阐释本发明。在图中相同的附图标记表示相同的或者作用相同的元件。其中:
图1A示出打开的压强室的纵断面，在该压强室中布置有两个接合伙伴、连接装置以及构造为膜的密封装置；
图1B示出根据图1A的关闭的压强室；
图1C示出在向第二室区域施加第二气压之后根据图1B的压强室；
图2示出可堆叠的压强室的纵断面；
图3A示出刚性保持框架的纵断面，在该保持框架上固定工作缸；
图3B示出在将根据图2构造和装备的压强室放入到保持框架的容纳区域中之后的图3A中所示保持框架的纵断面；
图3C示出在工作缸开动之后根据图3B的装置的纵断面；
图3D示出在向第二室区域施加第二气压之后根据图3C的装置的纵断面；
图4示出一种装置，其与根据图3D的装置的区别仅仅在于不从外部向第一室区域输送压强；
图5A示出保持框架的纵断面，在该保持框架的容纳区域中放入多个根据图2构造和装备的压强室；
图5B示出在工作缸开动之后根据图5A的装置的纵断面；
图5C示出根据图5B的装置的纵断面，在所放入的压强室的每一个中向第二室区域施加第二气压；
图6示出一种装置的纵断面，该装置与根据图4的装置的区别仅仅在于所述膜被构造为气密地封闭的囊，在该囊中布置两个接合伙伴和连接装置；
图7示出具有集成工作缸的保持框架的纵断面；
图8示出一种装置的纵断面，该装置与根据图3B的装置的区别仅仅在于保持框架不被构造为封闭的环；
图9示出一种装置，该装置与根据图3B的装置的区别仅仅在于保持框架由多个刚性地彼此连接的元件构成；
图1OA -1OD示出不同保持框架的透视图；
图11示出第一壳体元件的俯视图，接合伙伴的堆叠被放置到该第一壳体元件上；
图12示出半导体模块的纵断面，该半导体模块包括根据本发明制造的复合体；
图13 — 14示出在用构造为烧结膏或粘合剂的连接装置进行接合过程期间的连接装置的温度以及第一和第二压强的可能时间变化曲线的不同示例；
图15 — 16示出在用构造为焊剂的连接装置进行接合过程期间的连接装置的温度以及第一和第二压强的可能时间变化曲线的不同示例；以及
图17示出在将第二气压用于开动工作缸的情况下根据图3A-3D的装置的纵断面。
【具体实施方式】
[0011]图1A示出打开的压强室7的截面图，该压强室7包括第一壳体元件71和第二壳体元件72。在该压强室7中放入具有第一接合伙伴11、要与第一接合伙伴11连接的第二接合伙伴12以及连接装置10的堆叠I。第一接合伙伴11可以例如是金属化的陶瓷衬底，并且第二接合伙伴12可以是半导体芯片，例如是IGBT、M0SFET、阻挡层场效应晶体管、晶闸管、或者任意其他可控的功率半导体芯片、或者二极管。同样地，第一接合伙伴11也可以是金属板并且第二接合伙伴12可以是金属化的陶瓷衬底。但是第一和第二接合伙伴11、12原则上可以是任意的要彼此连接的元件。因此，接合伙伴11、12分别仅被示意性示出。
[0012]连接装置10用于在连接过程期间在压强室7关闭之后将第一接合伙伴11与第二接合伙伴12材料啮合地连接。该连接过程可以例如是焊接、烧结或者粘合过程。对应地，根据所期望的过程连接装置10可以是焊剂、粘合材料或可烧结膏。所述膏例如可以包含银粉和/或银薄片以及溶剂。在可烧结膏的情况下，所述膏被涂覆到一个或两个接合伙伴11、12上。同样可能的是，可烧结层通过对可烧结材料进行喷涂、丝网印刷或者模板印刷而被施加到一个或两个接合伙伴11、12上。
[0013]可烧结材料例如可以由包括银粉的膏来制造，所述银粉配备有溶剂并且因此是可涂抹、可印刷或者可喷涂的，并且从而可涂覆到一个或两个接合伙伴11、12上。在涂覆之后，可以使所述膏在溶剂蒸发的情况下干燥。为了协助该干燥过程，膏的温度可以相对于室温(20°C)被显著提高和/或围绕所涂覆膏的气氛的绝对压强可以被降低到明显小于IOOOhPa的值。如果连接装置10是可烧结材料，则有利的是接合伙伴11和12的彼此相向的表面由稀有金属、例如金或银组成。为此，接合伙伴11、12可以彼此无关地由该稀有金属组成或者配备有由该稀有金属构成的层。
[0014]此外设置可选的加热元件8，该加热元件用于在随后的连接过程期间对第一接合伙伴11、第二接合伙伴12和连接装置10进行加热，使得连接装置10的温度T在连接过程期间遵循特定的时间温度变化曲线。加热元件8在此可以被松动地放置在第一壳体元件71上或者牢固地与第一壳体元件71连接。堆叠I与此无关地被松动地放置到加热元件8上。一旦不存在加热元件8或者加热元件8集成到第一壳体元件71中，堆叠I就被松动地放置到第一壳体兀件71上。
[0015]如在本发明的所有其他可能构型的情况下那样，加热元件8可以被构造为电阻加热元件，或者被构造为例如由铝构成的被感应加热的金属板。所需的电连接线路或可能的电感器在图中没有示出。
[0016]压强室7包括第一壳体元件71和第二壳体元件72，它们相对于彼此是可运动的，使得压强室7可以被打开，以便用两个或者更多个接合伙伴11、12和对应数量的连接装置10来装备该压强室7或者以便从该压强室7中取出两个或者更多个接合伙伴11、12之间的完成的复合体。
[0017]在压强室7的关闭状态下，第一壳体元件71和第二壳体元件72在使用位于壳体元件71和72之间的密封件73的情况下彼此按压，使得第一壳体元件71和第二壳体元件72之间的缝隙74是气密的。
[0018]在堆叠I上方将构造为膜的连接装置4放置为，使得其在壳体元件71和72彼此按压时压强室7关闭的情况下被环绕地夹在壳体元件71和72之间的缝隙74中并且与密封件73连接地使缝隙74密封，其结果在图1B中示出。可替换地，构造为膜的密封装置4也可以独自承担密封件73的功能，使得可以放弃单独的密封件73。关闭的压强室7的内部空间6的体积原则上是任意的，但是该体积在该压强室情况下也可以与在根据本发明的所有其他压强室7情况下一样被选择为小于或等于200ml。例如聚四氟乙烯(PTFE)适合作为膜4的材料。
[0019]在关闭的压强室7情况下，膜4将该压强室7的内部空间6划分为第一室区域61和第二室区域62，并且阻止在该内部空间6内进行第一室区域61与第二室区域62之间的气体交换(除了非常小的剩余扩散以外，所述剩余扩散可以穿过膜来进行，但是这对于本发明并不起到不利作用)。第一室区域61和第二室区域62因此通过膜4基本上气密地彼此分隔开，使得两个室区域61和62中的气压差仅能被极其缓慢地平衡。
[0020]压强室7配备有可选的第一压强端子81和第二压强端子82，它们借助于第一连接线路91或借助于第二连接线路92与第一室区域61或第二室区域62连接。经由第一压强端子81和第一连接线路91，第一室区域61可以被施加以第一气压p61。对应地，第二室区域62可以经由第二压强端子82和第二连接线路92被施加以第二气压p62。作为气体原则上可以使用任意的气体，例如空气、氮气(N2)、氧气(02)、氩气(Ar2)、氦气(He2)或者合成气体。
[0021]第一气压p61和第二气压p62可以彼此无关地是相对于围绕压强室7的气氛的压强的过压或者欠压。如果现在压强P61和p62这样施加到对应的压强端子81或82上，使得压强差Λρ = P62 — p61大于零，则膜4如在图1C中示出的那样紧贴堆叠I的表面并且基本上遵循堆叠I的表面走向。在此情况下，膜4对其中存在连接装置10的第一接合伙伴11和第二接合伙伴12之间的缝隙气密密封，使得连接装置10位于气密区域5中。
[0022]如果压强差Λ P在构造了气密区域5之后进一步提高，则导致位于气密区域5中的剩余气体的压缩并且第一接合伙伴11和第二接合伙伴12彼此按压。在此情况下，连接装置10紧贴接合伙伴11和12的彼此相向的侧并且此外被压紧。从构造该气密区域起存在两种效应，这两种效应对于另外的接合方法来说有重要意义:
第一，压强ρ62越高，两个接合伙伴11和12彼此越强烈地按压。为了可靠地维持气密区域5，压强ρ62必须被选择为大于在密封时刻在气密区域5中存在的压强。因此可以经由压强Ρ62来调整用来使两个接合伙伴11和12相对于彼此按压的力。这基本上可以与压强Ρ61无关地来进行，只要遵循p62大于p61的辅助条件，这与压强差Λρ = P62 — p61大于零意义相同。如果在其他情况下压强P61可能超过压强p61特定的数值，该数值由膜4在堆叠I和加热元件8处的附着确定，则可能存在膜4从堆叠I脱落并且气密区域5不能维持的风险。
[0023]第二，用压强差Λρ = ρ62 一 p61可以调整堆叠I和加热元件8之间的压紧力并且从而调整堆叠I和加热元件8之间的热接触的强度，以及调整加热元件8和壳体元件71之间的压紧力并且从而调整加热元件8和壳体元件71之间的热接触的强度。这些效应在加热和冷却堆叠I时起重要作用。[0024]因此在所述方法情况下，压强p62对接合伙伴11、12和连接装置10起作用。但是作用于加热元件8的力通过压强差Λρ = p62 — p61来确定，也就是通过在实践中被选择为明显小于P62的最大值的压强来确定。在加热元件8中出现的机械应力以及随之而来的翘曲或断裂的风险也由此降低。
[0025]为了借助加热元件8在开始加热堆叠I和/或在稍后对该堆叠I进一步退火，有利的是该加热元件8不通过壳体元件71被冷却，也就是说在加热元件8和壳体元件71之间存在差的热接触，这意味着Λρ = P62 — p61被调整到小的正值。
[0026]尽管在此堆叠I和加热元件8之间的热耦合也被减小，但是由于堆叠I的小的质量和热容量，加热速率也保持为足够的。
[0027]结果，加热元件8和第一壳体元件71之间的热耦合降低以及随之而来地在随后的退火过程期间加热元件8通过第一壳体元件71的散热降低，这使得堆叠I的加热变得容易。在此有利的是，加热元件8具有小的热容量，使得其可以被快速加热。加热元件8的热容量不必选择为与堆叠I的接合伙伴11、12的类型有关，但是可以被选择为与堆叠I的接合伙伴11、12的类型有关。于是对于堆叠I包括金属化的陶瓷衬底、而不是厚金属板(例如用作半导体模块的底板的厚金属板)的情况，堆叠I的、相对于陶瓷衬底的基面的热容量可以处于例如0.25J/ (K ^m2)至1.4J/ (K ^m2)的范围中。在该情况下，加热元件8的、相对于陶瓷衬底的基面的热容量可以处于例如0.5J/ (1(%1112)至51/ (K ?cm2)的范围中，以及加热元件8的、同样相对于陶瓷衬底的基面的加热功率可以处于例如5W/cm2至50W/cm2的范围中。这些值范围可以分别彼此无关地在本发明的全部构型中采用。上面定义的“厚金属板”含义可以 视作其厚度大于或等于2.5mm的金属板。此外将陶瓷衬底的基面理解为陶瓷衬底的陶瓷板的最大面积侧的面。
[0028]如从图1C中同样可以获悉的那样，连接装置10的加热间接地经由两个接合伙伴
11、12中的一个接合伙伴进行，该一个接合伙伴布置在加热元件8与两个接合伙伴11、12中的另一个接合伙伴之间。
[0029]如果连接装置10是焊剂，则将由加热元件8输出的热和/或将加热持续时间调整为，使得该焊剂熔化并且在接合伙伴11和12之间产生焊接连接。为了实现焊接，接合伙伴
11、12中的每一个在其朝向另一个接合伙伴12、11的侧上具有金属表面。
[0030]可选地可以在产生气密区域5之前通过泵吸刚好在焊剂熔化之前、在焊剂熔化期间或者在焊剂熔化之后至少降低压强P61并且同样可选地也可以降低p62，以便最大程度地去除由焊剂构成的可能气穴并且从而实现尽可能无气孔的焊接。
[0031]在焊剂熔化和提高压强差Λρ以将接合伙伴12按压到接合伙伴11上之后，焊剂在连接装置10的高于焊剂熔化温度的高温T时凝固，这由液态焊剂与来自一个或两个接合伙伴11、12的金属化部的一种或多种金属形成合金造成(扩散焊接)。所述焊剂例如可以是含锡的焊剂，并且接合伙伴11、12的金属化部可以分别包含铜和/或银或者由铜和/或银组成。在焊剂熔化之后，来自所述金属化部的铜和/或银扩散到焊剂中并且与焊剂中包含的锡一起构成一个或多个高强度的和高熔点的金属间相。在这些金属间相中，金属间相Cu6Sn5具有415°C的最低熔点，然后接着是具有480°C熔点的相Ag3Sn和具有676°C熔点的Cu3Sn。
[0032]在连接装置10中充分地构造牢固的、穿过接合伙伴11和12连接的桥之后，该连接装置10进一步缓慢地冷却直至其凝固，使得在第一接合伙伴11和第二接合伙伴12之间产生牢固的、持久的材料啮合的连接。
[0033]焊剂例如可以作为预先形成的薄焊板(预先形成焊剂)放入接合伙伴11和12之间或者作为焊膏涂覆到一个或两个接合伙伴11和12上。该焊剂也可以作为薄的表面层涂覆到接合伙伴11、12中的任意一个上或者涂覆到两个接合伙伴11、12上。预先形成的焊板例如可以具有小于或等于30 μ m的厚度。仅仅涂覆在接合伙伴11或12之一上的焊层的层厚度或者涂覆到接合伙伴11和12上的两个焊层的总厚度在此可以为5 μ m至30 μ m，或者例如 5 μ m M 15 μ m。
[0034]为了冷却，从加热元件8向堆叠I的热输送可以减少或中断。为此在最简单的情况下，加热元件8被简单地关断。两个接合伙伴11、12和连接装置10的热量于是可以经由加热元件8向第一壳体元件71流出。第一壳体元件71在这种情况下充当冷却体。替换于此地，加热元件8的加热运行虽然可以被维持，但是被缓慢地遏制，以便在加热元件8最终被关断之前将出现的热机械应力保持得小。
[0035]此外为了冷却堆叠I可以与加热阶段相比提高压强差Λρ = P62 — p61，使得堆叠I和加热元件8被按压抵靠壳体元件71，该壳体元件71于是充当冷却体。
[0036]如果连接装置10是可烧结膏、可烧结膜、涂覆到一个或两个接合伙伴11、12上并且然后干燥的可烧结层或者是粘合剂，则连接装置10在充分烧结或硬化之前被一直加热，使得在第一接合伙伴11和第二接合伙伴12之间产生牢固的、材料啮合的连接。构造为可烧结膜的连接装置10例如可以作为预先形成的(“生的”，也就是未烧结的)膜板放入接合伙伴11和12之间。如果连接装置10是可烧结膏或者粘合剂，则连接装置10可以被涂覆到一个或两个接合伙伴11和12上。可烧结膏在涂覆之后优选被预先干燥或在没有压强的情况下被预先烧结。
[0037]与连接装置10的类型无关地，压强室7在退火过程之后被打开并且从该压强室7中取出堆叠I，在该堆叠I中现在第一接合伙伴11和第二接合伙伴12借助位于其间的连接装置10牢固和材料啮合地彼此连接。紧接在退火过程之后的冷却阶段可以完全或部分地在仍关闭的压强室7中进行，或者在从压强室7中取出堆叠I之后进行。
[0038]在该实施例以及同样在其他实施例的情况下，汇合区域一连接线路91和92在该汇合区域处汇合到压强室7的内部空间6中——的位置仅仅示意性示出。相应的位置原则上可以改变，只要确保上述作用方式可被实现。为了避免在不利的压强关系情况下所述汇合区域被膜4封闭，可以根据相应的构型来选择汇合区域的位置。第一连接线路91的汇合区域也可以被实施为，使得该汇合区域在加热元件8下方环绕在加热元件8周围地构造，从而加热元件8的侧边缘的朝向第一壳体元件71的棱边自由地位于该汇合区域中并且不放置在该壳体元件71上。
[0039]图2中示出的压强室7与图1A至IC中示出的压强室7的区别在于，图2的压强室可与一个或多个另外的、相同或类似地构建的压强室7堆叠，使得该堆叠中的压强p61和/或P62可以在压强室7与压强室7之间传递。为此，有关压强线路91、92分别在压强室7的下侧77处的汇合开口 83或85与压强室7的上侧78处的汇合开口 84或86之间延伸，其中汇合开口 83和85被构造在第一壳体元件71处并且汇合开口 84和86被构造在第二壳体元件72处。[0040]压强线路91、92中的每一个至少在其一个汇合开口 83、84或85、86处由环状密封件75围绕。这些密封件75确保有关压强线路91、92可以不透气密封地与堆叠到该压强室7上的另一压强室7的对应压强线路91、92耦合。对应地，环状密封件76负责壳体元件71和72之间区域中的压强线路91和92的不透气密封。
[0041]压强线路91、92例如可以借助于钻孔来实现。只要需要，敞开的钻孔开口就可以借助于盖子90被不透气密封地封闭。为此可以将可选地与密封件连接的盖子90拧入到该钻孔开口中。同样可能的是，钻孔开口通过将盖子90焊接到压强室7上而被不透气地封闭。
[0042]利用根据图2构造的压强室7，可以以相同方式实施参照图1A至IC阐述的接合方法。对应的情况也适用于多个根据图2构造的和上下堆叠的压强室7，这些压强室7分别装备有第一接合伙伴11、第二接合伙伴12、连接装置10和密封装置4。
[0043]根据图3A至3D现在阐述如下设备的原理，借助该设备可以将装备有堆叠I的压强室7的壳体元件71和72彼此按压。该设备包括保持框架100，该保持框架环状地围绕容纳区域110。保持框架100被构造为刚性的并且由此具有由于高的运行压强而必要的机械稳定性。此外在保持框架100处安装具有缸体121和可在该缸体121中运动的活塞122的工作缸120。工作缸120的工作体积125可以经由压强线路137被施加工作压强，以便活塞122从下面的位置运动到上面的位置。可选地，活塞122可以在其上端配备适配板123。
[0044]当活塞122如在图3B中所示位于下面的位置时，压强室7可以放入到容纳区域110中，该压强室7如上面参照图2所阐述那样构造和装备。为此，压强室7以其下侧77放置到活塞122上，或者如果存在的话放置到适配板123上。
[0045]然后工作体积125经由压强线路137借助气体或液体被施加工作压强pl20。该工作压强P120被选择为使得活塞122与位于其上的压强室7和必要时适配板124 —起向上运动，从而位于容纳区域110中的压强室7被夹持在保持框架100的两个支脚101和102之间并且第一壳体元件71被压按得抵靠第二壳体元件72，其结果在图3C中示出。
[0046]在此，密封件73密封壳体元件71和72之间的缝隙74，并且由此阻止了通过缝隙74进行关闭的压强室7的内部空间6和压强室7的外部之间的气体交换。在此可选地可以如所示那样也将膜4夹持在壳体元件71和72之间。
[0047]此外在所述夹持状态下，密封件75 (图2)负责在压强线路91 (图2)和在保持框架100中构造的压强线路131之间的或在压强线路92 (图2)和在保持框架100中构造的压强线路132之间的气密连接。由此可能的是，第一室区域61被经由压强端子141和压强线路131和91施加第一气压p61，并且第二室区域62被经由压强端子142和压强线路132和92施加第二气压p62。该方法和在此出现的效应与已经根据图1A至IC的方法或效应是相同的。唯一的区别在于，在图1A至IC中示出的压强室7的情况下，压强线路91和92的线路引导被选择为与在图2和3A至3D中示出的压强室7的情况下不同，但是这对于在压强室7内进行的接合方法的流程是不重要的，因为所述接合方法仅仅取决于可以向第一室区域61输送第一气压p61并且可以向第二室区域62输送第二气压p62。
[0048]在施加压强差Λρ = P62 — p61 > O之后，膜4紧贴堆叠I并且如前面阐述的那样遵循堆叠I的表面轮廓。在此在压强差Ap足够高的情况下，加热元件8与堆叠I 一起通过作用于膜4的压强差Λρ被朝向第一壳体元件71的方向按压。[0049]在现在膜4将其中存在连接装置10的区域5气密密封并且该连接装置10在进一步提高压强差Ap的情况下被压缩之后，该压强差Ap可以被再次减小，使得加热元件8与第一壳体元件71完全或部分地热去耦。
[0050]在该与壳体元件71热去耦的状态下，连接装置10与接合伙伴11、12 —起如前面所述的那样被退火并且借助反应器7中的过压被压缩、按压和烧结或者焊接。为了使堆叠I在退火之后冷却，压强差Ap可以被再次提高到这样的值，在该值情况下加热元件8与堆叠I 一起由于作用于膜4的压强差Λ P而被按压得抵靠第一壳体元件71，使得堆叠I和加热元件8与第一壳体元件71存在良好的热接触，该壳体元件71于是充当冷却体。为了不对该冷却起反作用，加热元件8可以在该冷却过程期间被关断。
[0051]在被构造为焊剂的连接装置10的情况下，整个压强室7可以首先被抽真空到例如小于50hPa的非常小的绝对压强。然后通过提高第二室区域62中的压强p62和通过保持第一室区域61中的非常小的压强p61来提高压强差Λ p，使得膜4被按压到堆叠I处。通过非常小的压强Ρ61避免了稍后的焊层中的气穴。压强差Λρ = ρ62 — p61在此被选择得如此高，使得构造出气密区域5，焊剂10位于该气密区域5中。压强差Ap于是如此程度地降低，使得加热板8与第一壳体元件71去耦。随后加热元件8被加热并且最迟在焊剂熔化时提高压强P62，使得焊接伙伴11和12彼此按压。同时也可以提高压强p61，使得保持非常小的压强差Λρ，以便避免加热元件8和第一壳体元件71之间的过强的热耦合。在焊剂中构造足够的金属间相(“扩散焊接”)之后，可以通过提高压强差Λρ、可选地在事先关断加热元件8之后来进行冷却。为了检查和控制连接装置10的必要的温度曲线，可以如在本发明的所有可能构型中那样使用与连接装置10热耦合的温度传感器(未示出)。
[0052]替换或补充于此地，通过如下方式调整对连接装置10的温度的特定时间变化曲线的遵守，即利用测试堆叠I (“样本”)来进行具有加热元件8的加热功率、压强Ρ62和(只要设置的话)压强Ρ61的特定时间曲线的特定过程流程并且根据所获得的结果对所述过程流程进行评估。然后足够好的结果可以在实际的加工过程中根据相同的时间上的温度变化曲线和压强变化曲线被修正。在此前提条件是，测试堆叠I与在实际加工过程中处理的堆叠I是相同的或者至少是可比较的。
[0053]为了能在事后确定所达到的最大温度，可以用不可逆的热色温标颜色对接合伙伴
11、12中的至少一个或者样本进行标记，该不可逆的热色温标颜色在达到取决于有关颜色的极限温度时呈现特定的颜色并且本身在有关接合伙伴的温度再次低于该极限温度时保持下来。
[0054]为了调整冷却的所定义的变化曲线，加热元件8 一方面和堆叠I之间的热耦合并且另一方面和第一壳体元件71之间的热耦合交替地提高或者降低，其方式是提高或降低压强差Λ P。
[0055]图4示出另一构型。该构型与图3C中所示构型的区别仅仅在于，在压强室7关闭时、也就是当压强室7如上所述那样处于夹持状态时不从外部向第一室区域61输送压强。在该情况下，稍后经由压强线路132和压强端子142向第二室区域62输送的压强ρ62反作用于位于第一室区域61中的气体，其中第一室区域61是不透气密封的。对应地，保持框架100也可以实施为没有如图3C中示出的压强端子141和压强线路131。但是也存在设置这样的压强端子141和这样的压强线路131并且仅仅不使用它们的可能性。对应地，也可以将压强室7实施为没有图2中示出的压强线路91。替换于此地，当压强线路91在接合过程期间封闭时，压强室7也可以具有这种压强线路91。
[0056]例如图2中所示的压强室7也可以构造为，使得其可以与一个或多个与其相同地或类似地构建的压强室7堆叠为使得该堆叠可以布置在保持框架100的容纳区域110中，这示例性地在图5A中示出。位于容纳区域110中的堆叠可以在那里如图5B所示那样借助于工作缸被夹持，使得该堆叠的全部压强室7在堆叠方向上彼此按压并且此外在这些压强室7的每一个中其第一壳体元件71及其第二壳体元件72彼此按压，其结果在图5B中示出。为了开动工作缸，该工作缸的工作体积125借助气体或者液体经由压强线路137被施加工作压强P120。工作压强pl20被选择为，使得活塞122与位于其上的压强室7的堆叠和可选的适配板123 —起向上运动并且位于容纳区域110中的堆叠被夹持在保持支架100的两个支脚101和102之间。
[0057]通过压强室7的堆叠和彼此按压，这些压强室7的压强线路92 (见图2)在该堆叠内气动地串联，使得经由压强端子142馈入到在保持框架110中集成的压强线路132中的气动或液压压强P62经由压强室7的相应压强线路92在压强室7与压强室7之间传递。在此情况下，相邻压强室7的压强线路92分别借助位于这些压强室7之间的密封件75(也见图2)密封。
[0058]对应地，通过压强室7的堆叠和彼此按压这些压强室7的可选压强线路91 (见图2)在该堆叠内也气动地串联，使得经由压强端子141馈入到在保持框架110中集成的压强线路131中的气动或液压压强p61经由压强室7的相应压强线路91在压强室7与压强室7之间传递。在此情况下，相邻压强室7的压强线路91分别借助位于这些压强室7之间的密封件75 (也见图2)密封。
[0059]该堆叠的最上面压强室7的上侧78处的密封件75用于将该压强室7的压强线路92和该压强室7的可选的压强线路91不透气密封地连接到压强线路142或141上。在该堆叠的最下面压强室7的压强线路92和适配板123之间以及在该堆叠的最下面压强室7的可选压强线路91和适配板123之间分别布置密封件79，利用这些密封件79不透气密封地封闭在该堆叠的夹持状态下的压强线路92或91的下端。
[0060]在该堆叠的各个压强室7中的另外的接合过程于是同样可以如在前面针对各个压强室参照图1A至IC所阐述那样的进行。图5C示出在将压强p61和p62施加到压强端子141或142上之后的装置，所述压强具有大于零的压强差Λρ = P62 — p61，使得在各个压强室7中膜4紧贴接合伙伴11和12以及紧贴可选的加热元件8，如在图2中针对单个压强室7示出的那样。
[0061]在另一在图6中示出的构型情况下，密封装置4同样被构造为膜4，但是不像在迄今为止示出的变型中那样被夹持在第一壳体元件71和第二壳体元件72之间。替代与此地，膜4构造为气密的、封闭的囊，在该囊中上下堆叠地布置第一接合伙伴11、第二接合伙伴12和位于它们之间的连接装置10。可选地，具有放入的堆叠I的囊4可以在其放入到压强室7中之前被抽真空并且在抽真空状态下被气密地焊接。因此在该构型中，连接装置10也位于通过囊4的内部给出的气密区域5中。
[0062]当第二室区域62在反应器7关闭之后经由压强端子142和压强线路132被施加高于该装置的环境压强的绝对压强P62时，接合伙伴11、12被按压得抵靠位于它们之间的连接装置10。在此情况下，连接装置10被密封并且此外紧贴接合伙伴11和12的朝向彼此的侧。
[0063]随后，连接装置10可以如在前面阐述的那样借助于加热元件8被加热和退火。在此，该连接装置也可以例如是焊剂、可烧结膏或者粘合剂。与迄今为止阐述的构型不同，压强P62的改变不引起加热元件8与压强室7的第一壳体元件71之间的热耦合的变化，因为被填充的膜囊4仅仅位于加热元件8上。
[0064]更确切的说，在该构型情况下在退火过程和后续的冷却期间的特定的要遵守的温度曲线基本上通过调节加热元件8的加热功率来得到控制，其中加热元件8也可以被关断或者多次交替地断开和接通。加热元件8连续地与第一壳体元件71足够好地热接触，该加热元件8尤其是可以与第一壳体元件71牢固连接。
[0065]根据图6阐述的方法也可以利用多个堆叠的压强室7来实现，其中仅仅保持框架100的尺寸要与以堆叠方式要处理的压强室7的数量相匹配。
[0066]根据另一在图7中示出的构型，工作缸120也可以集成到保持框架100中。该变型在所有保持框架100的情况下实现。为此保持框架100的至少一部分充当缸体121。
[0067]在此如也在本发明的所有其他变型中那样，工作缸120的活塞122可以与重力G的方向平行地具有小于或等于5mm、小于或等于Imm或者小于或等于0.2mm的最大可能冲程Hmax，而且与工作缸120是否集成到保持框架100中无关。
[0068]原则上，本发明在所有变型中都借助于构造为刚性的并且由此具有高牢固性的保持框架100来实现。为了能够实现特别高的牢固性，保持框架100在此可以构造为环状闭合的框架，该框架环状地包围容纳区域110。
[0069]但是同样可能的是，保持框架100不是环状闭合的。图8示出对此的示例。除了保持框架100的不同结构以外，该装置与根据图3D的装置是相同的。接合过程也可以与参照图3A至3D所述的完全一样地进行。
[0070]与保持框架100是否构造为环状闭合的无关，该保持框架100可以由唯一的部分组成，这在所有前面的图中已经示出，或者保持框架100可以由两个或者更多个彼此连接的部分组成，这在图9中借助保持框架100的四个彼此牢固连接的支脚101、102、103、104示例性示出。支脚101、102、103、104的连接例如可以借助于螺钉126进行。但是可替换地或者附加地，支脚101、102、103、104也可以按照每种任意的其他方式、例如通过焊接彼此牢固地连接。
[0071]除了保持框架100的多部分的构型以外，该装置与根据图3B的装置是相同的。但是与图3B不同地示出另一截平面，以便示出螺钉126。
[0072]保持框架100的前面阐述的可能构型可以任意地在本发明的所有其他变型中采用。
[0073]在图1OA至IOD中现在示例性地还示出保持框架100的几个变型。为了简化没有示出压强端子141、142和147，但是它们原则上可以存在。
[0074]根据图1OA的保持框架100的结构对应于图8中所示保持框架100的结构。容纳区域110在此情况下位于保持框架100的相对置的支脚101和102之间。
[0075]图1OB中所示的保持框架100如图1A至1C、2、3A至3D、4、5A至?、6和7中那样构造为单部分的闭合的环，该环包围容纳区域110。[0076]根据图1OC的保持框架100具有两个相对置的、基本上矩形的支脚101和102，它们通过四个连接片段103彼此连接。连接片段103在此分别连接支脚101和102的两个上下重叠的角区域。所示的保持框架100构造为单部分的，但是其也可以由多个彼此牢固连接的、例如彼此旋拧的或者彼此焊接的支脚101、102、103组成。但是连接支脚103的数量不限于4个。更确切地说，也可以采用少于或多个4个连接支脚103。但是一般不是所有的连接支脚103都必须分别连接支脚101和102的上下重叠的角区域。此外有可能、但是有利地不是一定必要的是，支脚101和102的所有上下重叠的角区域都通过一个连接支脚103连接。
[0077]针对图1OC所述的内容对应地也适用于具有如下特殊性的根据图1OD的保持框架100，所述特殊性即连接片段103以平行的两行布置，在这两行中每一行在支脚101和102的两个上下重叠的棱边之间延伸。
[0078]如在所有前面的图1A至1C、2、3A至3D、4、5A至和6至9中所示的那样，工作缸120可以在本发明的全部构型中在重力方向上位于容纳区域110下方，使得活塞122在接合过程结束之后通过去掉工作压强P120由于其自重以及由于施加到其上的压强室7或施加到其上的压强室7的堆叠而向下运动，并且压强室7或压强室7的堆叠可以从容纳区域110中被取出。
[0079]只要在本发明的其他任意变型情况下放入到容纳区域110中的压强室7的压强线路与特定的集成在保持框架100中的压强线路气动地串联，和/或只要压强室7的压强线路与堆叠到该压强室7上的另一压强室7的压强线路气动地串联，就需要相应压强室7在容纳区域110中的足够精确的定位或上下堆叠的压强室7的足够精确的相对定位。为此可以给分别相对于彼此要定位的压强室7或保持框架100配备任意的定位辅助措施。例如可以为此在一个元件处使用定位突出部，该定位突出部啮合到另一元件的定位槽中。
[0080]在所有前面阐述的示例中，第一和第二接合伙伴11、12在使用位于它们之间的连接装置10的情况下被连接，其中第一接合伙伴11、连接装置10和第二接合伙伴12相叠地布置成一个堆叠I。
[0081]第一接合伙伴11可以是例如用于半导体模块的金属底板，并且第二接合伙伴12可以是电路载体。第一接合伙伴11同样可以是例如电路载体，并且第二接合伙伴12可以是半导体芯片。在全部这些变型中，电路载体可以构造为陶瓷板，该陶瓷板在对立的主面上分别被用金属化层镀层。在此，金属化部中的至少一个可以具有印制导线结构。
[0082]此外，堆叠I可以在本发明的所有阐述的方法中不仅包括两个、而且还可以包括三个或者更多个要彼此连接的接合伙伴和对应数量的连接装置。因此该堆叠可以作为接合伙伴例如具有用于半导体模块的底板、如上阐述的电路载体以及半导体芯片，它们被上下堆叠，使得电路载体位于底板和半导体芯片之间。从而这样的堆叠I在准备接合过程时被放入到压强室7中并且与该压强室7 —起定位在保持框架100的容纳区域110中，使得底板在重力方向上位于下方，即在堆叠I的朝向工作缸120的侧上。
[0083]与保持框架100的其他构型无关地，该保持框架100可以设计为使得当工作缸120将在保持框架100中的位于该工作缸120上的一个或多个压强室7夹紧时，该保持框架100经受住工作缸120的300巴的绝对压强pl20。
[0084]图11示出压强室7的壳体元件71的俯视图，在该压强室7的内部空间6中放入堆叠1，该堆叠I包括用于半导体模块的金属底板11、如所阐述那样的多个在两侧金属化的陶瓷电路载体12以及多个半导体芯片13。电路载体12被放置到底板11上，其中在每个电路载体12和底板11之间存在第一连接装置(被覆盖)。此外在电路载体12的每一个上放置至少一个半导体芯片13，其中在半导体芯片13中的每一个与有关电路载体12之间存在第二连接装置(被覆盖)。在堆叠I上方放置构造为膜的密封装置4，该膜覆盖底板U、电路载体12和半导体芯片13并且延伸直至穿过密封件73，因此位于膜下方并且被膜覆盖的部件底板11、电路载体12和半导体芯片13以虚线示出。半导体芯片13在此位于电路载体12的背离底板11的侧上。在底板11和电路载体12之间以及在电路载体12和半导体芯片13之间还不存在牢固连接。所述连接在压强室7关闭之后在前述接合过程中的任意一个的范围内并且在使用前述压强室7中的任意一个的情况下以及在使用任意前述保持框架100的情况下才建立，其中分别示出的堆叠I由在图11中示出的堆叠I代替。
[0085]利用完成接合的堆叠I可以制成半导体模块，该堆叠I例如包括至少一个底板11和与该底板11材料啮合地连接的电路载体12，或者包括至少一个电路载体12和与该电路载体12材料啮合地连接的半导体芯片13，或者包括至少一个底板11、与该底板11材料啮合地连接的陶瓷板12和与该陶瓷板12材料啮合地连接的半导体芯片13。
[0086]图12示出这样的半导体模块200的示例。在该半导体模块200情况下，堆叠I在接合过程之后与一个或多个导电的接触元件202电接触并且布置在壳体201中。电路载体12在此包括陶瓷板12a，该陶瓷板12a在对立的主面(即陶瓷板12a的两个面积最大的侧)上用金属化层12b和12t镀层。第一连接装置10布置在底板11和电路载体12之间，第二连接装置20布置在电路载体12和半导体芯片13之间。
[0087]在图13和14中现在阐述两个针对在前述接合过程之一期间连接装置10的温度以及压强P61和p62的相对时间变化曲线的示例。连接装置10在此可以由粘合剂组成或者由将在接合过程期间被烧结的可烧结材料组成。
[0088]上面的曲线分别示出压强差Λρ = p62 — p61的变化曲线，中间的曲线分别示出P62的变化过程，以及下面的曲线分别示出加热元件8的温度T的变化过程。压强p61和P62分别是绝对压强。这些示例可以在所有构型中被采用，在这些构型中压强室7的内部空间6通过构造为膜的密封装置4划分成两个室区域61和62，在这两个室区域之间膜阻止了气体交换。在其中仅仅存在一个可统一被施加压强的室区域62的构型中，仅仅所阐述的压强P62、一个或多个连接装置10、22的温度T的变化曲线适用。在这些情况下具有压强差的变化过程的上面的曲线是无关的。
[0089]在根据图11的第一示例中，在压强室7关闭之后在第一时间间隔I中在(相对于室温)略微提高的温度情况下产生压强差Λρ = P62 — p61。这引起膜4变软并且在此紧贴在位于压强室7中的堆叠I的表面处，使得产生气密区域5。此外加热元件8被预加热。在时间间隔I中压强差Δρ达到ApImax的最大值,其为最小20巴并且可以例如在烧结情况下处于80巴至400巴范围内，或者在粘贴情况下处于20巴至50巴范围内。
[0090]之后压强ρ62和温度T在第二时间间隔II中提高到值p62max或Tmax，以便使接合伙伴11和12以及布置在它们之间的连接装置10彼此按压并且(除了在其中仅仅存在一个可统一被施加压强的室区域62的构型以外)在堆叠I和加热元件8之间建立良好的热接触。在此值Tmax被选择为，使得其足以使连接装置10在粘合剂情况下被硬化或在可烧结材料下被烧结。
[0091]在堆叠I在时间间隔II中充分退火之后，堆叠I以及随之而来地连接装置10被冷却。为此可以重新提高压强差Λρ = p62 - ρ61，以便提高堆叠I和充当冷却体的壳体元件71之间的热耦合(除了在其中仅仅存在一个可统一被施加压强的室区域62的构型以外)。
[0092]根据图12的示例首先示出第一时间片段I，其与根据图15的时间片段I相同并且以相同的过程运行。在构造了连接装置10位于其中的密封区域5之后压强差Λρ可以下降，同时压强Ρ62在时间间隔II’中继续提高。于是在后续的时间间隔II’’期间，温度T也提高。温度升高因此相对于压强ρ62的升高延迟地进行。由此在烧结情况下连接装置10首先被剧烈压缩(在片段II’中开始并且在片段II’’中维持)。在片段II’’中，粘合或烧结由于高温T被完成。因此在烧结连接的情况下实现经烧结材料的高密度，这在烧结连接的牢固性方面以及在接合伙伴11、12之间的热耦合方面是有利的。
[0093]一般特别是在制造烧结连接时(在此情况下也就是连接装置10由任意可烧结的材料组成)重要的是，在温度T上升到使连接装置10烧结的温度之前达到烧结过程所需的压强Ρ62的最大值。否则尤其是在具有纳米结构的烧结材料情况下可能存在提前烧结的风险，这可能导致强多孔性结构的构造，该结构也不能再压缩。
[0094]在制造烧结连接时，温度Tmax可以例如为最高280°或者最高260°。与此无关地，最大压强p62max可以为最小50巴、最小80巴或者最小150巴。此外,最大压强p62max可以与Tmax无关地以及与其最小值无关地为最高300巴或最高500巴。
[0095]此外，在本发明的所有构型中、也就是不仅在制造烧结连接时，压强p61(只要在有关压强室7或保持框架100中被提供)、压强p62和温度T可以彼此无关地行进。
[0096]在图15和16中现在阐述针对在前述扩散焊接过程期间的温度和压强的相对时间变化曲线的两个示例，其中连接装置10由焊剂组成，所述焊剂在接合过程时被加热至超过其熔化温度Te并且在此情况下熔化并且之后冷却。上面的曲线分别示出压强差Ap =P62 - p61的变化曲线，中间的曲线分别示出p62的变化曲线，并且下面的曲线分别示出连接装置10的温度的变化曲线。压强p61和p62是绝对压强。所述示例可以在所有构型情况下采用，其中压强室7的内部空间6通过构造为膜的密封装置4划分成两个室区域61和62，膜在这两个室区域之间阻止气体交换。在其中仅仅存在一个可统一被施加压强的室区域62的构型中，仅仅适用所阐述的压强p62以及连接装置10、22的温度T的时间变化曲线。具有压强差变化过程的上面的曲线在这些情况下是无关的。
[0097]在根据图15的示例中，关闭的压强室(在两个室区域61和62情况下是两个室区域61和62)首先处于标称压强ρκ，也就是包围压强室7的空间压强。然后内部空间6 (或两个室区域61、62)被抽真空到非常小的绝对压强，例如小于50hPa，使得在两个室区域61、62的情况下压强差Λρ = P62 — p61等于零。对第一室区域61抽真空引起在焊剂后续在间隔III中熔化时由连接装置10构成的可能气穴可以消失，以便实现尽可能无气孔的焊接。此外在间隔I中连接装置10的温度T从室温Tk提高到小于连接装置10的熔化温度Te的温度。在此情况下，对具有连接装置10和接合伙伴11、12的堆叠I的加热变得容易，因为由于压强差Λ P等于零在堆叠I和壳体元件71之间仅仅产生小的热耦合。
[0098]在随后的间隔II中，温度T继续以小于间隔I中的加热速率的加热速率提高，直至在间隔II结束时达到连接装置10的熔点Te，使得该连接装置10液化。从达到熔点Te起，由焊剂构成的可能气穴消失。
[0099]在随后的间隔III中，温度T还提高至高于熔点T θ的最大温度Tmax，使得确保连接装置10的完全熔化。熔点Te例如可以处于220°C的范围内。
[0100]在随后的间隔IV中，压强p62提高到例如50巴的最大压强p62max，并且压强p61提高到例如I巴的环境压强PK，使得在所述示例中的最大压强差Ap_max为49巴。可选地，压强P61在间隔IV中被再次引到环境压强ρκ。通过压强ρ62在连接装置10熔化时的提高，接合伙伴11、12通过该压强ρ62彼此按压。在此情况下，熔化的连接装置10被压合成非常薄的层，这有利于焊剂的合金贯通(Durchlegieren)，因为在此情况下重要的是来自紧贴连接装置10的接合伙伴11、12中的至少一个接合伙伴的材料侵入到液态的焊剂中并且在此尽可能完全穿透该焊剂。通过薄的焊层减小了所需的扩散路径，这有利于合金贯通。
[0101]在接着的间隔V中，压强P62和P61以及温度T恒定地保持在高水平上，以便实现焊剂的尽可能完全的合金贯通。利用根据图15的示例将说明，当通过高压强差Ap在堆叠I和壳体元件71之间产生良好的热耦合时(又排除在其中仅仅存在一个可统一被施加压强的室区域62的构型)，温度T也可以提高(间隔IV)和/或保持在高水平上(间隔V)。但是与此不同地，压强p61也可以在间隔IV中与压强p62 —起升闻并且在间隔V中保持在闻水平上，而且在这两种情况下如此进行，使得压强差Λρ = P62 — p61等于零，或者仅仅具有例如小于I巴或小于5巴的非常小的值。
[0102]利用另一间隔VI进行冷却阶段，直至温度T在间隔VI结束时达到室温Tk并且(一个或多个)压强室7或其室区域61、62可以被引到环境压强ρκ。替换于此地，(一个或多个)压强室7或其室区域61、62在达到室温Tk时或在达到室温Tk之前被弓I到环境压强ρκ，只要连接装置10的温度T已被如此程度地降低，使得所接合的堆叠I具有足够的牢固度。
[0103]在根据图16的示例中，关闭的压强室7 (在两个室区域61和62的情况下是两个室区域61和62)首先处于标称压强ρκ。然后压强室7 (或两个室区域61、62)在间隔I期间在室温Tk时被抽真空到非常小的绝对压强，例如小于50hPa，使得在两个室区域61、62的情况下存在恰好为零的压强差Λρ = p62 - ρ61。这些值在后续间隔II期间保持恒定。
[0104]在后续间隔III中，压强ρ62行进到例如41巴的高压p62max，而压强p61提高到例如I巴的环境压强Ρκ，这总体上引起压强差Δρ = ρ62 — p61升高到最大值Ap_max到40巴。由此，一方面参与的接合伙伴11、12由于p62的高值被彼此按压，另一方面高的压强差Λρ (又排除在其中仅仅存在一个可统一被施加压强的室区域62的构型)引起堆叠I朝着第一壳体兀件71方向的按压。
[0105]此后，温度T在间隔IV期间在恒定保持的压强ρ61、ρ62情况下提高，直至在间隔IV结束时达到连接装置10、22的熔化温度Te，使得该连接装置液化并且接合伙伴11、12通过压强Ρ62的高值而被彼此按压。由于已经熔化的连接装置10，该连接装置被压合成非常
薄的层。
[0106]为了确保连接装置10的完全熔化，温度T在后续间隔V中还超过熔化温度Te地提高至最大温度Tmax。
[0107]在压强P62和p61以及温度T在后续间隔VI期间恒定地保持在高水平上以便达到尽可能完全的合金贯通之后，在另一间隔VII中进行冷却阶段，直至温度T在间隔VI结束时达到室温Tk并且(一个或多个)压强室7或室区域61、62可被引到环境压强ρκ。
[0108]在前面的示例中提到的温度值和压强值应仅仅被理解为示例。同样的情况也适用于压强ρ61、62和温度T的相对变化曲线。原则上可以设定任意其他的值和变化曲线。
[0109]在本发明的所有构型中可以提供压强ρ62和(只要需要的话)ρ61，其方式是，将有关压强端子82或81连接到压缩器和/或真空泵和/或压强贮存器上。
[0110]同样可以在本发明的所有构型中也将第二气压Ρ62用于开动工作缸120，只要该工作缸构造为气动缸。这示例性地在图17中阐述，在图17中示例性地使用图3Α至3D中所示的装置。
[0111]提供压强Ρ62的压强源150、例如压缩器经由气动连接线路160、162和167连接到压强端子142或147上。在压强源150和压强端子142之间的连接线路162中存在气动阀门152，利用该气动阀门可以关闭或打开连接线路162。对应地，在压强源150和压强端子147之间的连接线路167中存在气动阀门157，利用该气动阀门可以关闭或打开连接线路167。
[0112]从图3Β中所示情形出发并且在气动阀门152和157关闭的情况下，现在可以首先打开气动阀门157，使得在工作缸122的工作体积125中存在压强ρ62并且活塞122向上运动，从而存在根据图3C的情形，其中图3C中所示的压强P120与ρ62相同。在该状态下，压强线路91 (见图2)连接到压强线路131上并且压强线路92 (见图2)连接到压强线路132上。现在也可以打开气动阀门152，使得在第二室区域62中也存在压强ρ62。因为压强ρ62现在从相对立的侧作用到活塞122上，原则上存在如下风险，即活塞122由于其自重和在其上负载的、经填充的压强室7的重量而在重力方向上向下运动，并且由此压强线路91和压强线路131之间的以及压强线路92和压强线路132之间的连接松开。为了避免这一点，活塞122的有效基面应当大于压强ρ62通过其将活塞向下压的有效基面。这些有效基面在此分别在与重力方向垂直的投影平面中确定。
[0113]活塞122的有效基面在此是活塞122下侧的被压强ρ62作用于其上的片段到所述投影平面上的投影面。
[0114]对应地，压强ρ62通过其将活塞向下压的有效基面通过适配板123和压强室7的如下一个或多个片段到所述投影平面上的全部投影面来给出，在所述一个或多个片段上压强ρ62将在重力方向上向下指向的力施加到活塞上。在所示示例中，该有效基面基本上通过内部空间6到所述投影平面上的投影面和位于压强室7的底侧77处的汇合开口 83或85到所述投影平面上的投影面的总和来给出。
【权利要求】
1.用于制造至少一个复合体的方法，其中分别将至少两个接合伙伴(11、12)牢固地彼此连接，该方法具有如下步骤: 提供具有容纳区域(110)的保持框架(100)以及工作缸(120)； 提供数量NS I的压强室(7)，其中每个压强室具有第一壳体元件(71)和第二壳体元件(72);以及 其中针对每个压强室(7)执行以下步骤: 一提供第一接合伙伴(11 )、第二接合伙伴(12)、连接装置(10)和密封装置(4)； 一用第一接合伙伴(11)、第二接合伙伴(12)和连接装置(10)将压强室(7)装备为，使得连接装置(10)位于第一接合伙伴(II)和第二接合伙伴(12)之间，其中至少连接装置(10)布置在压强室(7)的第一室区域(61)中； 一将所装备的压强室(7)放入到容纳区域(110)中； 一相应的第一壳体元件(71)按压相应的第二壳体元件(72)，其方式是放入到容纳区域(110)中的压强室(7) 借助于工作缸(120)被夹持在工作缸(120)和保持框架(100)之间； 一在压强室(7)的第二室区域(62)中产生第二气压(p62)，该第二气压高于第一室区域(61)中的第一气压(p61)，使得第一接合伙伴(11)、第二接合伙伴(12)和位于它们之间的连接装置(10)彼此按压。
2.根据权利要求1的方法，其中针对每个压强室(7)执行以下步骤: 一将相应的第一接合伙伴(11 )、相应的第二接合伙伴(12)和相应的接合装置(10)加热到预先给定的温度，该预先给定的温度大于室温，同时在相应的第二室区域(62)中存在第二气压(P62);以及 -随后冷却相应的第一接合伙伴(11 )、相应的第二接合伙伴(12)和相应的连接装置(10)。
3.根据权利要求1或2的方法，其中 保持框架(100)具有第一支脚(101)和与该第一支脚刚性连接的第二支脚(102);以及 容纳区域(110)位于第一支脚(101)和第二支脚(102)之间。
4.根据前述权利要求之一的方法，其中密封装置(4)在压强室(7)中的一个、多个或者每一个压强室中构造为膜，所述膜构成气密的、封闭的囊，相应的第一接合伙伴(11)、相应的第二接合伙伴(12)和相应的连接装置(10)布置在该囊中。
5.根据权利要求1至3之一的方法，其中 在所述压强室(7)中的一个、多个或者每一个压强室中密封装置(4)构造为膜，所述膜通过相应的压强室(7)的第一壳体元件(71)和第二壳体元件(72)之间的按压被夹持并且在此过程中将第一室区域(61)与第二室区域(62)分隔开； 放入到相应的压强室(7)中的第一接合伙伴(11)、第二接合伙伴(12)和连接装置(10)在所述膜被夹持在第一壳体兀件(71)和第二壳体兀件(72 )之间之后位于第一室区域(61)中。
6.根据前述权利要求之一的方法，其中所述接合伙伴(11)中的至少一个构造为金属化的陶瓷载体(12a)，该陶瓷载体具有通过该陶瓷载体(12a)的面积最大的侧给出的基面。
7.根据前述权利要求之一的方法，其中在所述压强室(7)中的一个、多个或者每一个压强室中 相应的第一接合伙伴(11)是金属化的陶瓷载体并且相应的第二接合伙伴(12)是半导体芯片(13);或者 相应的第一接合伙伴(11)是金属板并且相应的第二接合伙伴(12)是金属化的陶瓷载体(12a)。
8.根据前述权利要求之一的方法，其中工作缸(120)具有最大可能的冲程(Hmax)，该冲程小于或等于5mm、小于或等于Imm或者小于或等于0.2mm。
9.根据前述权利要求之一的方法，其中工作缸(120)构造为气动缸或者液压缸。
10.根据权利要求9的方法，其中 所述工作缸(120)构造为具有工作体积(125)的气动缸； 相应的第一壳体元件(71)与相应的第二壳体元件(72)的按压通过如下方式进行，即向所述工作体积(125)输送工作压强(pl20)，该工作压强从与第二气压(p62)相同的压强源(15)馈送。
11.根据权利要求10的方法,其中在相应的第一壳体兀件(71)与相应的第二壳体兀件(72)按压期间，至少短暂地在工作体积(125)和第二室区域(62)之间存在贯穿的气动连接。
12.根据前述权利要求之一的方法，其中绝对工作压强(P120)取至少21巴的值。
13.根据前述权利要求之一的方法，其中连接装置(10)是 焊剂；或者 可烧结膏，其包含金属薄片和/或金属粉末， 以及溶剂。
14.根据前述权利要求之一的方法，其中 N = I ;或者 N≥2。
15.根据前述权利要求之一的方法，其中 N ^ 2 ； 放入到容纳区域(110)中的经装备的压强室(7)相叠地布置；以及 放入到容纳区域(110)中的经装备的压强室(7)在被夹持状态下构成堆叠。
16.用于制造半导体模块(200)的方法，具有如下步骤: 提供利用根据前述权利要求之一的方法制造的复合体，其中第一接合伙伴构造为具有介电陶瓷板(12a)的电路载体(12)，该介电陶瓷板用金属化部(12t)镀层，并且其中第二接合伙伴(12)是半导体芯片； 提供导电的接触元件(202)以及模块壳体(201)； 制造该接触元件(202)和该复合体之间的机械和导电连接； 将所述复合体布置在该模块壳体(201)的内部中，使得该接触元件(201)从该模块壳体(201)的内部延伸至其外侧并且能在那里被电接触。
【文档编号】H01L21/50GK103715103SQ201310293402
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】洪涛 申请人:英飞凌科技股份有限公司