專利名稱：制造結(jié)合體和功率半導(dǎo)體模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造結(jié)合體(Verbund)和制造功率半導(dǎo)體模塊的方法。在眾多的技術(shù)領(lǐng)域中，要求將兩個(gè)或多個(gè)對(duì)接件(Fuegepartner)以材料連接的方式連接在一起并且因此需要將對(duì)接件彼此壓在一起。在傳統(tǒng)方法中，經(jīng)常出現(xiàn)一種風(fēng)險(xiǎn)在結(jié)合過程中或結(jié)合過程后，對(duì)接件受損或被外來材料例如油料污染。本發(fā)明的任務(wù)在于提供結(jié)合體和制造功率半導(dǎo)體模塊的改進(jìn)的方法。通過根據(jù)權(quán)利要求I所述的結(jié)合體制造方法和根據(jù)權(quán)利要求21所述的功率半導(dǎo)體模塊制造方法，解決上述技術(shù)問題。從屬權(quán)利要求的內(nèi)容是本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案。本發(fā)明的第一方面涉及結(jié)合體的制造方法，在該方法中將至少兩個(gè)對(duì)接件固定連接在一起。為此，提供第一對(duì)接件、第二對(duì)接件、連接裝置、密封裝置、壓力反應(yīng)器、加熱元件。壓力反應(yīng)器具有壓力腔。第一對(duì)接件、第二對(duì)接件、連接裝置這樣地設(shè)置在壓力腔中， 從而使得連接裝置位于第一對(duì)接件和第二對(duì)接件之間。此外，生成一種氣密區(qū)域，在該氣密區(qū)域內(nèi)設(shè)置連接裝置，通過第一對(duì)接件、第二對(duì)接件、密封裝置限定出氣密區(qū)域。此外，在氣密區(qū)域外在壓力腔內(nèi)產(chǎn)生至少20bar的氣壓，從而氣壓作用于氣密區(qū)域，從而將第一對(duì)接件、第二對(duì)接件以及二者之間的連接裝置壓在一起。通過加熱元件，將第一對(duì)接件、第二對(duì)接件、連接裝置加熱至至少為210°C的預(yù)定的最大溫度并且然后冷卻第一對(duì)接件、第二對(duì)接件、連接裝置。密封裝置例如可以設(shè)計(jì)為薄膜或密封罩(Dichtraupe )。在薄膜的情況下，則薄膜可以全部或部分保留在加工完成的結(jié)合體上并且與結(jié)合體共同安裝到用于功率半導(dǎo)體模塊的殼體內(nèi)用于制造功率半導(dǎo)體模塊。薄膜可以用作保護(hù)涂層以及/或者絕緣部分。在這種功率半導(dǎo)體模塊的情況下，一個(gè)對(duì)接件可以是金屬化的陶瓷載體并且另一個(gè)對(duì)接件可以是半導(dǎo)體芯片。下面通過實(shí)施例參考的附圖以示例的形式詳細(xì)地闡述本發(fā)明。在附圖中相同的參考符號(hào)表示相同的或相同作用的元件。圖中示出了


圖IA穿過打開的反應(yīng)器的垂直截面圖，在該反應(yīng)器中設(shè)置了第一對(duì)接件、第二對(duì)接件、連接裝置以及設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置；圖IB根據(jù)圖IA的閉合的反應(yīng)器；圖IC根據(jù)IB的反應(yīng)器，通過高壓加載壓力腔的由薄膜分離出的與對(duì)接件和連接裝置不同的區(qū)域；圖2反應(yīng)器，與圖IA至圖IC示出的反應(yīng)器之間的區(qū)別在于在反應(yīng)器的同一側(cè)引出所有的壓力連接管路；圖3A穿過圖2內(nèi)示出的反應(yīng)器的垂直截面，反應(yīng)器還具有彈簧元件，在恰當(dāng)?shù)膲毫η粔毫ο?，彈簧元件可以將?duì)接件、連接裝置、壓力腔內(nèi)的加熱板在壓力腔中與反應(yīng)器殼體熱脫離熱耦合；
圖3B圖3A內(nèi)示出的、封閉的反應(yīng)器的垂直截面，其中通過恰當(dāng)?shù)膲毫虞d壓力腔，從而薄膜可以附著在對(duì)接件和連接裝置構(gòu)成的堆疊體的上表面輪廓上；圖3C穿過圖3A和3B內(nèi)示出的、封閉的反應(yīng)器的垂直截面，其中對(duì)接件、連接裝置、壓力腔內(nèi)的加熱板與反應(yīng)器殼體脫離熱耦合；圖3D穿過圖3A至3C內(nèi)示出的、封閉的反應(yīng)器的垂直截面，其中對(duì)接件、連接裝置、壓力腔內(nèi)的加熱板與反應(yīng)器殼體熱耦合；圖4穿過安裝有兩個(gè)對(duì)接件和連接裝置的反應(yīng)器的裝置的垂直截面圖，與圖2內(nèi)示出的裝置的區(qū)別在于薄膜設(shè)計(jì)為氣密封閉的袋子(Beutel)，在袋子中設(shè)置兩個(gè)對(duì)接件和連接裝置；·圖5穿過安裝有兩個(gè)對(duì)接件和連接裝置的反應(yīng)器的裝置的垂直截面圖，與圖2和圖4內(nèi)示出的裝置的區(qū)別在于替代薄膜將密封罩作為密封裝置；圖6A穿過具有反應(yīng)器的裝置的垂直截面，其中加熱元件通過較小導(dǎo)熱容的導(dǎo)熱板相對(duì)于反應(yīng)器的殼體脫離熱耦合，并且其中薄膜應(yīng)用為密封裝置，在薄膜上置放對(duì)接件和連接裝置；圖6B 6A示出的、反應(yīng)器閉合后的裝置；圖6C穿過圖6B內(nèi)閉合的反應(yīng)器的垂直截面，其中使用恰當(dāng)?shù)膲毫虞d壓力腔，從而薄膜可以附著在對(duì)接件和連接裝置構(gòu)成的堆疊體的上表面輪廓上；圖7穿過安裝有兩個(gè)對(duì)接件和連接裝置的反應(yīng)器的裝置的垂直截面圖，該反應(yīng)器利用較小導(dǎo)熱容的導(dǎo)熱板相對(duì)于反應(yīng)器的殼體脫離熱耦合；圖8穿過具有反應(yīng)器的裝置的垂直截面，與圖7內(nèi)示出的裝置之間的區(qū)別在于相互連接的對(duì)接件和連接裝置組裝到導(dǎo)熱的載體中；圖9穿過反應(yīng)器的垂直截面，在該截面內(nèi)，帶狀的薄膜形成密封裝置，在薄膜上，相互連接的對(duì)接件連同連接裝置共同運(yùn)送進(jìn)反應(yīng)器腔區(qū)域；圖10穿過反應(yīng)器的垂直截面，其壓力腔安裝有分別具有需連接的對(duì)接件的多個(gè)堆疊體；圖11穿過具有兩個(gè)以上需連接的對(duì)接件的裝置的垂直直截面；圖12反應(yīng)器的殼體元件的俯視圖，在該殼體元件內(nèi)安裝堆疊體，該堆疊體具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片、多個(gè)金屬化的陶瓷襯底和金屬底板；圖13A穿過采用上述的對(duì)接方法制造的功率半導(dǎo)體模塊的垂直截面，其中密封裝置的一部分保留在對(duì)接件上并且具有連接元件，連接元件為連接薄板或連接銷的形式；圖13B穿過采用上述的對(duì)接方法制造的功率半導(dǎo)體模塊的垂直截面，其中密封裝置的一部分保留在對(duì)接件上并且具有連接元件，連接元件設(shè)計(jì)金屬化層；圖13C穿過采用上述的對(duì)接方法制造的功率半導(dǎo)體模塊的垂直截面，其中密封裝置全部保留在對(duì)接件上并且密封裝置設(shè)計(jì)為密封罩；圖14穿過具有圖IA至IC所示形式的反應(yīng)器的裝置的垂直截面，其中密封裝置設(shè)計(jì)為雙層薄膜；圖15燒結(jié)或粘結(jié)過程中壓力及溫度的時(shí)間曲線的第一實(shí)施例；圖16燒結(jié)或粘結(jié)過程中壓力及溫度的時(shí)間曲線的第二實(shí)施例；圖17擴(kuò)散焊接過程中壓力及溫度的時(shí)間曲線的第一實(shí)施例；
圖18擴(kuò)散焊接過程中壓力及溫度的時(shí)間曲線的第二實(shí)施例；圖19具有多個(gè)相互耦合的反應(yīng)器的連接圖。
具體實(shí)施例方式圖IA示出了貫穿反應(yīng)器7的截面，該反應(yīng)器具有壓力腔6。在壓力腔6內(nèi)安裝堆疊體3，該堆疊體具有第一對(duì)接件11、與第一對(duì)接件11連接的第二對(duì)接件12、連接裝置21。第一對(duì)接件11例如可以是金屬化的陶瓷襯底，第二對(duì)接件12可以是半導(dǎo)體芯片。同樣，第一對(duì)接件11也可以是金屬板，第二對(duì)接件12也可以是金屬化的陶瓷襯底。原則上講，第一和第二對(duì)接件11、12可以是任意的待連接的元件。因此，僅示出對(duì)接件11、12的示意圖。連接裝置21的作用在于關(guān)閉反應(yīng)器7后，在連接過程中，將第一對(duì)接件11與第二對(duì)接件12以材料連接的方式連接起來。連接過程例如可以是焊接方法、燒結(jié)方法或粘 結(jié)方法。與此相應(yīng)，根據(jù)需要的方法，連接裝置21可以是焊接材料、粘結(jié)材料、適合燒結(jié)的層。例如適合燒結(jié)的表層可以是適合燒結(jié)的膏糊或適合燒結(jié)的薄膜，膏糊或薄膜涂覆在一個(gè)或兩個(gè)對(duì)接件上。同樣，也可以通過適合燒結(jié)的材料的噴射(Aufspruehen)、絲網(wǎng)壓印(Siebdrucken)或模板壓印(Schablonendrucken),將燒結(jié)層施加到一個(gè)或兩個(gè)對(duì)接件上。例如可以使用膏糊制造適合燒結(jié)的材料，該膏糊包括銀粉，該銀粉具有溶劑，從而能夠進(jìn)行涂刷、壓印、噴射膏糊并且將膏糊涂覆在一個(gè)或兩個(gè)對(duì)接件11、12上。在涂覆后，在溶劑揮發(fā)的情況下膏糊干燥。可以提高溫度以及/或者降低壓力，支持該干燥過程。如果連接裝置21是適合燒結(jié)的材料在對(duì)接件11和12的相對(duì)面對(duì)的表面具有貴金屬(Edelmetall)時(shí)則是有利的。貴金屬例如是金或銀。此外，設(shè)置加熱元件8，該加熱元件松散地置放在第一殼體元件71上并且該加熱元件的作用在于在后面的連接過程中，加熱第一對(duì)接件11、第二對(duì)接件12、連接裝置21，從而在連接過程中，連接裝置21的溫度T能夠符合特定的隨時(shí)間變化的溫度曲線。堆疊體3松散地置放在加熱元件8上。與本發(fā)明其它可采用的全部實(shí)施方式相同，加熱元件為電阻加熱元件的形式，或者是金屬板的形式，例如鋁制的板材，能夠感應(yīng)加熱。在各個(gè)附圖內(nèi)，沒有示出要求的電連接導(dǎo)線和必要時(shí)采用的感應(yīng)器?？蛇x方案為，第一殼體元件71配備冷卻通路77，通過該冷卻通路，能夠?qū)ɡ鋮s介質(zhì)，用于殼體元件71的冷卻，冷卻介質(zhì)例如為冷卻氣體或冷卻液。壓力腔7包括第一殼體元件71和第二殼體元件72，兩個(gè)元件可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而可以開啟壓力腔6，以給該壓力腔裝配兩個(gè)或多個(gè)對(duì)接件11、12以及相應(yīng)數(shù)量的連接裝置21，或者，可以將兩個(gè)或多個(gè)對(duì)接件11、12制造的結(jié)合體從壓力腔6取出。采用兩個(gè)元件71和72之間的密封裝置9時(shí)，可以在反應(yīng)器7關(guān)閉的狀態(tài)下，在應(yīng)用第一殼體元件71和第二殼體元件72之間的密封件9的情況下，將第一殼體元件71、第二殼體元件72壓在一起，從而密封第一殼體元件71和第二殼體元件72之間的縫隙73。在堆疊體3上跨過堆疊體3設(shè)置薄膜形式的連接裝置4，從而使得壓力腔6關(guān)閉時(shí)，連接裝置環(huán)繞地夾入殼體元件71和72之間的縫隙73并且結(jié)合密封裝置9密封縫隙73，參見IB內(nèi)示出的效果?？蛇x方式為薄膜形式的密封裝置4也可以獨(dú)自發(fā)揮密封裝置9的功能，從而可以不使用單獨(dú)的密封裝置9。原則上講，封閉的壓力腔的容積可以是任意的，例如類似于其它全部的反應(yīng)器7，選擇小于或等于IOOOml或者甚至小于或者等于200ml的容積。該容積數(shù)據(jù)僅僅涉及到空的壓力腔的內(nèi)部空間。另外地或者可替換地，所述壓力室6的幾何尺寸這樣選擇，該壓力室6的內(nèi)部空間的在每一個(gè)側(cè)向方向上的寬度B6最大比一個(gè)大的寬度B3大1cm，堆疊體3具有在該側(cè)向方向r上的該大的寬度B3。垂直于重力g的方向的每一個(gè)方向可以看作是側(cè)向方向r。反應(yīng)器7關(guān)閉后(圖IA內(nèi)的箭頭1)，可以通過一個(gè)或多個(gè)推送到殼體元件71和72上的保持夾具76，固定反應(yīng)器，其方式為將保持夾具76推送到封閉的殼體元件71和72上(圖IA內(nèi)的箭頭2)。保持夾具76能夠發(fā)揮的作用是將殼體元件71和72壓在一起，擠壓密封裝置9和/或縫隙73內(nèi)的薄膜4，并且由此密封縫隙73，從而不會(huì)通過縫隙73，產(chǎn)生壓力腔6和反應(yīng)器7外部之間的氣體交換?？蛇x方式或此類保持夾具76的補(bǔ)充方式為也可以采用任意的其它保險(xiǎn)裝置和/或壓緊裝置，例如螺栓連接，液壓、氣動(dòng)或電動(dòng)的壓印模(Stempel)或是曲桿(Kniehebel)。
反應(yīng)器7關(guān)閉后，薄膜4將壓力腔6劃分為第一腔區(qū)域61和第二腔區(qū)域62，避免在壓力腔6內(nèi)產(chǎn)生第一腔區(qū)域61和第二腔區(qū)域62之間的換氣(忽略極小的、能夠穿透薄膜的殘余擴(kuò)散，這種擴(kuò)散對(duì)上述的方法沒有不良影響)。通過薄膜4，基本氣密地分離第一腔區(qū)域61和第二腔區(qū)域62，從而只能極為緩慢地均衡兩個(gè)腔區(qū)域61和62之間的氣壓差。反應(yīng)器7配備可選的第一壓力接口 81和第二壓力接口 82，第一和第二壓力接口借助于第一連接管路91或者說借助于第二連接管路92，與第一腔區(qū)域61或者說第二腔區(qū)域62連接。通過第一壓力接口 81和第一連接管路91，對(duì)第一腔區(qū)域61施加第一氣壓p61。與此相應(yīng)，通過第二壓力接口 82和第二連接管路92，對(duì)第二腔區(qū)域62施加第二氣壓p62。原則上講，可以采用任意氣體，例如空氣、氮?dú)?N2)、氧氣(02)、氬氣(Ar2)、氦氣(He2)或造型氣體(Formiergas)。第一氣壓p61和第二氣壓p62可以相互獨(dú)立，兩個(gè)氣壓可以是相對(duì)于反應(yīng)器7環(huán)境氣壓的過壓或負(fù)壓。如果將氣壓P61和p62引導(dǎo)進(jìn)相應(yīng)的壓力接口 81或者說82，從而壓差Λρ=ρ62-ρ61大于零，則如圖IC所示，薄膜4附著在堆疊體3的表面上，并且基本按照表面曲線延伸。這時(shí),薄膜4氣密地密封第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間的縫隙，在縫隙內(nèi)設(shè)置連接裝置21，從而連接裝置21處于氣密區(qū)域5內(nèi)。如果形成氣密區(qū)域5后，壓差Λ P繼續(xù)上升，則氣密區(qū)域5內(nèi)的剩余氣體被壓縮，第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12被壓在一起。這時(shí)，連接裝置21附著在對(duì)接件11和對(duì)接件12相對(duì)的一側(cè)，形成密封結(jié)構(gòu)。形成氣密區(qū)域后，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)效果，這兩個(gè)效果對(duì)后面的對(duì)接方法具有本質(zhì)性的作用第一，壓力ρ62越高，則兩個(gè)對(duì)接件11和12之間的按壓強(qiáng)度越高。選擇的壓力Ρ62必須大于氣密區(qū)域5密封時(shí)的壓力，以保持氣密區(qū)域5。通過壓力ρ62，可以設(shè)定力，通過該力，將兩個(gè)對(duì)接件11和12壓在一起。如果滿足附加條件ρ62大于ρ61，就是說，壓差Λρ=ρ62-ρ61大于零，則可以在不依賴壓力p61的條件下，實(shí)現(xiàn)該操作。如果在其它情況下，壓力P61超出壓力p62 —個(gè)特定的數(shù)值，而該數(shù)值由薄膜4在堆疊體3和加熱元件8上的附著決定，則可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)薄膜4從堆疊體3上脫落，不能保持氣密區(qū)域5。第二，通過壓差Λρ=ρ62 - p61，可以設(shè)定按壓力，調(diào)節(jié)堆疊體3和加熱元件8之間的熱接觸強(qiáng)度，同時(shí)，也可以設(shè)定按壓力，調(diào)節(jié)加熱元件8和殼體元件71之間的熱接觸強(qiáng)度。該效應(yīng)在加熱和冷卻堆疊體3時(shí)也有作用。采用上述方法時(shí)，壓力p62作用于對(duì)接件11、12和連接裝置21。然而，通過壓差Λρ=ρ62-ρ61，確定作用于加熱元件8上的力，就是說，通過壓力確定該力度，在實(shí)際工作中，這個(gè)壓力在很大程度上小于Ρ62的最高值。由此降低加熱元件8內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力，以及一同產(chǎn)生的扭曲或斷裂風(fēng)險(xiǎn)。如果不通過殼體元件71冷卻加熱元件8，即加熱元件8和殼體71之間的熱接觸不良，也即Λρ=ρ62 -ρ61設(shè)置在較小的正值上，則借助于加熱元件8，先加熱和/或之后加熱處理(Tempern)堆疊體3，是有利的。其中，雖然堆疊體3和加熱元件8之間的熱連接弱化，但是由于堆疊體3質(zhì)量較小、熱容較低，加熱率還保持充足。其效果是加熱元件8和第一殼體元件71之間的熱連接降低，并且在接下來的加熱處理過程中，通過第一殼體元件71進(jìn)行的加熱元件8的脫熱降低，從而便于堆疊體3的加熱。如果加熱元件8的熱容較低，以便能夠快速升溫，則會(huì)產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)。熱容不必須但是可以根據(jù)堆疊體3的對(duì)接件11、12的類型，選擇加熱元件的熱容。如果堆疊體3包括金屬化的陶瓷襯底，沒有較厚的金屬板，例如適用于功率半導(dǎo)體模塊的底板，則相對(duì)于陶瓷襯底的基面的堆疊體3的熱容可以在O. 25J/ (K ^m2)至I. 4J/ (K· cm2)范圍內(nèi)。在這種情況下，相對(duì)于陶瓷襯底的基面的加熱元件8的熱容可以在O. 5J/ (K*cm2)至5J/ (K*cm2)范圍內(nèi)，以及同樣相對(duì)于陶瓷襯底的基面的加熱元件8的加熱功率可以在5W/cm2至50W/cm2范圍內(nèi)。上述數(shù)值范圍可以相互獨(dú)立地用于本發(fā)明的全部設(shè)計(jì)形式。上述定義內(nèi)的“較厚的金屬板”是厚度大于或等于2. 5mm的金屬板。另外，陶瓷襯底的基面理解為陶瓷襯底的陶瓷片的最大面積的表面。如圖3C所示，間接通過第一對(duì)接件11，加熱連接裝置21，就是說，通過第一對(duì)接件11，將加熱元件8內(nèi)產(chǎn)生的熱量引導(dǎo)至連接裝置21和第二對(duì)接件12。如果將焊接材料用作連接裝置21，則需調(diào)整加熱元件8 傳導(dǎo)的熱量以及/或者加熱時(shí)間，其方式為熔化焊接材料，在對(duì)接件11和12之間形成焊接連接。每個(gè)對(duì)接件11、12朝向另外的對(duì)接件12、11的一側(cè)具有金屬層?？蛇x方式為在產(chǎn)生氣密區(qū)域5之前，可以以吸氣的方式，在焊接材料熔化前、熔化期間或者熔化后，至少短暫降低壓力P61，也可以選擇同時(shí)降低壓力p62，以充分避免連接裝置21內(nèi)可能出現(xiàn)的夾雜氣體，并且以此達(dá)到盡可能的無縮孔焊接。在熔化后以及為了將對(duì)接件12壓在對(duì)接件11上而提升壓差Λρ后，在連接裝置21的高溫T狀態(tài)下，焊接部位固定，該溫度高于焊接的熔點(diǎn)，其由此產(chǎn)生，即液態(tài)的焊接材料與一個(gè)或兩個(gè)對(duì)接件11、12金屬化部位的一個(gè)或多個(gè)金屬形成合金或者說合金化(擴(kuò)散焊接)。例如可以針對(duì)該焊接，采用含錫的焊接材料，對(duì)接件11、12的金屬化部位可以分別含有銅以及/或者銀，或者，由銅以及/或者銀構(gòu)成。焊接材料熔化后，銅以及/或者銀從金屬化部位擴(kuò)散進(jìn)焊接材料，并且與焊接材料內(nèi)含有的錫，共同形成一個(gè)或多個(gè)高強(qiáng)度的、高熔性的金屬間銅-錫相以及/或者銀-錫相。在這種金屬間銅-錫相內(nèi)，金屬間相Cu6Sn5具有415°C的最低熔點(diǎn)，Ag3Sn具有480°C的最低熔點(diǎn)，Cu3Sn具有676°C的最低熔點(diǎn)。在焊接材料和擴(kuò)散的金屬內(nèi)，因此產(chǎn)生高強(qiáng)度的、材料匹配或者材料連接方式連接對(duì)接件11和12的連接層。如果對(duì)接件11、12金屬化部位的金屬擴(kuò)散盡量完整覆蓋焊接材料，則這種連接層在強(qiáng)度方面，更具有優(yōu)勢(shì)。如果液態(tài)的焊接材料形成一個(gè)薄層，則可以體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，原因是要求的擴(kuò)散深度很低。充分形成穩(wěn)固的、貫穿連接對(duì)接件11和12的、連接裝置21內(nèi)的橋接部位后，進(jìn)一步緩慢對(duì)其冷卻，直至其穩(wěn)固，從而在第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間，形成穩(wěn)固的、長(zhǎng)期的、材料匹配的連接。例如焊接材料可以作為薄的、預(yù)成型的焊片(“Preform”焊接)被置入對(duì)接件11和12之間，或者，作為膏糊涂抹在一個(gè)或兩個(gè)對(duì)接件11和12上。焊接材料也可以作為薄表面層涂抹在任意一個(gè)對(duì)接件11、12上或者涂抹在兩個(gè)對(duì)接件11、12上。例如預(yù)成型的焊片的厚度可以小于或等于30 μ m。其中，只涂抹在一個(gè)對(duì)接件11、12上焊接材料層的層厚度或者涂抹在兩個(gè)對(duì)接件11、12上焊接材料層的總厚度可以在5 μ m到30 μ m之間，或者例如在5μπι至Ij 15 μ m之間。為了冷卻，可以降低或切斷從加熱元件8至堆疊體3的熱導(dǎo)。最簡(jiǎn)易的方式為簡(jiǎn) 單切斷加熱元件8。通過加熱元件8，兩個(gè)對(duì)接件11、12和連接裝置21的熱量可以導(dǎo)入第一殼體元件71。在該情況下，第一殼體元件71成為冷卻體。替代方式為在最終切斷加熱元件8之前，保持加熱元件8的良好加熱運(yùn)行但是同時(shí)緩慢節(jié)流加熱運(yùn)行，以確保熱物理應(yīng)力的緩慢和較小的產(chǎn)生。此外，為了冷卻堆疊體3，可以相對(duì)于加熱階段，提高壓差Λρ=ρ62-ρ61，從而相對(duì)于殼體元件71，壓下堆疊體3和加熱元件8，殼體元件71即用作冷卻體。如果連接裝置21是適合燒結(jié)的膏糊，適合燒結(jié)的薄膜，適合燒結(jié)的、預(yù)涂層的、然后干燥的涂層，或是粘結(jié)材料，則加熱連接裝置21的時(shí)間為能夠達(dá)到充分的燒結(jié)和硬化，從而在第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間，形成穩(wěn)固的、壓縮程度高的、材料匹配的連接。例如可以將設(shè)計(jì)為燒結(jié)的薄膜的連接裝置21，作為預(yù)成型的(“毛坯的”，就是說，未燒結(jié)的)薄膜片，置入對(duì)接件11和12之間。如果連接裝置21是適合燒結(jié)的膏糊或粘結(jié)材料，則可以將連接裝置21涂抹到一個(gè)或兩個(gè)對(duì)接件11和12上。優(yōu)選方式為，預(yù)先干燥或者說在沒有壓力的狀態(tài)下預(yù)先燒結(jié)該適合燒結(jié)的膏糊。與連接裝置21類型無關(guān)，在熱處理過程(Temperprozess)后，開啟反應(yīng)器7，并且從壓力腔6內(nèi)，取出堆疊體3，在該堆疊體3內(nèi)，第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12已經(jīng)借助于位于二者之間的連接裝置21固定并且材料匹配地連接。緊接著熱處理過程的冷卻階段能夠完全或部分地在還處于封閉狀態(tài)的反應(yīng)器7內(nèi)進(jìn)行，或者在從壓力腔6中取出堆疊體3后進(jìn)行。與其它實(shí)施例相同，針對(duì)該方法，僅示意性示出壓力接口 81和82進(jìn)入壓力腔6的通路范圍位置。為避免壓力比例不良時(shí)，薄膜4封閉該通路范圍，可以根據(jù)各個(gè)設(shè)計(jì)形式，選擇通路范圍的位置。也能夠如此實(shí)施第一壓力接口 81的該類型通路范圍，即該通路范圍被設(shè)計(jì)為在加熱元件8的下面，并且環(huán)繞加熱元件8，從而使朝向殼體元件71的、加熱元件8側(cè)邊緣的邊角自由位于通路范圍內(nèi)，不在殼體元件71上方。根據(jù)圖2的布置與根據(jù)圖IA至IC的布置之間的區(qū)別在于第一壓力接口 81和第二壓力接口 82位于反應(yīng)器7的同一側(cè)，這種設(shè)置可以簡(jiǎn)化要求的壓力通路與反應(yīng)器7之間的連接。在示出的實(shí)施例內(nèi)，第二連接管路92離開縫隙73。在縫隙73的范圍內(nèi)，殼體元件71和72之間設(shè)置了環(huán)形密封裝置10，該密封裝置環(huán)形圍繞通路出口，在通路出口位置，第二連接管路92和壓力接口 82進(jìn)入縫隙73，并且在反應(yīng)器7封閉時(shí)如此進(jìn)行密封，即通過縫隙73，一方面不會(huì)出現(xiàn)第二連接管路92和第二壓力接口 82之間的壓力均衡，另一方面不會(huì)出現(xiàn)壓力腔6和反應(yīng)器7的環(huán)境氣壓之間的壓力均衡。通過根據(jù)圖2的反應(yīng)器7，能夠以相同的方式實(shí)施參照?qǐng)DIA至IC所闡述的對(duì)接方法。根據(jù)其它在圖3A至3D中示出的設(shè)計(jì)方式，能夠?yàn)榉磻?yīng)器7配備一個(gè)或多個(gè)彈簧元件74，如果第二腔區(qū)域62內(nèi)的壓力p62和第一腔區(qū)域61內(nèi)的壓力p61之間的壓差Δρ=ρ62-ρ61小于一個(gè)特定的數(shù)值，則彈簧元件使得加熱元件8與第一殼體元件71全部或部分脫離熱耦合。因此，能夠根據(jù)壓差Λρ，使具有對(duì)接件11、12和連接裝置21的堆疊體3連同加熱元件8與第一殼體元件71熱耦合或者與其脫離熱耦合。此外，該布置與根據(jù)圖2的布置一致。特別地，可以通過該布置執(zhí)行已經(jīng)結(jié)合圖IA至IC和圖2所說明的對(duì)接方法。圖3Α內(nèi)示出了與堆疊體3裝配在一起的、封閉的反應(yīng)器7。在壓差Λρ=ρ62 -ρ61>0時(shí)，薄膜4附著在堆疊體3上，并且遵照之前闡述的堆疊體3的表面輪廓。其中，在足夠高 的壓差Λ P下，通過作用在薄膜4上的壓差Λρ，加熱元件8連同堆疊體3 —起被壓向第一殼體元件71，其中，如圖3Β所示結(jié)果，彈簧元件74被按向第一殼體元件71的相應(yīng)接收區(qū)域75。在薄膜4在連接裝置21所在的區(qū)域5內(nèi)形成氣密密封，并且連接裝置21在壓差Λ P繼續(xù)上升的情況下被壓縮后，壓差Λ P可以再次下降，直至加熱元件8與第一殼體元件71全部或部分脫離熱耦合，方式為通過彈簧元件74，將加熱元件8從第一殼體元件71處提起，并且因此完全或至少基本上與其脫離熱耦合，圖3C內(nèi)示出了該狀態(tài)。在與殼體元件71脫離熱耦合的狀態(tài)下，能夠?qū)⑦B接裝置21連同對(duì)接件11、12 —起按照上述方法熱處理，并且借助于反應(yīng)器7內(nèi)的過壓，對(duì)其進(jìn)行壓縮/壓住/燒結(jié)。為了在熱處理后冷卻堆疊體3，可以再次將壓差A(yù)p提高到一定的數(shù)值上，達(dá)到該數(shù)值時(shí)，由于作用在薄膜4上的壓差Λ ρ，加熱元件8連同堆疊體3 —起被壓向第一殼體元件71，從而堆疊體3和加熱元件8處于與第一殼體元件71的良好的熱接觸，而如上所述，該第一殼體元件71再次用作冷卻體。如上所述，彈簧元件74被壓進(jìn)相應(yīng)的接收區(qū)域75，圖3D示出了該狀態(tài)。為避免冷卻受到不良影響，可以斷開加熱元件8。在連接裝置21被設(shè)計(jì)為焊接材料的情況下，整體的壓力腔6可以先保持很低的壓力，例如小于50hpa。然后，在第二腔區(qū)域62內(nèi)加壓，并且保持第一腔區(qū)域61內(nèi)極低的壓力，通過該方式，提高壓差△ P，從而薄膜4被壓在堆疊體3上。通過極低的壓力，避免焊接層內(nèi)出現(xiàn)夾雜空氣。其中，如此高地選擇壓差Λρ=ρ62-ρ61，即形成氣密區(qū)域5，在該區(qū)域內(nèi)，有焊接材料21。然后，降低壓差Λ ρ，直至彈簧元件74使加熱板8與第一殼體元件71脫率禹。隨后加熱加熱兀件8,并且最晚在焊接材料溶化時(shí),提聞壓力ρ62,從而將待焊接材料11和12壓在一起。同時(shí)，也可以提高壓力ρ61，從而保持極低的壓差Λρ，以免加熱元件8和第一殼體元件71之間出現(xiàn)高度的熱耦合。在焊接材料中形成充足的如上所述確保兩個(gè)對(duì)接件11和12之間的可靠連接的金屬間焊層后(“擴(kuò)散焊接”)，能夠通過提高壓差，選擇性地在前次斷開加熱元件8后，進(jìn)行冷卻。為了控制、調(diào)控連接裝置21的必要溫度范圍，如同對(duì)于本發(fā)明所有可能的實(shí)施方式，能夠使用與連接裝置21熱耦合的溫度傳感器(未示出)。替換方式或補(bǔ)充方式為能夠通過測(cè)試堆疊體3 (“Dummies”)，通過加熱元件8、壓力p62、壓力p61 (只要有)的加熱功率的特定時(shí)間范圍，進(jìn)行特定的方法流程，并且根據(jù)得到的效果對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，設(shè)定遵守連接裝置21的特定隨時(shí)間變化的溫度曲線。然后，根據(jù)相同的隨時(shí)間變化的溫度曲線和壓力曲線，能夠在實(shí)際加工過程中，檢查足夠好的結(jié)果。其中，前提條件為測(cè)試堆疊體3與實(shí)際加工過程中加工的堆疊體3 —致，或者，至少具有可比性。為能夠確定以后達(dá)到的最大溫度，能夠通過不可逆的彩色溫標(biāo)的顏色，標(biāo)記至少一個(gè)對(duì)接件11、12或是測(cè)試組件，該顏色在達(dá)到與相關(guān)顏色相應(yīng)的極限溫度時(shí)，接受一個(gè)特定的顏色，并且當(dāng)相應(yīng)對(duì)接件的溫度再次低于該極限溫度時(shí)，保留本身的顏色。為設(shè)定定義的冷卻流程，能夠通過交替提高降低壓差Λ p，一方面交替提高降低加熱元件8和堆疊體3之間的熱耦合，另一方面，交替提高降低加熱元件8和第一殼體元件71之間的熱耦合。根據(jù)另一在圖4內(nèi)示出的設(shè)計(jì)形式，使用反應(yīng)器7，該反應(yīng)器7與根據(jù)圖2闡述的·反應(yīng)器7之間的區(qū)別僅僅在于沒有第一壓力接口 81。然而，替換方式為可以使用任意能夠?qū)毫η?施加提高的壓力的壓力反應(yīng)器。對(duì)于根據(jù)圖4的布置，再次預(yù)設(shè)薄膜用作密封裝置4，但是，與根據(jù)圖IA至1C、圖2、圖3Α至3D的布置不同的是該薄膜設(shè)計(jì)為氣密的、封閉的袋子，在袋子內(nèi)，設(shè)置第一對(duì)接件11、第二對(duì)接件12、兩個(gè)對(duì)接件之間的連接裝置21。可選方式為對(duì)內(nèi)置有堆疊體3的袋子進(jìn)行排氣，在真空狀態(tài)下，對(duì)其實(shí)施氣密焊接。從而在該設(shè)計(jì)形式中，連接裝置21也位于氣密區(qū)域5內(nèi)，而該氣密區(qū)域5通過由袋子的內(nèi)部產(chǎn)生。包含了對(duì)接件11和12、連接裝置21的薄膜袋4被置入反應(yīng)器7的壓力腔6。如果關(guān)閉反應(yīng)器7后，壓力腔6被施加了壓力ρ62，則對(duì)接件11、12被壓向連接裝置21。這時(shí)，密封連接裝置21，連接裝置21此外附著在對(duì)接件11和12的相對(duì)一面上。然后，可以按照上述方式，借助于加熱元件8，加熱、熱處理(getempert)連接裝置21。在此，連接裝置也可以指的是焊接材料、適合燒結(jié)的膏糊或粘結(jié)材料。與根據(jù)圖IA至1C、圖2、圖3A至3D的設(shè)計(jì)形式不同，壓力腔6內(nèi)的壓力比例變化不會(huì)導(dǎo)致加熱元件8和第一殼體元件71之間的熱耦合的變化。在該設(shè)計(jì)形式下，反而基本上通過調(diào)整加熱元件8的加熱效率，在加熱處理和后繼冷卻過程中，控制需遵守的特定溫度范圍，其中，也能夠關(guān)閉或多次交替開關(guān)加熱元件8。加熱元件8持續(xù)處于與第一殼體元件71的足夠好的熱接觸，加熱元件能夠特別地與第一殼體元件71固定連接。如根據(jù)接下來的圖6A、6B及圖7至9所述，能夠選擇通過熱絕緣體80，例如熱導(dǎo)較弱的陶瓷，將加熱元件8固定在第一殼體元件71上。從而可以使用恰當(dāng)?shù)墓β剩訜岫询B體3。同樣，如果堆疊體3和加熱元件8的熱容較低，可以通過第一殼體元件71，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行冷卻。根據(jù)另一在圖5內(nèi)示出的設(shè)計(jì)形式，密封裝置4設(shè)計(jì)為密封罩。密封罩設(shè)計(jì)為封閉的環(huán)，該封閉的環(huán)覆蓋住第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間縫隙處暴露的連接裝置21的邊緣，從而在第一對(duì)接件11、第二對(duì)接件12和密封罩4之間，形成氣密區(qū)域5，在該區(qū)域內(nèi)，布置有連接裝置21。能夠如此制造密封罩4，即涂抹柔軟的材料，例如硅膠(聚硅氧烷)，形成封閉的環(huán)，該封閉的環(huán)密封第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間的縫隙，并且緊接著被硬化。能夠通過例如紫外線輻射處理，通過熱處理，或者通過濕氣輸送，例如通過提高空氣濕度的方式，引起硬化。也可以結(jié)合使用上述措施。為了涂抹柔軟材料，第一對(duì)接件11、第二對(duì)接件12和連接裝置21優(yōu)選地位于壓力腔6外。接下來的硬化能夠可選地在壓力腔6的外部或內(nèi)部進(jìn)行。如果堆疊體3沒有為了硬化柔軟材料而位于壓力腔6內(nèi)，則在硬化后，將堆疊體3置入壓力腔6。關(guān)閉反應(yīng)器7后，對(duì)壓力腔6施加壓力p62，通過該壓力，第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12被壓在連接裝置21上。提高壓力p62后，如之前根據(jù)圖4所述，對(duì)連接裝置21進(jìn)行熱處理，然后冷卻。結(jié)果也是在第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間形成穩(wěn)定的、材料匹配的連接。此時(shí)，可以將堆疊體3連同密封罩4 一起從壓力腔6中取出。密封罩4可以從堆疊體3取下，也可以保留在堆疊體3上，例如，如后面的圖13C所述，堆疊體3被隔離在功率半導(dǎo)體模塊的殼體內(nèi)。根據(jù)圖5的反應(yīng)器7與借助于圖4所闡述的反應(yīng)器7 —致。原則上講，也可以采用任意的其它能夠?qū)毫η?施加提高的壓力的反應(yīng)器。
根據(jù)另一在圖6A至6C內(nèi)所示的設(shè)計(jì)形式，與之前闡述的反應(yīng)器7不同，第二殼體元件72在重力的作用下，形成壓力腔6的底面。密封裝置4再次設(shè)計(jì)為薄膜，該薄膜固定在載體41上。在薄膜4上，可以以堆疊體3的形式，先后單個(gè)或者以子堆疊體的形式置放第二對(duì)接件12、連接裝置21、第一對(duì)接件11。置放前或后，將載體41組裝進(jìn)第二殼體元件72。然后，關(guān)閉反應(yīng)器7，效果如圖6B所
/Jn ο反應(yīng)器7關(guān)閉后，薄膜4將壓力腔6劃分為第一腔區(qū)域61和第二腔區(qū)域62。該薄膜避免壓力腔6內(nèi)第一腔區(qū)域61和第二腔區(qū)域62之間的換氣。加熱元件8布置在堆疊體3上方，與第二殼體元件72固定連接。如圖6B所示，加熱元件8被放入第二殼體元件72的相應(yīng)凹處內(nèi)。為避免在加熱期間，就是說，加熱元件8達(dá)到高溫時(shí)，通過反應(yīng)器7的殼體71、72冷卻加熱元件8，在加熱元件8和殼體71、72之間，可以選擇設(shè)置熱絕緣體80，以便加熱元件8和殼體71、72之間的脫離熱耦合。熱絕緣體80的熱導(dǎo)低于殼體71、72。熱絕緣體80的熱導(dǎo)可以選得例如小于或等于30W/ (m. K)，或者，小于或等于2. 5W/ (m.K)。熱絕緣體能夠例如具有陶瓷或由陶瓷構(gòu)成。陶瓷例如可以是氧化陶瓷，如玻璃含量較高的氧化鋁(A1203)，或是氧化鋯(Zr02)，當(dāng)然，也可以是其它任何熱導(dǎo)較低的材料，如Zerodur 品牌的玻璃。在氧化鋯中，可以選擇添加鎂或釔，以提高其斷裂韌性(鎂穩(wěn)定的氧化鋯或釔穩(wěn)定的氧化鋯)。根據(jù)另一可選方式，在加熱元件8和殼體71、72之間，設(shè)置間隔區(qū)域78，該區(qū)域同樣用于加熱元件8和殼體71、72之間的脫離熱耦合，但是，首先用于加熱元件8和殼體71、72之間不同的膨脹。間隔區(qū)域78內(nèi)，可以填充進(jìn)氣體，例如空氣，或者設(shè)置熱導(dǎo)低于殼體71、72的熱絕緣體80。其中，間隔區(qū)域78可以設(shè)計(jì)為封閉的環(huán)，該封閉的環(huán)在側(cè)向上完全環(huán)繞熱絕緣體80。對(duì)于結(jié)合當(dāng)前發(fā)明的其它所有可適用的反應(yīng)器7，也能夠配備之前說明的熱絕緣體80 (可以選擇結(jié)合間隔區(qū)域78)，前提為在對(duì)接過程中，不要求通過反應(yīng)器殼體71、72冷卻加熱元件8。如圖6B所示，堆疊體3的自重作用于薄膜4，從而薄膜4略向下垂，由此堆疊體3與加熱元件8之間產(chǎn)生距離。因此，堆疊體3與加熱元件8之間幾乎沒有熱耦合。如果在薄膜8上，壓差Λρ=ρ62 - ρ61>0，該壓差超出特定的數(shù)值，則薄膜4附著在堆疊體3上，并且基本上按照堆疊體的表面輪廓成形。在此，如之前闡述的實(shí)施例，薄膜4氣密密封第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間的縫隙，而連接裝置處于該縫隙內(nèi)。由此，在第一對(duì)接件11、第二對(duì)接件12、薄膜4之間，產(chǎn)生氣密的區(qū)域5，在該區(qū)域內(nèi)，布置有連接裝置21。其中，將薄膜4附著在堆疊體3上所需的壓差Λρ=ρ62 _p61可以如此高，即同時(shí)也將堆疊體3壓向加熱元件8。如果形成氣密區(qū)域5后，繼續(xù)提高壓力p62，則更強(qiáng)地將第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12壓向連接裝置21。此外，相對(duì)于加熱元件8，壓下堆疊體3，從而在堆疊體3和加熱元件8之間，產(chǎn)生良好的熱接觸。 可以選擇在形成熱接觸之前，形成熱接觸的同時(shí)，形成熱接觸之后，升溫加熱元件8，以如之前的說明，對(duì)連接裝置21連同第一和第二對(duì)接件11、12進(jìn)行熱處理。這里所述的連接裝置21可以是焊接材料、適合燒結(jié)的膏糊或薄膜，或是粘結(jié)材料。在熱處理步驟后，可以如之前的實(shí)施例所述，按照規(guī)定的溫度范圍，冷卻堆疊體。為此，可以斷開加熱元件8，或者按照預(yù)定的流程，降低其功率。補(bǔ)充方式或替換可選方式·為可以降低壓差Λρ=ρ62-ρ61，直至堆疊體3在其自重的作用下，從加熱元件8處脫離，并且由此與加熱元件8脫離熱耦合?？蛇x方式為可以如此確定壓力腔6的尺寸，即堆疊體3與其下面的薄膜4共同位于第二殼體元件72上，并且通過該第二殼體元件72，冷卻堆疊體和薄膜。對(duì)于沒有預(yù)設(shè)熱絕緣體80的情況下，通過殼體71、72冷卻的，或者在不存在熱絕緣體80的情況下，通過殼體71、72稍微冷卻的加熱元件8，如果其溫度低于第二對(duì)接件12的溫度，則也能夠如此冷卻堆疊體3，即使堆疊體3進(jìn)入與加熱元件8的熱接觸，這能再次通過充分提高壓差Δρ=ρ62-ρ61實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一在圖7內(nèi)所示的設(shè)計(jì)形式，可以通過保護(hù)蓋層79，覆蓋第一壓力接口 81進(jìn)入壓力腔6的開口，該保護(hù)蓋層可以在壓差Λ p=p62 - p61大于零時(shí)，避免設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置4進(jìn)入第一連接管路91。在本發(fā)明的所有設(shè)計(jì)形式中，均可預(yù)設(shè)相應(yīng)的保護(hù)蓋層，其中，使用的連接裝置4設(shè)計(jì)為薄膜時(shí)，保護(hù)蓋層才能發(fā)揮其保護(hù)功能。在圖7內(nèi)同樣示出了已經(jīng)借助圖6A至6C內(nèi)闡述過的另一選項(xiàng)，根據(jù)該選項(xiàng)，可以在加熱元件8和反應(yīng)器7的殼體71、71之間，設(shè)置熱絕緣體80?？梢钥闯觯鶕?jù)圖7的反應(yīng)器7與根據(jù)圖6A至6C的反應(yīng)器7之間的區(qū)別在于在重力作用下，加熱元件8和熱絕緣體80不在堆疊體3的上方，而是在其下方，在重力作用下，第一腔區(qū)域61不在第二腔區(qū)域62的上方，而是在其下方；從而可以以相同的方式完成對(duì)接過程(根據(jù)本發(fā)明，該過程一般也包括熱處理過程，將薄膜用作密封裝置4時(shí)，使用薄膜，事先產(chǎn)生氣密區(qū)域5以及以后的冷卻過程，其中，在堆疊體3與加熱元件8之間熱耦合下降的位置上，出現(xiàn)壓差Λρ=ρ62-ρ61的下降，并且其中，在堆疊體3與加熱元件8之間熱耦合提高的位置上，出現(xiàn)壓差Λρ=ρ62-ρ61的上升。此外，在圖7內(nèi)，還示出了能夠代表本發(fā)明全部設(shè)計(jì)形式的方案為了優(yōu)化密封效果，也可以通過兩個(gè)或多個(gè)密封裝置9’，取代密封裝置9，密封縫隙73，這些密封裝置9’中，每個(gè)密封裝置9’都位于縫隙73內(nèi)，在反應(yīng)器7封閉時(shí)，環(huán)形圍繞壓力腔6。如接下來根據(jù)圖8所述，可以針對(duì)對(duì)接過程，采用導(dǎo)熱良好的載體30，該載體30在反應(yīng)器7的范圍以外，與包括全部對(duì)接件11、12和連接裝置21的堆疊體3組裝起來，在組裝完成的狀態(tài)下，被置入壓力腔6，在壓力腔6內(nèi)，進(jìn)行對(duì)接過程，也可以選擇進(jìn)行接下來的冷卻過程。如之前的說明，預(yù)設(shè)有薄膜作為密封裝置4。這里的反應(yīng)器7與根據(jù)圖7的反應(yīng)器7 —致?？梢圆捎弥案鶕?jù)圖IA至1C、圖3A至3D、圖7所述的方法，對(duì)堆疊體3進(jìn)行加熱處理和接下來的冷卻。由于載體30具有良好的導(dǎo)熱性能，因此，載體30可以形成加熱元件8和堆疊體3之間的良好熱耦合。導(dǎo)熱的載體30例如可以具有至少15W/ Cm. K)的熱導(dǎo)性能。圖9示出了另一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施內(nèi)，密封裝置4設(shè)計(jì)為薄膜，該薄膜除了密封裝置的功能外，還能夠滿足運(yùn)送帶的功能。在此，在壓力腔6范圍外，將包括全部對(duì)接件11、12和連接裝置21的堆疊體3定位在薄膜4上，然后，將薄膜用作運(yùn)送帶，將堆疊體置入壓力腔6，在圖9內(nèi)，通過一個(gè)箭頭，示出了該狀態(tài)。壓力腔6關(guān)閉后，可以如根據(jù)圖6A至6C所闡述的方法，進(jìn)行對(duì)接過程和接下來的冷卻過程。如果將薄膜4用作傳送帶，則可以在薄膜的運(yùn)送方向上，以足夠的間距，將多個(gè)堆 疊體3先后置放在薄膜4上，按照時(shí)間順序，將其運(yùn)送進(jìn)壓力腔6，并且在壓力腔內(nèi)，根據(jù)在圖6A至6C內(nèi)所闡述的對(duì)接過程，連接并且接下來冷卻這些堆疊體3。借助圖6A至6C內(nèi)所闡述的、反應(yīng)器7內(nèi)設(shè)置的用于夾持薄膜4的框架41可能會(huì)脫落，因?yàn)樵诜磻?yīng)器7關(guān)閉后，薄膜4在殼體元件71和72之間的縫隙73中夾緊并且被保持。在對(duì)接過程和可選的冷卻過程后，可以開啟壓力腔6，并且在薄膜4作為運(yùn)送帶的運(yùn)輸步驟中，從壓力腔6內(nèi)，運(yùn)送出具有全部對(duì)接件11、12和連接裝置21的、加工完好的結(jié)合體?？蛇x方式為在該運(yùn)輸步驟中，可以將已經(jīng)位于薄膜4上的、具有待對(duì)接的對(duì)接件11、12和連接裝置21的堆疊體3運(yùn)送進(jìn)壓力腔6，然后，進(jìn)行對(duì)接和冷卻等操作。以此方式，也可以在連續(xù)加工方法中，在薄膜4的運(yùn)輸方向上，相應(yīng)地將多個(gè)堆疊體3先后置放在薄膜4上，一個(gè)接一個(gè)地運(yùn)送進(jìn)壓力腔6，對(duì)其進(jìn)行對(duì)接和冷卻，然后，將其從壓力腔6中運(yùn)出。如上所述，設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置4的作用在于，將壓力腔6劃分為兩個(gè)通過薄膜氣密分割的腔區(qū)域61和62，可以通過相應(yīng)的壓力接口 81或者說82，對(duì)這兩個(gè)腔區(qū)域61和62施加不同的氣壓p61或者說p62。對(duì)于將密封裝置4設(shè)計(jì)為薄膜袋(圖4)或密封罩(圖5)的方法，就算只從外部對(duì)壓力腔6內(nèi)的壓力施加一個(gè)壓力，也已足夠。作為實(shí)施例，圖10示出了反應(yīng)器7，該反應(yīng)器7只具有唯一的壓力接口 82，通過該接口，可以對(duì)壓力腔6施加氣壓p62。原則上講，對(duì)于密封裝置4被設(shè)計(jì)為薄膜袋(圖4)或密封罩(圖5)的對(duì)接過程，可以采用內(nèi)部具有堆疊體3的薄膜袋或者說配備有密封罩的堆疊體3在任意反應(yīng)器7中進(jìn)行對(duì)接過程。針對(duì)具有兩個(gè)或多個(gè)壓力接口 81、82的反應(yīng)器7，可以將全部的接口引進(jìn)接口。通過保留的壓力接口，可以導(dǎo)入過程壓力P62。如圖10示例性所述，也可以在共同的對(duì)接過程中，在共同的壓力腔6內(nèi)，加工兩個(gè)或多個(gè)堆疊體3，然后，可選地進(jìn)行冷卻。如上面所述，對(duì)于單個(gè)堆疊體3，可以使用薄膜袋或密封罩作為密封裝置4。其中，對(duì)于不同的堆疊體3，可以只采用薄膜袋或密封罩，或者，如圖10所示，采用薄膜袋和密封罩。圖10內(nèi)還示出了 針對(duì)各個(gè)待加工的堆疊體3，預(yù)設(shè)了各自的加熱元件8?？蛇x方式為也可以在共同的加熱元件8上，加熱處理兩個(gè)或多個(gè)堆疊體3。在上述的全部實(shí)施例內(nèi)，使用兩個(gè)對(duì)接件之間的連接裝置21，連接第一和第二對(duì)接件11、12，其中，將第一對(duì)接件11、連接裝置21、第二對(duì)接件12上下設(shè)置為堆疊體3。同樣，在闡述的全部方法中，堆疊體3可以包括三個(gè)或多個(gè)相互連接的對(duì)接件和一定數(shù)量的連接裝置。作為實(shí)施例，圖11示出了堆疊體3，在該堆疊體3內(nèi)，先后布置了第一對(duì)接件11、第二對(duì)接件12和兩個(gè)第三對(duì)接件13。第一連接裝置21位于第一對(duì)接件11和第二對(duì)接件12之間，分別有第二連接裝置22位于第二對(duì)接件12和每個(gè)第三對(duì)接件13之間。連接裝置21、22例如可以是焊接材料、粘結(jié)材料、適合燒結(jié)的預(yù)成形(“毛坯”，就是說，未燒結(jié))的薄膜片形式的薄膜，或者，也可以是一種適合燒結(jié)的膏糊，其中，在堆疊體3的范圍內(nèi)，可以只使用相同類型的連接裝置21、22，也可以采用任意組合的不同連接裝置21、22。如果堆疊體3具有兩個(gè)以上的對(duì)接件11、12、13以及一個(gè)以上的連接裝置21、22，則可以針對(duì)上述的全部方法，在上述的全部反應(yīng)器7內(nèi)，以分別說明的方式，加工該堆疊體3。對(duì)于根據(jù)圖11的堆疊體3，第一對(duì)接件11例如可以是適用于功率半導(dǎo)體模塊的金屬底板，第二對(duì)接件12可以是具有金屬化涂層12a和12t的、兩側(cè)金屬化的陶瓷片12a，第三對(duì)接件13可以是半導(dǎo)體芯片。 圖12示出了反應(yīng)器殼體元件71的俯視圖，在反應(yīng)器的壓力腔6內(nèi)，置放了堆疊體，該堆疊體包括適用于功率半導(dǎo)體模塊的金屬底板11、多個(gè)兩側(cè)金屬化的陶瓷片12以及多個(gè)半導(dǎo)體芯片13。陶瓷片12置于底板11上，其中，在每個(gè)陶瓷片12和底板11之間，有第一連接裝置(被遮蓋住)。此外，在每個(gè)陶瓷片12上，至少置放半導(dǎo)體芯片13，其中，在每個(gè)半導(dǎo)體芯片13和對(duì)應(yīng)的陶瓷片12之間，有第二連接裝置(被遮蓋住)。在堆疊體上，置放設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置4，該密封裝置4覆蓋底板11、陶瓷片12、半導(dǎo)體芯片13，并且越過密封裝置9延伸，因此，使用虛線示出薄膜下面的元件底板11、陶瓷片12、半導(dǎo)體芯片13。其中，半導(dǎo)體芯片13位于陶瓷片12朝向底板11的一側(cè)。在底板11和金屬化陶瓷片12之間以及在陶瓷片12和半導(dǎo)體芯片13之間，還沒有固定的連接。反應(yīng)器關(guān)閉后，才在任一上述對(duì)接過程的框架內(nèi)，使用任一上述反應(yīng)器，制造固定連接，其中，可以通過圖12內(nèi)所示的堆疊體，替換分別示出的堆疊體3。其中，圖12內(nèi)示出的布置可以任意變化。通過對(duì)接完后的堆疊體3，可以生產(chǎn)功率半導(dǎo)體模塊，該堆疊體包括例如至少一個(gè)底板11和一個(gè)與該底板11以材料匹配方式連接的金屬化陶瓷片12，或者，包括至少一個(gè)金屬化陶瓷片12和與該金屬化陶瓷片12以材料匹配方式連接的半導(dǎo)體芯片13，或者，包括至少一個(gè)底板11、與該底板11以材料匹配方式連接的金屬化陶瓷片12、與該金屬化陶瓷片12以材料匹配方式連接的半導(dǎo)體芯片13。為此，如前文所述，用于對(duì)接堆疊體3的密封裝置4可以全部或部分保留在對(duì)接的堆疊體3上。這借助于圖13A、13B、13C內(nèi)示出的功率半導(dǎo)體模塊200示出，對(duì)于功率半導(dǎo)體模塊200，堆疊體3在對(duì)接后，與一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電的接觸元件202電接觸，并且被布置在殼體201內(nèi)，以形成功率半導(dǎo)體模塊200。對(duì)于根據(jù)圖13A的功率半導(dǎo)體模塊，接觸元件202設(shè)計(jì)為接片或連接插針，其與薄膜4下面的堆疊體3的相應(yīng)區(qū)域40電導(dǎo)連接。為能夠制造相應(yīng)的電導(dǎo)連接，在區(qū)域40內(nèi)，對(duì)接后位于堆疊體3上的薄膜4部分開啟。此外，必要時(shí)清除從一側(cè)探出底板11的薄膜4邊緣。如果薄膜4被設(shè)計(jì)為袋子，則也要清除位于底板11背離陶瓷片12 —側(cè)上的邊角。對(duì)于根據(jù)圖13B的功率半導(dǎo)體模塊，預(yù)設(shè)有導(dǎo)電的金屬化涂層作為接觸元件202。薄膜4開啟后，在區(qū)域40內(nèi)，金屬化涂層202覆蓋在預(yù)設(shè)有薄膜4的堆疊體3上，并且與半導(dǎo)體芯片13或者說金屬化涂層12t電導(dǎo)接觸。例如可以通過濺射和電鍍，施加金屬化涂層202?？蛇x方式為在以后的加工步驟中，對(duì)金屬化涂層202進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，并且該金屬化涂層202預(yù)設(shè)有其它的電絕緣和/或?qū)щ姷膶樱部梢哉{(diào)整其它層的結(jié)構(gòu)，從而薄膜與金屬化涂層202以及可選的其它電絕緣和/或?qū)щ姷膶有纬蓽?zhǔn)電路板，而該電路板具有堆疊體的輪廓。
針對(duì)當(dāng)前發(fā)明的所有設(shè)計(jì)形式，設(shè)計(jì)為薄膜的、應(yīng)至少部分保留在對(duì)接完成的堆疊體3上的密封裝置4必須具有一定的附著能力。為此，可以將薄膜設(shè)計(jì)為液晶聚合薄膜、聚酰亞胺薄膜、環(huán)氧樹脂薄膜，或者，可塑性成形的、未燒結(jié)或未全部燒結(jié)的陶瓷薄膜，在“毛坯”狀態(tài)下，就是說，在未硬化或未全部硬化狀態(tài)下，應(yīng)用這種薄膜，在對(duì)接過程中，將其硬化。如果在其它情況下，在完成對(duì)接過程后，設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置4應(yīng)完全從對(duì)接完好的堆疊體3上清除，則有利的是，該密封裝置4具有盡可能低的附著力。在該情況下，例如聚四氟乙烯(PTFE)薄膜較為適宜。此外，設(shè)計(jì)為薄膜式的密封裝置4也可以是鋁制薄膜。這種薄膜對(duì)于對(duì)接件沒有或只有極低的附著力。對(duì)于如圖13C內(nèi)所示密封裝置4被設(shè)計(jì)為密封罩情況下的其它功率半導(dǎo)體模塊，密封裝置4可以完全保留在加工完成的、組裝進(jìn)殼體201內(nèi)的堆疊體3上。對(duì)于該實(shí)施例，預(yù)設(shè)有多個(gè)接觸元件202，這些接觸元件202設(shè)計(jì)為接片或連接插針，在區(qū)域40內(nèi)，與半導(dǎo)體芯片13或金屬化部件12t電導(dǎo)連接。接片或連接插針的可選方式為如圖13B所示，也可以預(yù)設(shè)金屬化涂層202。然而，在此之前，必須在堆疊體3上覆蓋絕緣層，以免短路。如接下來示例性地在圖14內(nèi)，根據(jù)在圖IA至IC內(nèi)闡述的反應(yīng)器7所示，對(duì)于所有可以使用設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置4的設(shè)計(jì)形式，均可將該密封裝置4設(shè)計(jì)為雙層薄膜，這種薄膜具有第一薄膜部分4a和第二薄膜部分4b，在對(duì)接過程開始時(shí)，將第二薄膜部分設(shè)置在第一薄膜部分4a的、背離對(duì)接件11、12的一側(cè)。采用這種雙層薄膜時(shí)，在這種情況下會(huì)產(chǎn)生冗余度，即在兩個(gè)薄膜部分4a、4b中的一個(gè)薄膜部分上，出現(xiàn)裂紋，例如在尖銳的邊角上。第一薄膜部分4a可以由例如聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰亞胺或液晶聚合物構(gòu)成，或者，由可塑性成形的、未燒結(jié)的陶瓷薄膜構(gòu)成。與第一薄膜部分無關(guān)，第二薄膜4b部分可以設(shè)計(jì)為例如鋁制薄膜。如通過前述實(shí)施例所示，第一對(duì)接件11、第二對(duì)接件12以及位于其間的連接裝置21的擠壓過程可以選擇性放棄使用剛性的(例如金屬)的壓模(Druckstempels)，該壓模作用于對(duì)接件11、12和連接裝置21。然而，壓力作用只能夠通過對(duì)接件11、12本身和/或通過彈性(例如橡膠彈性或者可塑性變形的)密封裝置4實(shí)現(xiàn)。以此方式，也能夠不使用硅樹脂或者說硅膠(Silikon)制的壓力墊，對(duì)于傳統(tǒng)方法，該壓力墊安裝于剛性的壓模和堆疊體3之間，并且用于避免堆疊體3的機(jī)械損壞。因此，也不用考慮該問題，即由于高擠壓力，從此類含硅樹脂的壓力墊中產(chǎn)生硅樹脂油，該油會(huì)污染對(duì)接件11、12?？蛇x地，也可以整個(gè)放棄在對(duì)接過程中保持在壓力腔6內(nèi)的硅樹脂。在圖15和16內(nèi)，針對(duì)上述對(duì)接過程中對(duì)接過程中的壓力和溫度的相對(duì)隨時(shí)間變化的曲線走向，闡述了兩個(gè)實(shí)施例，在該對(duì)接過程中，連接裝置21、22由粘結(jié)材料構(gòu)成，或者由適合燒結(jié)的材料構(gòu)成，在對(duì)接過程中，燒結(jié)該材料。上部的曲線示出了壓差Δρ=ρ62 - p61的曲線走向，中間的曲線示出了 p62的曲線走向，下部的曲線示出了連接裝置21的溫度T的曲線走向。兩個(gè)壓力p61和p62指的是絕對(duì)壓力。上述實(shí)施例適用于全部的設(shè)計(jì)形式，在這些設(shè)計(jì)形式內(nèi)，通過設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置4，將壓力腔6劃分為兩個(gè)腔區(qū)域61和62，該薄膜能夠避免兩個(gè)腔區(qū)域之間的換氣。針對(duì)只有一個(gè)統(tǒng)一可施加壓力的腔區(qū)域62的設(shè)計(jì)形式，只有所闡述的壓力p62以及一個(gè)或兩個(gè)連接裝置21、22的溫度T的隨時(shí)間變化的曲線走向有效。在上述情況下，具有壓差曲線走向的上部曲線沒有重要意義。對(duì)于根據(jù)圖15的第一實(shí)施例，關(guān)閉反應(yīng)器7后，在第一個(gè)時(shí)間間隔I內(nèi)，溫度稍稍上升時(shí)，產(chǎn)生壓差Λρ=ρ62-ρ61。其作用在于薄膜4變軟并且附著在壓力腔6內(nèi)堆疊體3的表面上，從而產(chǎn)生氣密區(qū)域5。此外，可以預(yù)熱加熱元件8。在時(shí)間間隔I內(nèi)，壓差Λρ達(dá)到最高數(shù)值Δ plmax,該壓差至少為20bar,并且例如在燒結(jié)時(shí)位于80bar至400bar之間，或者在粘結(jié)時(shí)位于20bar至50bar之間。然后，在第二時(shí)間間隔II內(nèi)，將壓力p62和溫度T提升至數(shù)值p62max或者說Tmax，以將對(duì)接件11、12、13壓在一起，并且此外，在堆疊體3和加熱元件8之間制造良好的熱接觸。其中，如此選擇數(shù)值Tmax，即其足夠硬化粘結(jié)材料形式的連接裝置21、22或者說燒結(jié)適宜燒結(jié)的材料。在時(shí)間間隔II內(nèi)，堆疊體3充分加熱處理后，冷卻堆疊體3連同連接裝置21。為此，可以再次提高壓差Λρ=ρ62 - ρ61，以提高堆疊體3和用作冷卻體的殼體元件71之間的熱耦合。根據(jù)圖16的實(shí)施例首先不出第一時(shí)間間隔I，該時(shí)間間隔與根據(jù)圖15的時(shí)間間隔I 一致，并且在其中進(jìn)行相同的過程。在形成具有連接裝置21的密封區(qū)域5后，壓差Λρ可以下降，在時(shí)間間隔II’內(nèi)壓力ρ62繼續(xù)提高。在后繼的時(shí)間間隔II”內(nèi)，溫度T也提高。相對(duì)于壓力Ρ62的上升，溫度上升延遲。由此，在燒結(jié)時(shí)，首先明顯壓縮連接裝置21 (開始于部分II’和部分II”)。在部分II”內(nèi)，由于高的溫度Τ，完善粘結(jié)和燒結(jié)。如果采用燒結(jié)連接，則可以達(dá)到燒結(jié)材料的高厚度，而材料的高厚度有利于燒結(jié)連接的堅(jiān)固和對(duì)接件11、12之間的熱耦合。一般來講，如果連接裝置21、22由任意的適合燒結(jié)的材料 構(gòu)成，則特別在制造燒結(jié)連接時(shí)，重要的是溫度T達(dá)到要求的燒結(jié)溫度之前，達(dá)到燒結(jié)過程要求的壓力ρ62的最大值。否則，對(duì)于具有納米結(jié)構(gòu)的燒結(jié)材料時(shí)，首先會(huì)出現(xiàn)提前燒結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，提前燒結(jié)會(huì)導(dǎo)致形成嚴(yán)重的多孔結(jié)構(gòu)，而多孔結(jié)構(gòu)不屬于致密結(jié)構(gòu)。制造燒結(jié)連接時(shí)，溫度Tmax最高可以達(dá)到280°C，或者最高為260°C。在不依賴于溫度的情況下，最大壓力p62max最低為50bar,最低為80bar或最低為150bar。此外,最大壓力p62max既不依賴于Tmax,也不依賴于其最高為300bar或500bar的最低數(shù)值。此外，對(duì)于本發(fā)明的所有設(shè)計(jì)形式，就是說，不僅針對(duì)制造燒結(jié)連接，在相互不依賴的情況下，可以單獨(dú)達(dá)到壓力P61 (只要預(yù)設(shè)有相應(yīng)的反應(yīng)器7)、壓力p62和溫度T。此夕卜，壓力腔6因此保持冷卻，就是說，壓力腔不必升溫至加工溫度?，F(xiàn)在針對(duì)上述各個(gè)擴(kuò)散過程中一個(gè)過程的壓力和溫度的相對(duì)隨時(shí)間變化的時(shí)間曲線走向，在圖17和圖18內(nèi)闡述兩個(gè)實(shí)施例，其中，連接裝置21、22為焊接材料，在對(duì)接過程中，將焊接材料升溫，直至超過其熔點(diǎn)TO，使其熔化，然后冷卻。上部的曲線示出了壓差Δρ=ρ62 - ρ61的曲線走向，中間的曲線示出了 p62的曲線走向，下部的曲線示出了連接裝置21、22的溫度T的曲線走向。壓力p61和62指的是絕對(duì)壓力。在全部的設(shè)計(jì)方式中，均可采用上述實(shí)施例，在這些實(shí)施例中，設(shè)計(jì)為薄膜的密封裝置4將壓力腔6劃分為腔區(qū)域61和62，，薄膜避免腔區(qū)域之間的換氣。針對(duì)只有一個(gè)統(tǒng)一可施加壓力的腔區(qū)域62的設(shè)計(jì)形式，只有所闡述的壓力P62以及一個(gè)或兩個(gè)連接裝置21、22的溫度T的隨時(shí)間變化的曲線走向有效。在上述情況下，具有壓差曲線走向的上部曲線沒有重要意義。在根據(jù)圖17的實(shí)施例中，封閉的壓力腔6 (如果采用兩個(gè)腔區(qū)域61、62，則針對(duì)腔區(qū)域61、62)首先處于正常壓力PR下，就是說，處于反應(yīng)器7的環(huán)境壓力下。然后，壓力腔6 (或者說兩個(gè)腔區(qū)域61、62)被抽氣到極低的絕對(duì)壓力，例如小于50hpa，從而在兩個(gè)腔區(qū)域的情況下，Δρ=ρ62_ρ61等于零。第一腔區(qū)域61抽氣的作用是接下來在間隔III內(nèi)熔化焊接材料時(shí)，能夠從連接裝置21中,排除夾雜空氣，以實(shí)現(xiàn)盡可能無縮孔(Iunkerfreie)焊接。此外，在間隔I內(nèi)，將連接裝置21、22的溫度T從室溫Tk升溫至低于連接裝置21、22熔點(diǎn)T0的溫度。由于壓差Λρ等于零，堆疊體3和殼體元件71之間的熱耦合很低，因此，如前文所述，堆疊體3壓力小，因此，便于加熱具有連接裝置21、22和對(duì)接件11、12的堆疊體3。 在后面的間隔II中，通過加熱率，繼續(xù)提高溫度Τ，該加熱率低于間隔I內(nèi)的加熱率，直至間隔II結(jié)束時(shí)，達(dá)到連接裝置21、22的熔點(diǎn)T0，使連接裝置形成流體。達(dá)到熔點(diǎn)T0后，排除焊接材料內(nèi)的夾雜空氣。在后面的間隔III內(nèi)，溫度T上升至取大溫度Tmax，該溫度聞?dòng)谌茳c(diǎn)T@，從而可以確保完全熔化連接裝置21、22。熔點(diǎn)T0例如可以是220°C。在后面的間隔IV內(nèi)，壓力p62上升至最大壓力p62max,例如50bar,壓力p61上升至環(huán)境壓力PR，例如Ibar,從而上述實(shí)施例內(nèi)的最大壓差A(yù)p_max為49bar?？蛇x方式為間隔IV內(nèi)的壓力p61再次達(dá)到環(huán)境壓力Ρκ。通過在熔化連接裝置21、22時(shí)提高壓力ρ62，對(duì)接件11、12、13可以在壓力ρ62的作用下壓在一起。這時(shí)，熔化的連接裝置21、22被壓成薄層，由于對(duì)接件11、12、13中至少一個(gè)對(duì)接件中的物質(zhì)進(jìn)入液態(tài)焊接材料并盡可能完全滲入，而對(duì)接件限界在連接裝置21、22處，因此，這種薄層有利于焊接材料形成合金。由于焊接層較薄，因而，所需擴(kuò)散路段縮短，有利于合金化(Durchlegieren)。在接下來的間隔V內(nèi)，壓力p62和p61以及溫度T保持恒定的水平，以達(dá)到焊接材料的盡可能完整的合金。通過根據(jù)圖17的實(shí)施例，可以看出如果在較高的壓差A(yù)p的作用下，在堆疊體3和殼體元件71之間出現(xiàn)良好的熱耦合，則溫度T也會(huì)上升(間隔IV)和/或保持在較高的水平上(間隔V)。與此不同的是壓力p61也可以在間隔IV內(nèi)，與壓力p62共同上升，并且在間隔V內(nèi)，保持較高的水平，但是雖然在這兩種情況下，Δρ=ρ62-ρ61等于零或者保持極小的數(shù)值，例如小于Ibar或小于5bar。通過進(jìn)一步的間隔VI，實(shí)現(xiàn)冷卻階段，直至在間隔VI結(jié)束時(shí)，溫度T能夠達(dá)到室溫Tk，并且壓力腔6或者說腔區(qū)域61、62能夠達(dá)到環(huán)境壓力Ρκ。替換方式為壓力腔6或者說腔區(qū)域61、62達(dá)到室溫Tk時(shí)或之前，使其達(dá)到環(huán)境壓力Ρκ，只要連接裝置21、22的溫度T已經(jīng)下降，直至對(duì)接的堆疊體3具有足夠的強(qiáng)度。對(duì)于根據(jù)圖18的實(shí)施例，封閉的壓力腔6 (如果采用兩個(gè)腔區(qū)域61、62，則針對(duì)腔區(qū)域61、62)首先達(dá)到正常壓力Ρκ。然后，在間隔I內(nèi)，在室溫TkT，壓力腔6 (或者說腔區(qū)域61、62)被抽氣至極低的絕對(duì)壓力，例如小于50hPa，從而采用兩個(gè)腔區(qū)域61、62時(shí)，壓差Δρ=ρ62-ρ61精確等于零。在后面的間隔II內(nèi)，上述數(shù)值保持恒定。在后面的間隔III內(nèi)，壓力ρ62上升至最大壓力p62max,例如41bar,而壓力p61提高至環(huán)境壓力Ρκ，例如Ibar,這整體導(dǎo)致壓差Δ p=p62 - p61上升至40bar的最高值Δ p_max ο由此,一方面在高數(shù)值的p62的作用下,對(duì)接件11、12、13被壓在一起,另一方面高壓差Λρ引起堆疊體3壓向殼體元件71的方向上。然后，在間隔IV內(nèi)，保持壓力ρ61、ρ62，溫度T上升，直至在間隔IV結(jié)束時(shí)，達(dá)到連接裝置21、22的熔點(diǎn)T0，從而形成熔液，并且對(duì)接件11、12、13在高數(shù)值的壓力ρ62的作用下被壓在一起。由于連接裝置21、22已熔化，因此，連接裝置被壓成薄層。為確保完全熔化連接裝置21、22，需在后面的間隔V內(nèi)，將溫度T提升至超過熔化點(diǎn)T61,直至最大溫度Tmax。·在后面的間隔VI內(nèi)，壓力p62和p61以及溫度T保持在恒定的水平上，以達(dá)到盡可能完全的合金化，之后，在后面的間隔VII內(nèi)，進(jìn)行冷卻階段，直至間隔VI結(jié)束時(shí)的溫度T達(dá)到室溫Τκ，壓力腔6和腔區(qū)域61、62能夠達(dá)到環(huán)境壓力Ρκ。以上實(shí)施例內(nèi)提及的溫度數(shù)值和壓力數(shù)值僅為示例。該示例適用于壓力ρ61、ρ62和溫度T的相對(duì)曲線走向。原則上講，可以設(shè)置任意的其它數(shù)值和曲線走向。針對(duì)本發(fā)明的所有設(shè)計(jì)形式，均可設(shè)定壓力Ρ62，必要時(shí)，設(shè)定壓力ρ61，方式為將相應(yīng)的壓力接口 82或者說81連接在壓縮機(jī)和/或真空泵和/或儲(chǔ)壓器上。可以耦合兩個(gè)或多個(gè)壓力腔6，從而在相應(yīng)的過程結(jié)束后，從壓力腔6中排出的壓縮氣體內(nèi)儲(chǔ)存的能量不會(huì)浪費(fèi)。圖19內(nèi)示出了相關(guān)的實(shí)施例。在該圖內(nèi)，多個(gè)反應(yīng)器7a、7b、7c與共同的雙重壓縮機(jī)100連接，該壓縮機(jī)100生成壓力p61和p62，并將其轉(zhuǎn)至相應(yīng)的反應(yīng)器7a、7b、7c的壓力腔6的腔區(qū)域61或者說62。為達(dá)到該效果，必須開啟共同壓力接口管路內(nèi)的閥門161或者說162。為此，針對(duì)每個(gè)反應(yīng)器7a、7b、7c，均設(shè)置單獨(dú)的閥門181和182，上述閥門同樣必須開啟，從而壓力p61或者說P62能夠通過相關(guān)第一腔區(qū)域61或者說第二腔區(qū)域62的相應(yīng)的壓力接口 81或者說82流通。此外，針對(duì)每個(gè)反應(yīng)器7a、7b、7c，均設(shè)置壓力均衡導(dǎo)管160，通過該導(dǎo)管，能夠進(jìn)行反應(yīng)器7的環(huán)境氣壓和第一腔區(qū)域61或者說第二腔區(qū)域62之間的壓力均衡，對(duì)此，對(duì)應(yīng)的閥門191或者說192必須開啟。第二和第三反應(yīng)器7b、7c的閥門181和182關(guān)閉。如果如上所述，每個(gè)反應(yīng)器7a、7b、7c均裝備有堆疊體3，則每個(gè)反應(yīng)器7a、7b、7c的閥門191和192關(guān)閉。然后，閥門161和162以及第一反應(yīng)器7a的閥門181和182開啟，從而通過第一反應(yīng)器7a的第一壓力接口 81，對(duì)第一反應(yīng)器7a的第一腔區(qū)域61施加壓力P61，并且通過第一反應(yīng)器7a的第二壓力接口 82對(duì)第一反應(yīng)器7a的第二腔區(qū)域62施加壓力p62。然后，可以再次關(guān)閉閥門161和162。如果第一反應(yīng)器7a內(nèi)的過程已結(jié)束,在腔區(qū)域61、62內(nèi)，不需要上述壓力p61和p62，則開啟第二反應(yīng)器7b的閥門181和182，從而既可以均衡第一反應(yīng)器7a的第一腔區(qū)域61和第二反應(yīng)器7b的第一腔區(qū)域61之間的壓力，也可以均衡第一反應(yīng)器7a的第二腔區(qū)域62和第二反應(yīng)器7b的第二腔區(qū)域62之間的壓力。通過該方式，可以避免部分能量流失如果直接通過反應(yīng)器7a、7b、7c的環(huán)境氣壓，均衡開啟第一反應(yīng)器7a所需的、腔區(qū)域61、62之間壓力，事先不均衡第一反應(yīng)器7a的腔區(qū)域61、62之間壓力和第二反應(yīng)器7b的腔區(qū)域61或者說62之間壓力，則上述能量會(huì)流失。因?yàn)橛捎趬毫猓诙磻?yīng)器7b的腔區(qū)域61或者說62可以部分但不完全地達(dá)到要求的壓力p61或者說p62，因此，在壓力均衡后，第一反應(yīng)器7a的閥門181和182關(guān)閉，閥門161和162開啟，由此在第二反應(yīng)器7b腔區(qū)域61或者說62內(nèi)，產(chǎn)生壓力p61或者說p62。與此相應(yīng)，第二反應(yīng)器7b的腔區(qū)域61和62內(nèi)“保存的”壓力p61和p62可以部分傳送到第三反應(yīng)器7c的相應(yīng)腔區(qū)域61和62。為了控制該方法，設(shè)置控制單元110，該控制單元應(yīng)能夠控制反應(yīng)器7a、7b、7c的開啟和關(guān)閉，同時(shí)能夠完全開啟示出的閥門并且控制反應(yīng)器7a、7b、7c的加熱元件8和壓縮機(jī)100。這里沒有示出從控制單元110至閥門、壓縮機(jī)100所需的控制管路。
包括控制單元110、壓縮機(jī)100以及閥門的該裝置可以設(shè)計(jì)為連續(xù)變更壓力p61和p62，例如在20hPa至300bar的范圍內(nèi)，或者在20hpa至330bar范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造結(jié)合體的方法，在該方法中將至少兩個(gè)對(duì)接件(11、12)固定連接在一起，包括如下步驟 提供第一對(duì)接件(11)和第二對(duì)接件(12)； 提供連接裝置(21); 提供密封裝置(4); 提供具有壓力腔(6)的反應(yīng)器(7)； 提供加熱元件(8)； 將所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述連接裝置(21)設(shè)置在壓力腔(6)內(nèi)，從而使得連接裝置(21)位于第一對(duì)接件(11)和第二對(duì)接件(12)之間； 產(chǎn)生氣密區(qū)域(5)，在所述氣密區(qū)域內(nèi)設(shè)置連接裝置(21)； 在氣密區(qū)域(5)以外產(chǎn)生壓力腔(6)內(nèi)的氣壓(p62)，從而氣壓(p62)作用于氣密區(qū)域(5)并且利用至少20bar的壓力將第一對(duì)接件(11 )、第二對(duì)接件(12)、所述第一和所述第二對(duì)接件之間的連接裝置(21)壓在一起； 使用加熱元件(8)將所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述連接裝置(21)加熱到至少為210°C的預(yù)定的最大溫度； 然后冷卻所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述連接裝置(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述密封裝置(4)設(shè)計(jì)為薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中， 所述薄膜由聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰亞胺或液晶聚合物構(gòu)成；或者 所述薄膜設(shè)計(jì)為可塑性變形的、未燒結(jié)的陶瓷薄膜；或者 所述薄膜設(shè)計(jì)為鋁制薄膜；或者 所述薄膜設(shè)計(jì)為具有第一薄膜部分(4a)和第二薄膜部分(4b)的雙層薄膜，其中所述第一薄膜部分由聚四氟乙烯(PTFE )或聚酰亞胺或液晶聚合物或可塑性變形的、未燒結(jié)的陶瓷薄膜構(gòu)成，所述第二薄膜部分設(shè)計(jì)為鋁制薄膜并且設(shè)置在第一薄膜部分(4a)的背離所述對(duì)接件(11、12)—側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述薄膜的厚度在20μ m至500 μ m之間或者在ΙΟΟμπι至250μπι之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述連接裝置(21)完全由所述薄膜環(huán)繞，從而所述薄膜形成氣密的、封閉的袋子，在所述袋子內(nèi)設(shè)置了所述第一對(duì)接件(11 )、所述第二對(duì)接件(12 )、所述連接裝置(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述壓力腔(7)具有第一殼體元件(71)和第二殼體元件(72)； 所述薄膜或與所述薄膜連接的框架(41)夾緊在所述第一殼體元件(71)和所述第二殼體元件(72)之間，從而通過所述薄膜將壓力腔(6)劃分為第一腔區(qū)域(61)和第二腔區(qū)域(62)； 在所述薄膜夾緊在第一殼體元件(71)和第二殼體元件(72)之間之后將所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述連接裝置(21)設(shè)置在所述第一腔區(qū)域(61)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述壓力腔(6)具有至少一個(gè)彈簧元件(74)， 如果第二腔區(qū)域(62)內(nèi)的壓力(ρ62)超過第一腔區(qū)域(61)內(nèi)的壓力(ρ61) —個(gè)特定的數(shù)值，則向至少一個(gè)彈簧元件(74)施加應(yīng)力，從而所述加熱元件(8)與所述第一殼體元件(71)產(chǎn)生熱接觸；以及 如果第二腔區(qū)域(62)內(nèi)的壓力(p62)與第一腔區(qū)域(61)內(nèi)的壓力(p61)之間的壓差(Δρ)小于一個(gè)特定的數(shù)值，則所述至少一個(gè)彈簧元件(74)使得所述加熱元件(8)與所述第一殼體元件(71)全部或至少部分脫離熱耦合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，將具有所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述第一對(duì)接件和第二對(duì)接件之間的連接裝置(21)的裝置置放在所述薄膜上，從而使得 所述堆疊體在當(dāng)?shù)诙粎^(qū)域(62)內(nèi)的壓力(ρ62)超過第一腔區(qū)域(61)內(nèi)的壓力(ρ61)一個(gè)特定的數(shù)值時(shí)與加熱元件(8)之間產(chǎn)生熱接觸；以及 所述堆疊體在如果第二腔區(qū)域(62)內(nèi)的壓力(ρ62)與第一腔區(qū)域(61)內(nèi)的壓力(ρ61)之間的壓差(Λρ)小于一個(gè)特定的數(shù)值時(shí)，所述堆疊體由于所述堆疊體作用在薄膜上的自重而與所述加熱元件(8)全部或至少部分脫離熱耦合。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述第二腔區(qū)域(62)內(nèi)生成氣壓(ρ62)并且在所述第一腔區(qū)域(61)內(nèi)生成另一個(gè)氣壓(ρ61)，從而通過所述第二腔區(qū)域(62)內(nèi)的氣壓(ρ62)與所述第一腔區(qū)域(61)內(nèi)的所述另一個(gè)氣壓(ρ61)之間的壓差(ρ62-ρ61)，擠壓壓力是可變化地設(shè)定的，通過該擠壓壓力，在所述加熱元件(8)的方向上，將所述第一對(duì)接件(11 )、所述第二對(duì)接件(12 )、所述連接裝置(21)壓在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述密封裝置(4)設(shè)計(jì)為密封罩。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，制造所述密封罩時(shí)，首先將柔軟的材料涂覆在具有所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述第一和所述第二對(duì)接件之間的連接裝置(21)的裝置上，然后硬化所述柔軟的材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，制造所述密封罩時(shí)，首先將柔軟的材料涂覆在具有所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述第一和所述第二對(duì)接件之間的所述連接裝置(21)的裝置上，然后硬化所述柔軟的材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，硬化所述柔軟材料的以這樣的方式實(shí)現(xiàn)，從而使得采用以下方式中的至少一種方式來處理所述柔軟材料紫外線輻射處理、潮濕處理，熱處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述柔軟材料為硅膠(聚硅氧烷)或硅基漿料。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在制造所述結(jié)合體的過程中，在所述壓力腔(6)中不應(yīng)用硅膠。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在不應(yīng)用剛性的壓模的情況下將所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述第一和所述第二對(duì)接件之間的所述連接裝置(21)壓在一起。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中， 至少一個(gè)對(duì)接件(11)設(shè)計(jì)為金屬化的陶瓷載體(12a)，該陶瓷載體具有基面，通過陶瓷載體(12a)的面積最大的側(cè)面形成所述基面； 加熱元件(8)具有相對(duì)于所述基面的在O. 5J/ (K · cm2)至5J/ (K · cm2)之間的熱容。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，至少一個(gè)對(duì)接件(11)設(shè)計(jì)為金屬化的陶瓷載體(12a)，該陶瓷載體具有基面，通過陶瓷載體(12a)的面積最大的側(cè)面形成所述基面； 所述加熱元件(8)具有相對(duì)于所述基面的在5W/cm2至50W/cm2之間的熱功率。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中， 所述第一對(duì)接件(11)是金屬化的陶瓷載體，所述第二對(duì)接件(12)是半導(dǎo)體芯片(13);或者 所述第一對(duì)接件(II)是金屬板，所述第二對(duì)接件(12)是金屬化的陶瓷載體(12a)。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中， 所述氣壓(P62)根據(jù)隨時(shí)間改變的壓力曲線而改變，其中達(dá)到最高氣壓； 通過加熱元件(8)根據(jù)隨時(shí)間改變的溫度曲線加熱所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述連接裝置(21)，其中達(dá)到最大溫度； 達(dá)到最大壓力之前或之后或者達(dá)到最大壓力的同時(shí)達(dá)到最大溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中， 所述連接裝置(21)是焊料，加熱所述第一對(duì)接件(11)、所述第二對(duì)接件(12)、所述連接裝置(21)時(shí)，該焊料至少部分進(jìn)行合金化，從而在連接裝置(21)內(nèi)，形成多個(gè)橋接部位，這些橋接部位中的每個(gè)部位的至少90%的體積百分比由一個(gè)或多中間金屬相構(gòu)成并且這些橋接部位中的每個(gè)部位在第一對(duì)接件(11)和第二對(duì)接件(12)之間延伸； 最大溫度至少為210°C并且最高可達(dá)260°C ； 最大壓力至少為20bar并且最高可達(dá)80bar。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中， 所述連接裝置(21)是含銀的膏糊； 最大溫度最聞可達(dá)280°C或者最聞可達(dá)260°C ； 最大壓力為至少為80bar并且最高可達(dá)400bar。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述壓力室(6)具有小于或者等于IOOOml的容積,或者小于或者等于200ml。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述壓力室(6)在每一個(gè)側(cè)向方向上 具有一個(gè)寬度(B6)，該寬度最大比一個(gè)大的寬度(B3)大1cm，所述堆疊體(3)具有在該側(cè)向方向上的該大的寬度。
25.一種制造功率半導(dǎo)體模塊的方法，包括如下步驟 制造權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的結(jié)合體，其中所述第一對(duì)接件(11)是金屬化的陶瓷載體并且第二對(duì)接件(12)是半導(dǎo)體芯片，或者第一對(duì)接件(11)是金屬板并且第二對(duì)接件(12)是金屬化的陶瓷載體；并且 將結(jié)合體與薄膜的至少一個(gè)部分共同安裝到殼體(201)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造一種結(jié)合體和一種功率半導(dǎo)體模塊的方法，通過該方法，將至少兩個(gè)對(duì)接件(11、12)固定連接。為此提供了第一對(duì)接件和一個(gè)第二對(duì)接件(11、12)、連接裝置(21)、密封裝置(4)、具有壓力腔(6)的反應(yīng)器(7)、加熱元件(8)。第一和第二對(duì)接件(11、12)、連接裝置(21)設(shè)置到壓力腔(6)中使得連接裝置(21)位于第一對(duì)接件(11)和第二對(duì)接件(12)之間。然后，生成氣密區(qū)域(5)，在該氣密區(qū)域內(nèi)設(shè)置連接裝置(21)。在氣密區(qū)域(5)外產(chǎn)生壓力腔(6)內(nèi)的至少20bar的氣壓(p62)，該氣壓(p62)作用于氣密區(qū)域(5)并且將第一對(duì)接件(11)、第二對(duì)接件(12)以及連接裝置(21)壓在一起。使用加熱元件(8)將第一和第二對(duì)接件(11、12)、連接裝置(21)加熱至至少為210℃的預(yù)定的最大溫度并且然后進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)H01L21/50GK102956510SQ20121028766
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者賴因霍爾德·巴耶爾埃爾, 奧拉夫·霍爾費(fèi)爾德 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司