本發(fā)明涉及一種具有壓頭(pressingram)的裝置，該壓頭具有彈性緩沖元件并且旨在用于功率電子部件、特別是功率半導(dǎo)體模塊的連接配對件的材料結(jié)合連接、特別是壓力燒結(jié)連接。
背景技術(shù)：
：：de102007006706a1公開了一種電路布置結(jié)構(gòu)，該電路布置結(jié)構(gòu)具有基板；具有導(dǎo)電軌道，該導(dǎo)電軌道布置在所述基板的主表面上；具有至少一個(gè)半導(dǎo)體部件，所述至少一個(gè)半導(dǎo)體部件的第一主表面布置在第一導(dǎo)電軌道上；并且具有導(dǎo)電連接器件，該導(dǎo)電連接器件與半導(dǎo)體部件的第二主表面的至少一個(gè)接觸表面連接。連接器件在這里設(shè)計(jì)成復(fù)合膜結(jié)構(gòu)的形式，該復(fù)合膜結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)金屬膜組成，優(yōu)選由至少兩個(gè)金屬膜和布置在金屬膜之間的絕緣膜組成。de102005058794a1公開了一種裝置以及一種用于將多個(gè)芯片形式部件壓力燒結(jié)連接至基板的導(dǎo)電軌道的循環(huán)方法。為了這個(gè)目的，該裝置具有擠壓裝置、輸送帶和用于以保護(hù)膜覆蓋基板的另一裝置。這里的擠壓裝置適于循環(huán)操作，具有壓頭和可加熱的擠壓臺。輸送帶能夠?qū)毫ψ銐蚍€(wěn)定并且布置用以在擠壓臺上方直接運(yùn)行。保護(hù)膜布置在基板和壓頭之間，在基板上布置有部件。在循環(huán)方法的過程中，以保護(hù)膜覆蓋基板的上側(cè)面，并且接著啟動壓力燒結(jié)操作。除了燒結(jié)例如功率半導(dǎo)體部件的基本上平面的部件外，作為本領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)用于建立壓力燒結(jié)連接的擠壓裝置也能夠用于燒結(jié)平面表面的連接。傾斜的連接的燒結(jié)僅在有限的程度上是可能的。這導(dǎo)致了連接元件的幾何形狀是受限制的。如果存在多個(gè)連接配對件，那么這些配對件就必須用已知的燒結(jié)壓力機(jī)相繼地進(jìn)行燒結(jié)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供在引言中提到的類型的裝置，該裝置也適于任何期望的幾何形狀的連接，即甚至適于非平面的連接。根據(jù)本發(fā)明，通過具有本發(fā)明的特征的裝置和通過具有本發(fā)明的特征的這個(gè)裝置的用途來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。還描述了裝置的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的裝置被設(shè)計(jì)為具有壓頭，該壓頭具有彈性緩沖元件并且旨在用于功率電子部件的第一連接配對件與第二連接配對件的材料結(jié)合的擠壓燒結(jié)連接，其中壓頭的彈性緩沖元件由尺寸穩(wěn)定的框架(dimensionallystableframe)包圍，壓頭的緩沖元件和引導(dǎo)部分在尺寸穩(wěn)定的框架內(nèi)被引導(dǎo)進(jìn)行線性移動，使得尺寸穩(wěn)定的框架降低到第一連接配對件上，或降低到其中布置有第一連接配對件的工件載架上，并且跟著抵靠于第一連接配對件或工件載架之后，壓頭與彈性緩沖元件一起降低到第二連接配對件上，并且彈性緩沖元件施加將第一連接配對件和第二連接配對件連接所必需的壓力。如果在壓頭和框架之間設(shè)置懸掛裝置(suspensionarrangement)，則是優(yōu)選的?？蚣芎蛪侯^在這里一起降低。當(dāng)框架處于抵接狀態(tài)中時(shí)，那么壓頭能夠進(jìn)一步降低，其中框架借助于懸掛裝置被推到第二連接配對件或工件載架上。作為替換，壓頭可具有降低設(shè)備，該降低設(shè)備獨(dú)立于框架起作用。在這種情況下，在壓頭降低到第二連接配對件上之前，框架降低到第二連接配對件或工件載架上。原則上，在壓頭的非作用的休息狀態(tài)中，如果彈性緩沖元件的端表面相對于框架的支承在第一連接配對件上的支承端周界稍微地回縮，則是有利的。這里框架的支承端周界能夠具有平滑設(shè)計(jì)，并且限定平面的支承表面。引導(dǎo)柱元件(guide-columnelement)能夠遠(yuǎn)離框架突出并且穿過壓頭的引導(dǎo)孔以可移動引導(dǎo)的方式延伸。原則上，如果能夠?qū)侯^進(jìn)行加熱，則是優(yōu)選的。如果壓頭與配合壓頭元件(matingramelement)組合，則是本領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐并且是優(yōu)選的，配合壓頭元件可設(shè)計(jì)成工件載架的形式，在壓頭和配合壓頭元件之間布置有功率電子部件，特別是第一連接配對件和第二連接配對件。如果能夠?qū)ε浜蠅侯^元件進(jìn)行加熱，則可以是優(yōu)選的。如果壓頭和/或配合壓頭元件能夠經(jīng)受超聲能量，則可以是進(jìn)一步優(yōu)選的。如果緩沖元件由硅樹脂構(gòu)成并且具有在25與100之間、特別是在50與75之間的邵氏a(shorea)硬度，則是特別有利的。如果硅樹脂由金屬添加劑、特別是鐵或鐵化合物、特別是鐵氧化物穩(wěn)定，并且能夠因此在超過175℃、特別是超過210℃的溫度以及在10與40mpa之間的壓力下使用，則是進(jìn)一步優(yōu)選的。特別是，緩沖元件與框架元件組合的這個(gè)構(gòu)造使得壓力被準(zhǔn)流體靜力地(quasihydrostatically)引入，這是因?yàn)楣铇渲趬毫ο卤憩F(xiàn)出可與粘性流體相比的流動行為。這個(gè)在所有表面上的準(zhǔn)流體靜壓力分布導(dǎo)致建立起壓力燒結(jié)連接，并且不會對所包含的材料具有不利影響。優(yōu)選地在擠壓操作期間，非粘附的塑料膜，特別是ptfe膜布置在緩沖元件和功率電子部件之間，塑料膜具有在25μm與200μm之間、特別是在50μm與100μm之間的厚度。根據(jù)本發(fā)明，裝置的用途提供了至少一個(gè)基板與冷卻本體和/或至少一個(gè)功率半導(dǎo)體部件與基板和/或至少一個(gè)連接元件與基板或功率半導(dǎo)體部件和/或復(fù)合膜結(jié)構(gòu)與功率半導(dǎo)體部件和/或基板的材料結(jié)合連接、特別是壓力燒結(jié)連接。當(dāng)然，除非排除自身，否則根據(jù)本發(fā)明，在開關(guān)器件中以單數(shù)提到的特征也可以是以復(fù)數(shù)形式存在的。不言而喻，本發(fā)明的各種構(gòu)造能夠單獨(dú)地或以不相互排他的任何期望的組合來實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。特別是，上下文中指出和說明的特征不僅能夠在所指明的組合中使用，也能夠在其它組合中使用或獨(dú)自地使用，無論它們是否在裝置的框架或其用途的框架下被指明，而不會構(gòu)成與本發(fā)明的框架的背離點(diǎn)。附圖說明本發(fā)明的進(jìn)一步說明、有利細(xì)節(jié)和特征能夠從下面圖1至3中示意性圖示的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述或其部分收集到。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一構(gòu)造的三維圖示。圖2和3示出了在具有兩個(gè)不同功率電子部件的情況下根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二構(gòu)造的簡化圖示。具體實(shí)施方式圖1示出了裝置10的第一構(gòu)造的三維圖示，裝置10具有壓頭12和配合壓頭元件14。壓頭12能夠朝著配合壓頭元件14移動。這由箭頭16指示。壓頭12具有壓板18和引導(dǎo)部分20。引導(dǎo)部分20可一體連接到壓板18，或以形狀配合和/或力配合方式連接到壓板18。壓頭12還具有彈性緩沖元件22。緩沖元件22在這里具有與壓頭12的引導(dǎo)部分20相同的橫截面表面面積。彈性緩沖元件22由尺寸穩(wěn)定的框架24包圍，在該尺寸穩(wěn)定的框架24內(nèi)設(shè)置壓頭12的彈性緩沖元件22和引導(dǎo)部分20，以便被引導(dǎo)進(jìn)行線性移動。懸掛裝置26設(shè)置在壓頭12和包圍緩沖元件22的框架24之間。懸掛裝置26由螺旋壓縮彈簧形成，其設(shè)置成環(huán)繞引導(dǎo)柱元件30。引導(dǎo)柱元件30遠(yuǎn)離尺寸穩(wěn)定的框架24突出并且穿過引導(dǎo)孔32延伸，該引導(dǎo)孔32形成在壓頭12的壓板18內(nèi)。參照圖2或3，附圖標(biāo)記40表示功率電子部件，特別是功率半導(dǎo)體模塊的組成部分，功率半導(dǎo)體模塊具有基板42，例如dcb(直接敷銅)基板。電路結(jié)構(gòu)化金屬層50設(shè)置在基板42的一個(gè)上側(cè)面上。參照圖2或3，功率半導(dǎo)體部件44可設(shè)置在電路結(jié)構(gòu)化金屬層50上。功率半導(dǎo)體部件可以導(dǎo)電方式連接，例如，借助于根據(jù)圖3的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記52表示功率電子部件的連接元件，特別是功率半導(dǎo)體模塊40的連接元件。尺寸穩(wěn)定的框架24的支承端周界34可以形成有孔，連接元件52通過這些孔側(cè)向向外延伸。然而，另一優(yōu)選的選擇是，尺寸穩(wěn)定的框架24的支承端周界34具有平滑設(shè)計(jì)，即沒有孔，并且限定平面的支承表面。在這種最后提到的類型的設(shè)計(jì)的情況下，在這種情況下設(shè)計(jì)成工件載架形式的配合壓頭元件14與基板40的保持器56以及與框架元件58方便地組合，框架元件58設(shè)置成臨時(shí)固定基板42并且也限定平面的支承表面54。框架元件58在這里形成有用于連接元件52的孔60。保持器56設(shè)計(jì)有加熱通道64，使得能夠加熱所述保持器，以便因此在單個(gè)方法步驟中通過壓力燒結(jié)以導(dǎo)電方式將不同的連接配對件彼此連接起來，如上面通過示例所說明的那樣。圖2和3示出了在具有兩個(gè)不同功率電子部件的情況下根據(jù)本發(fā)明的裝置10的第二構(gòu)造的簡化圖示。這些圖示出了工件載架，或概括地說是配合壓頭元件14，在配合壓頭元件14的保持器56內(nèi)定位功率電子部件40，在這種情況下是功率半導(dǎo)體模塊的基板42。在遠(yuǎn)離工件載架指向的基板42的第二側(cè)面上，所述基板42具有結(jié)構(gòu)化金屬層50。結(jié)構(gòu)化金屬層50形成功率半導(dǎo)體模塊的導(dǎo)體軌道。功率半導(dǎo)體部件44布置在所述導(dǎo)體軌道上。基板42并且更準(zhǔn)確的是其導(dǎo)體軌道形成第一連接配對件，該第一連接配對件將連接到第二連接配對件——功率半導(dǎo)體部件44——借助于壓力燒結(jié)連接。為了這個(gè)目的，連接配對件具有可燒結(jié)的連接表面。另外，將在未燒結(jié)狀態(tài)下(未示出)的燒結(jié)金屬層布置在連接配對件之間或其連接表面之間。圖2還示出出了尺寸穩(wěn)定的框架24，該尺寸穩(wěn)定的框架24能夠降低到第一連接配對件上、在這種情況下是基板42，其中在這種情況下，基板上的壓力46比用于形成燒結(jié)連接的壓力48低幾個(gè)數(shù)量級，這由不同尺寸的表示壓力的箭頭圖示。塑料膜28、在這種情況下是ptfe膜，在這里與功率半導(dǎo)體部件44一起布置在基板42的表面上，塑料膜28沒有粘附到功率電子部件40并且具有約60μm的厚度。一旦框架24倚靠在基板42上，則壓頭12與緩沖元件22一起就能夠降低，并且能夠引入形成與第二連接配對件的壓力燒結(jié)連接所必需的壓力，并且在這個(gè)實(shí)施例中是約25mpa。同時(shí)，工件載架并且因此基板42和功率半導(dǎo)體部件44已經(jīng)被加熱到約210℃，這用于迅速建立壓力燒結(jié)連接。緩沖元件22在這里設(shè)計(jì)成具有約55的邵氏a硬度的硅樹脂緩沖的形式，硅樹脂緩沖通過添加鐵和鐵氧化物進(jìn)行穩(wěn)定?？蚣茉谶@里用于側(cè)向界定空間，在該空間中，硅樹脂緩沖在框架的所有表面上施加準(zhǔn)流體靜壓力。圖3示出了作為功率電子部件40的組成部分的具有導(dǎo)體軌道和功率半導(dǎo)體部件44的基板42。功率半導(dǎo)體部件44應(yīng)當(dāng)按照電路借助于作為本領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)62彼此連接，并且連接到導(dǎo)體軌道。裝置10的第二構(gòu)造在這里以使用階段圖示，在使用階段中，框架24已經(jīng)降低到基板42上，并且在下一步驟中，壓頭12與緩沖元件22一起將被降低。參照圖2，圖3中沒有示出在這里也是優(yōu)選的ptfe膜。原則上，如上面在圖2的情形中針對功率半導(dǎo)體部件44所述的那樣，出現(xiàn)復(fù)合膜結(jié)構(gòu)62與基板42或功率半導(dǎo)體部件44的連接。這里是另外的情況，以作為優(yōu)選的但是通常不是必需的方式，在包圍功率半導(dǎo)體部件44的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)62下面布置保護(hù)層。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12