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公開番号2025156556
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2025132497,2023119256
出願日2025-08-07,2023-07-21
発明の名称圧縮性フィルムを介して焼結力を加えるための装置
出願人エーエスエムピーティー・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド
代理人個人,個人
主分類H01L 21/52 20060101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】基板の上に電子デバイスを、電子デバイスの上に金属シートを同時に焼結するための焼結装置を提供する。
【解決手段】焼結装置は、焼結ツールと、金属シートおよび電子デバイスの上に位置決め可能な圧縮性フィルムとを備えている。圧縮性フィルムの厚さは金属シートの高さより大きい。圧縮性フィルムは、焼結ツールが焼結プロセス中に圧縮性フィルムの上に焼結力を加える場合に、金属シートおよび電子デバイスの形状に適合して、金属シートおよび電子デバイスの少なくとも一部を同時に覆うようになっている。
【選択図】図4D
特許請求の範囲【請求項１】
基板の上に電子デバイスを、前記電子デバイスの上に金属シートを同時に焼結するための焼結装置であって、
焼結ツールと、
前記金属シートおよび前記電子デバイスの上に位置決め可能な圧縮性フィルムと、を備え、
前記圧縮性フィルムの厚さは前記金属シートの高さより大きく、前記圧縮性フィルムは、前記焼結ツールが焼結プロセス中に前記圧縮性フィルムの上に焼結力を加える場合に、前記金属シートおよび前記電子デバイスの形状に適合して、前記金属シートの露出領域および前記電子デバイスの露出領域の少なくとも一部を同時に覆うようになっており、
前記圧縮性フィルムの体積は、前記焼結力が前記圧縮性フィルムの上に加えられる場合に変化し、異なる高さに位置する前記金属シートおよび前記電子デバイスの前記露出領域に均一な焼結圧力分布を加えるように構成されている、焼結装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記焼結装置は、少なくとも１つの基板を焼結中に支持可能なキャリアを受けるようになっており、前記キャリアは、前記焼結プロセスを行う前に前記金属シートおよび前記電子デバイスを覆うために一片の前記圧縮性フィルムとフィットするように構成されている、請求項１に記載の焼結装置。
【請求項３】
前記キャリアによって支持される前記金属シートおよび前記電子デバイスの上に前記一片の圧縮フィルムを置くための圧縮性フィルム投入ステーションをさらに備えた、請求項２に記載の焼結装置。
【請求項４】
前記キャリアは複数のポケットを有し、各ポケットはそれぞれの基板を保持するように構成され、前記キャリアはさらに貫通孔を有し、底部焼結ツールは、前記基板を支持するために、前記貫通孔を通じて挿入可能であることができる、請求項２に記載の焼結装置。
【請求項５】
前記圧縮性フィルムの前記厚さは、前記焼結プロセス中に前記金属シートおよび前記電子デバイスの露出された領域全体をさらに覆うのに十分である、請求項１に記載の焼結装置。
【請求項６】
前記圧縮性
フィルム
は、前記焼結ツールが前記焼結プロセス中に前記圧縮性
フィルム
上に焼結力を加えている場合に、前記焼結ツールの底部表面および側壁の一部に適合して覆うようになっている、請求項１に記載の焼結装置。
【請求項７】
前記圧縮性フィルムは、所定の伸張比で拡張された高繊維状構造膜を備えている、請求項１に記載の焼結装置。
【請求項８】
前記圧縮性フィルムは拡張ＰＴＦＥを備えている、請求項１に記載の焼結装置。
【請求項９】
前記拡張ＰＴＦＥは、０．５ｇ／ｃｍ
３
～０．９ｇ／ｃｍ
３
の密度、および５０％～９０％の圧縮率を有する、請求項８に記載の焼結装置。
【請求項１０】
前記拡張ＰＴＦＥはさらに、０．１ｇ／ｃｍ
３
～１．９ｇ／ｃｍ
３
の比重、２５％～９６の間隙率を有する、請求項９に記載の焼結装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイパワーエレクトロニクスデバイスを含む焼結されたパッケージの製造中などの、電子デバイスの焼結に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
焼結は、液状化点に溶融することなく、熱および／または圧力によって材料の固体塊を圧縮および形成するプロセスである。材料中の原子は、粒子の境界にわたって拡散して、粒子を共に溶解し、１つの固体片を作り出す。焼結は、焼結材料が高温用途においてはんだの代わりになる場合に、ハイパワーエレクトロニクスデバイス内に半導体ダイを取り付けるために一般的に利用される。
【０００３】
積み重ねられた電力構造用の現在の焼結システムおよび解決法は、２ステップ焼結プロセスを必要とする。第１のステップ中、電力半導体ダイは基板の上に焼結される。第２のステップ中、薄い金属シートはその後、電力半導体ダイの上に焼結される。金属シートは、銅、銀、金、ニッケルまたは他の金属で作られた箔の形であってもよく、または合金を含んでいてもよい。金属シートはまた、銅箔の上にめっきされた銀層などのめっき層を含んでいてもよい。このような薄い金属シートの例は、いわゆるダイトップシステム（「ＤＴＳ」）である。金属シートは、高い歩留まりでの銅ワイヤ結合を可能にするためにダイ保護を行い、半導体ダイの上のその組立を単純化するために、予め塗布された焼結ペーストおよび接着剤を含んでいてもよい。
【０００４】
図１は、複数の半導体チップまたはダイ１０２および金属シート１０４が上に取り付けられた基板１００の平面図である。基板１００は、直接結合銅（ＤＢＣ）セラミック基板であってもよい。普通は、焼結される単一のＤＢＣ基板１００の上に取り付けられた複数の半導体ダイ１０２があり、様々な半導体ダイ１０２の間に高さ変化があってもよい。
【０００５】
図２Ａは、焼結ツール１１０および半導体ダイ１０２を分離させる非圧縮性フィルム１０８を使用した従来技術の焼結アプローチの側面図である。非圧縮性フィルム１０８は、圧縮均一性を改善するために、クッションとして使用される。このような非圧縮性フィルム１０８は、変形させるために力が加えられる場合に一定のままである体積を有する。このように、その材料は普通、非圧縮性フィルム１０８の体積保存状態を確立するために、変形力によって横に押される。半導体ダイ１０２は、基板１００上の焼結ペースト１０６の層の上に置かれている。固化した焼結ペースト１０６は、焼結後に、半導体ダイ１０２を基板１００に接着させる。
【０００６】
図２Ｂは、非圧縮性フィルム１０８を介して半導体ダイ１０２上に加えられている焼結力１１２を示している。半導体ダイ１０２が焼結ペースト１０６および基板１００の上に結合された後に、焼結ツール１１０および非圧縮性フィルム１０８は、半導体ダイ１０２から離れるように移動される。
【０００７】
その後、図２Ｃは、焼結ツール１１０および非圧縮性フィルム１０８が半導体ダイ１０２から離れるように移動された後に、基板１００に結合された半導体ダイ１０２の上部に置かれた金属シート１０４を示している。焼結ペースト１０６の層は、金属シート１０４を半導体ダイ１０２に結合させるために、金属シート１０４と半導体ダイ１０２の間に存在している。
【０００８】
図２Ｄは、非圧縮性フィルム１０８を介して、今回は金属シート１０４の上に焼結力１１２を加える焼結ツール１１０を示している。焼結ペースト１０６が硬化した後に、金属シート１０４は、半導体ダイ１０２の上に上手く結合される。
【０００９】
焼結力１１２を伝達するために、通常の非圧縮性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルムなどの非圧縮性フィルム１０８に頼る、現在の２ステップ焼結プロセスにはいくつかの欠点がある。まず、ダイトップメタライゼーションは、第１の焼結ステップ中に半導体ダイトップと直接接触するＰＴＦＥフィルムによって汚染され、金属シートを焼結するためには、半導体ダイトップメタライゼーションを洗浄または再活性化させるための専用の洗浄プロセスが必要である。これは、組立時間を長くし、動作費用および複雑性を増大させる。
【００１０】
さらに、ＰＴＦＥフィルムなどの非圧縮性フィルムの典型的な厚さは０．０５ｍｍである。０．０５ｍｍの厚さを有するＰＴＦＥフィルムは、典型的には最大約０．０１ｍｍの高さ変化をカバーすることしかできないので、この厚さは普通、半導体ダイ１０２または金属シート１０４の高さ変化をカバーするのに十分ではない。もう一方で、半導体ダイ１０２または金属シート１０４の実際の変化は、０．０５ｍｍであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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