CN119426845A 焊料材料、层结构及其形成方法、芯片封装及其形成方法、芯片布置及其形成方法 （英飞凌科技股份有限公司）

202011446834.72020.12.11一量的颗粒和第二量的颗粒的和是镍的总量或更少，其中第一量的颗粒在镍的总量的5at％和60at％之间，其中第二量的颗粒在镍的总量的有第二大小分布，其中第一量的颗粒的30％至70％具有根据第一大小分布最高数量的颗粒具并且其中第二量的颗粒的30％至70％具有根据第二大小分布最高数量的颗粒具有的颗粒大小2其中第二层还包括镍颗粒和另外的镍颗粒，所述另外的镍2.根据权利要求1所述的层结构，其中第二层的镍3.根据权利要求1所述的层结构，其中金属间化合物相形成在第二层的重量的约60%8.根据权利要求1所述的层结构，其中第一层的厚度和/或第三层的厚度在从约100nm15.根据权利要求10所述的芯片封装，其中第一层的厚度和/或第三层的厚度在从约317.根据权利要求16所述的芯片布置，其中在金属引线和接触焊盘之间的层包括镍颗4[0001]各种实施例一般地涉及焊料材料(soldermaterial)、涉及层结构、涉及芯片封夹子附接系统以至少与基于高铅含量的焊膏系的安装使用具有大约180℃的熔化温度的共晶(eutectic)PbSn焊料或者具有大约220℃的[0007]作为潜在技术方案的具有带有高银含量的填充物的粘合剂与具有高铅含量的焊的颗粒在镍的总量的5at％和60at％之间，其中第二量的颗粒在镍的总量的10at％和有的颗粒大小附近约5μm的范围中的颗粒大小，并且其中第二量的颗粒的30％至70％具有根据第二大小分布最高数量的颗粒具有的颗粒大小5意图的序列示出了根据各种实施例的焊料材料在焊[0016]图5A和图5B中的每个示出了根据各种实施例的焊料材料中的第一量的颗粒和第[0025]提供了用于设备的本公开的各个方面，并且提供了用于方法的本公开的各个方料材料的高镍含量可以通过镍颗粒的双峰(bimodal)分布来实现。双峰分布可以包括具有第二大小分布内的大小。具有相对小的大小的颗粒也可以称为小大小颗粒或称为小颗粒，6据第一大小分布最高数量的颗粒具有的颗粒大小附近约5μm的范围中的颗粒大小。换句话据第二大小分布最高数量的颗粒具有的颗粒大小附近约5μm的范围中的颗粒大小。换句话杠杆规则(leverrule)形成附加的首先熔化，并且允许在液化的焊料材料内均匀分布并且与待连接的金属(例如镍)表面接触，并且允许仅在大的镍颗粒中包括的一部分镍已经熔化之后达到形成金属间化合物相(并且因此焊料材料的硬化)可能所需的液化的焊料材[0038]在各种实施例中，焊料材料和使用焊料材料形成的连接可以满足以上请求的要7[0041]在各种实施例中，焊料材料可以用于将芯片封装附接到印刷电路板(PCB)或诸如例的焊料材料安装到导电衬底(其可以具电结构上提供专用金属化。芯片接触表面可以例如包括管芯正面和/或背面上的一个或多个层或由管芯正面和/或背面上的一个或多个层组成。导电衬底上的金属化可以是例如引以例如包括作为连接配对物之一的铜(Cu)和作为连接配对物中的另一个的锡(Sn)或由作为连接配对物之一的铜(Cu)和作为连接配对物中的另一个的锡(Sn)组成。镀可以包括镍点的配置可以包括在焊料材料中包括上述量的的镍和/或锡，特别是分别作为小颗粒和大接近热力学平衡。因此，可以减少在随后的热处理期间(例如在可靠性测试期间或在应用中)的进一步合金化，并且可以增加机械稳定性。这可以导致关于整体设计的更高的灵活8[0052]将根据各种实施例的焊料材料用于将芯片附接到衬底，由于高温金属间化合物[0054]图1A至图1C中的每个示出了根据各种实施例的焊料材料100的图示，图1D示出了作为示意图的序列的根据各种实施例的焊料材料100在焊接过程期间如何被转变，导致随种实施例的焊料材料中的第一量的颗粒和第二量的颗粒颗粒104_1和第二量的颗粒104_2可以分布在焊料基材料1其中第二量的颗粒104_2可以在镍的总量的10at％和95at％之间，例如在10at％和75at%[0060]第二量的颗粒104_2的大小的下限可设置为约30μm。这可以确保，取决于所期望也被溶解(dissolve)的大小。第二量的颗粒104_1的最大大小可以由要被布置在要通过焊料材料100连接的两个金属表面之间的接合线的厚度来确定，其中接合线可以设置两个金属表面之间的分离。第二量的颗粒104_2中的每个的最大大小可以小于正常接合线的厚度[0061]图5A和图5B中的每个示出了根据各种实施例的焊料材料100中的第一量的颗粒二量的颗粒104_2贡献的绝对或相对量的at％可能难以从该定性可视化估计，因为较大颗9粒104_2中的每个的体积(以及因此的原子数量)比较小颗粒104_1中的每个的体积(以及因第二量的颗粒104_2来贡献。在各种实施例中，除了第一量的颗粒104_1和第二量的颗粒[0064]第一量的颗粒104_1可以具有在约5μm和约15μm之间的大小。第二量的颗粒104_2可以具有在约30μm和约50μm之间的大小。第二量的颗粒104_2的大小分布可以是从第一量104_E(参见图1C)。大颗粒104_2的宽颗粒大小分布可以例如通过利用随后的筛选3的颗粒可以具有在从多于约20μm到少于约30μm的范围内的大小。图1B中示出了相应的实30％至70％可以具有根据第三大小分布最高数量的颗粒具有的颗粒大小附近约5μm的范围[0069]在各种实施例中，焊料材料100的镍量可以在从大约35at％至大约90at％的范围如被配置为其中分布有第一量的颗粒104_1和第二量的颗粒104_2(以及可选地，第三量的颗粒104_3和/或另外的颗粒104_E)的焊料基材料成的焊料材料可以例如被形成为压实的(compacted)焊料粉末或的颗粒104_1和第二量的颗粒104_2可以分布在焊料基材料102中。中间视图示出了焊接过溶解的第一量的颗粒104_1d和第二量的颗粒104_2的溶解部分104_2d一起形成转化的基材[0074]转化过程以及(第二)层101和转化的基材料102c的成分和性质在本文别处描述，但一些特征将参考图9简要描述，其中(第二)层形成具有高熔点的互连结构。该互连结构可以例转化的焊料材料100和空隙996可以一起形成转化的基材料102c或作为转化的基材料102c[0077]嵌入在转化的基材料102c中的第二量的颗粒104_2中的每个的至少一部分仍可以[0078]图2A至图2J、图3A和图3B中的每个示出了根据各种实施例的层结构200的示意性知的其他半导体材料的半导体芯片。芯片220的厚度可以在从约20μm至约3电衬底224、222(例如引线框)和/或用于形成于衬底224上[0083]下表示出了什么种类的金属化可以分别适合作为第一层222或第二层222(分别以[0087]第二层101可以从焊料材料100形成。为了在焊接过程之前的焊料材料100和通过[0088]第一层222和/或第三层222可以包括以下组中至少一个、由或基本上由以下组中第二层101连接的元件或器件的部分或固定到[0092]包括这样的元件或器件的层结构200的示例性实施例在图2A至图2H、图3A和图3B[0095]芯片金属化220F、220B中的一个或两个的厚度可以是至少200nm，例如在从约[0097]第二互连可以由可以是芯片220的包含镍的正面金属化220F的第一层222中的另一个、连接到第一层222的第二层101中的另一个以及第三层222中的另一个形成，第三层形成的包含镍的镀层222。图2B的实施例可以与图2A的实施例不同，其不同之处基本上在有形成在其正面上的第一层222、以其正面附接到导电层224的背面的陶瓷层232以及附接形成在其正面上的第一层222、以其正面附接到导电层224的背面的陶瓷层232以及附接到[0106]图3A和图3B中分别示出的层结构200的实施例可以与图2C的层结构200相似或相[0108]在图3A中示出了其示例性实施例的各种实施例中，第二层101可由金属间化合物量的颗粒104_2也基本上或完全熔化以形成金属间化合物[0109]在图3B中示出了其示例性实施例的各种实施例中，第二层101可以包括具有大于第一层222的厚度和/或大于第三层222的厚度的大小的镍颗粒104_2。镍颗粒104_2可以是焊料材料100中原始包含的所述量的第二颗粒104_2的残余物，即所述量的较大颗粒104_2[0110]如果颗粒具有与第一量的颗粒104_1的大小和/或与第二量的颗粒104_2的大小不[0112]在各种实施例中，金属间化合物相可以形成在第二层101的重量的约80％和约第三层222中的至少一个的包封(encapsulat[0119]包封440可以包括本领域已知的包封材料或由其组成，并且可以通过已知的过程[0120]在图4B中所示的示例性实施例中，图2J的层结构200被用作芯片封装400的基片封装400与图4B的芯片封装400之间的差异可以是图4A的导电衬底224可能不适合作为有布置在与芯片220相对的其底侧上的(另外的)[0123]芯片布置1000可以包括根据各种实施例的芯片封装400，例如如图4A和图4B中所[0125]芯片布置1000还可以包括印刷电路板1100，其可以包括基材料1110(其可以是电层101可以由焊料材料100来形成。层101可以根据各种实施例通过上文和下文描述的焊接厚度和/或大于接触焊盘1112的厚度的大小的镍颗粒104[0130]在各种实施例中，镀层222可以包括材料的组的材料中的至少一个或由材料的组[0133]该方法可以包括在包括镍或镍合金的第一层和包括镍或镍合金的第三层之间布叠，可以在回流或箱式炉中以被调整到所提及的材料和厚度的具体温度曲线加热该堆叠。[0141]该方法可以包括在包括镍或镍合金的第一层和包括镍或镍合金的第三层之间布[0146]该方法可以包括在芯片封装的至少一个金属引线和印刷电路板的接触焊盘之间的颗粒在镍的总量的5at％和60at％之间(优选地在25at％和60at％之间)，其中第二量的粒的颗粒具有在从约1μm至约20μm的范围内的大小，并且其中第二量的颗粒的颗粒具有在[0152]在示例5中，示例1至4中任一项的主题可以可选地包括颗粒是球形的或基本上是[0154]在示例7中，示例1至6中的任一项的主题可以可选地包括焊料材料的镍量在从约[0167]示例20是一种形成层结构的方法，该方法包括将根据示例1至11中的任一项的焊以及在第一层与第三层之间的第二层，其中第二层由镍和锡组成或基本上由镍层包括具有大于金属引线的厚度和/或大于接触焊盘的厚度的[0185]在示例38中，示例36或37的主题可以可选地包括至少一个金属引线和/或至少一示例1至11中的任一项的焊料材料的层，其中第一层和第三层分别包括材料的组中的材料[0189]在示例42中，示例40的主题可以可选地进一步包括将第一层和/或第三层形成为这些材料中的任何材料的合金的组中的至少[0191]示例44是一种形成芯片布置的方法。方法可以包括将根据示例1至11中的任一项颗粒大小周围约5μm的范围内的颗粒大小，并且其中第二量的颗粒的30％至70％(可选地40％至60％)具有在根据第二大小分布的最高数量的颗粒具有的颗粒大小周围约5μm的范m至约20μm的范围内的大小，并且第二量的颗粒的颗粒具有在从约30μm至约50μm的范围内[0197]在示例51中，示例47至50中任一项的主题可以可选地包的颗粒的30％至70％(可选地40％至60％)具有在根据第三大小分布的最高数量的颗粒具含落入权利要求书的等同物的含义和范围内的所