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燒結銀原理、燒結銀膏工藝流程和銀燒結應用

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燒結銀原理、燒結銀膏工藝流程和銀燒結應用

燒結銀主要應用在功率器件或者電力電子,特別是在新能源汽車(chē)和工業(yè)這塊應用。

一 燒結銀的原理

燒結銀燒結有兩個(gè)關(guān)鍵因素:*,表面自由能驅動(dòng)。第二,固體表面擴散。即使是固體,也會(huì )進(jìn)行一些擴散,當兩個(gè)金屬長(cháng)時(shí)間合在一起的時(shí)候,一定溫度下,擴散會(huì )結合在一起的,但時(shí)間要足夠長(cháng)。燒結銀,就是納米銀顆粒在一定溫度和壓力燒結情況下,能讓銀顆粒進(jìn)行固體之間的擴散,zui后就形成這樣一個(gè)微觀(guān)的多孔狀的結構,因為我們用了燒結銀的結構,所以現在主流的碳化硅模塊的應用都和我們有相關(guān)的銀燒結項目。

二 燒結銀的工藝

要談到解決方案,其實(shí)就談到了工藝。接下來(lái)給各位看一下我們燒結銀所對應的工藝。善仁新材的燒結銀有膏狀、點(diǎn)涂、印刷、膜狀的,我們這邊工藝有很多種工藝匹配,對應不同的產(chǎn)品。比如燒結銀膜的工藝,只需要一臺貼片機加壓力設備就可以完成了。在晶圓級的連接上我們有相關(guān)解決方案,如果貴公司既有晶圓的生產(chǎn)又有封裝的制造,晶圓也直接把燒結銀膜貼上去,后面做封裝簡(jiǎn)單很多,效率也高很多,問(wèn)題也少很多。我們有這么多不同的產(chǎn)品,當你做到一定工藝以后zui后表現出來(lái)的結果都是一致的。

三 燒結銀的應用

善仁新材針對電力電子功率模塊的燒結銀分為三部分。*,加壓燒結銀AS9385系列。這個(gè)行業(yè)用的燒結銀現在都是印刷膏狀的,我們公司除了印刷膏狀的,還有點(diǎn)涂膏類(lèi)型的燒結銀,應用點(diǎn)主要就是不平整的平面燒結需求,用印刷工藝必須用到***印刷,這樣就增加了印刷難度和工藝難度,但是如果點(diǎn)涂就可以很好解決問(wèn)題。第二,GVF燒結銀膜。燒結銀膜zui好應用在小批量生產(chǎn)時(shí)候容易獲得穩定產(chǎn)品質(zhì)量的方案,現在很多與我們合作的客戶(hù)剛開(kāi)始先用燒結銀膜工藝的,燒結銀膜工藝成功量產(chǎn)后,再看是否選擇其他方案。第三個(gè)就是TDS預燒結銀焊片GVF9800,此類(lèi)產(chǎn)品可以提高功率器件的通流能力和功率循環(huán)能力。還有一些應用在低壓狀態(tài)下的解決方案,比如像混合燒結、導電膠等,還有無(wú)壓燒結銀的解決方案都可以提供。

燒結產(chǎn)品在不同碳化硅模塊等級里面的不同應用。我們把不同等級分為四大塊,*,芯片頂部的連接。第二,芯片的連接。第三芯片和基板的連接。第四,模塊和散熱器的連接。第五,晶圓級的連接。

1頂部連接-DTS(die top system)預燒結銀焊片

頂部連接這塊大部分材料和我們剛才說(shuō)的燒結銀的銀膏、銀膜、混合燒結這些都是可以用的,但是傳統的工藝在在做芯片頂部連接時(shí)總會(huì )遇到一些局限。針對這些問(wèn)題善仁新材專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出了一款DTS預燒結銀焊片,根據芯片尺寸把焊片切割好了以后,貼到芯片頂部,后面的工藝就會(huì )非常容易實(shí)現,吸嘴把預成型的燒結銀焊片吸起來(lái),貼到芯片頂部,在一定溫度下進(jìn)行壓力燒結,就可以很好地解決碳化硅用現有工藝的大規模生產(chǎn)問(wèn)題。

2芯片和基板的連接

我們所對應的解決方案,*,燒結銀膏,包括點(diǎn)涂、印刷、噴印的,還有各種等級的銀膜。在芯片和基板燒結的工藝當中,首先就是銀膜工藝,如果以前沒(méi)有做過(guò)燒結銀的模塊封裝,可能剛開(kāi)始想試試燒結銀的模塊,推薦采用燒結銀膜的工藝,因為這個(gè)工藝zui簡(jiǎn)單,而且工藝窗口也zui寬泛,大家操控起來(lái)比較容易。燒結銀膏既有印刷的又有點(diǎn)涂的,也有干法工藝和濕法工藝。干法工藝先做一次烘干,做完烘干以后再把芯片貼上去再做壓力燒結。這個(gè)工藝,對印刷的工藝要求很高,同時(shí)設備投資很貴。還有一種工藝就是濕法工藝,芯片印刷完或點(diǎn)涂完以后先做貼片,這樣印刷或者點(diǎn)涂的不良可以很好地避免。

很多廠(chǎng)家在量產(chǎn)功率模塊的時(shí)候,工藝穩定性欠缺。SHAREX針對現在遇到的用膜的問(wèn)題,把燒結銀膜GVF9500直接切割成芯片的尺寸,使用燒結銀膜的效率會(huì )更高,因為不需要再做切膜工藝,膜的覆蓋也會(huì )更均勻**定。

為了控制芯片和基板之間的間距,善仁新材的燒結銀做了特殊處理,燒結銀總歸會(huì )熔化后變成液態(tài),芯片有時(shí)候會(huì )出現下沉和偏移的問(wèn)題,打線(xiàn)工藝的時(shí)候有把芯片打碎的風(fēng)險。如果用了預燒結銀膜,芯片就能和基板控制的焊接非常穩定,打線(xiàn)不良率大幅度降低。善仁新材能把BLT在100微米的厚度控制在10微米以?xún)?。燒結銀膜AS9500具有以下特點(diǎn):可以進(jìn)行熱帖合工藝;完美控制BLT;貼合后無(wú)溢出等特點(diǎn);可以用于Die top attach;Spacer attach;LF attach等應用;

3 模塊的連接

善仁新材可以提供主要是燒結銀膏、燒結銀膜、預成型焊片。這個(gè)工藝推薦使用燒結銀膏,要用厚一點(diǎn)的燒結銀膏才能解決連接問(wèn)題??梢杂脻穹Y或者干法燒結的工藝,主要取決于模塊和散熱器的連接是一個(gè)平面還是一個(gè)非平面,如果一個(gè)平面用印刷就可以解決,如果不是一個(gè)平面建議用點(diǎn)涂的方式做,可以大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量。

善仁新材的燒結銀可以進(jìn)行大面積的燒結,50*50mm面積用濕法燒結都沒(méi)有問(wèn)題。進(jìn)行-40度到175度冷熱沖擊循環(huán),基本上看不到任何開(kāi)裂的表現。

4 模塊和散熱器的連接

散熱器主要材質(zhì)為鋁或者銅,推薦使用AS9356燒結銀和GVF9500燒結銀膜

5 晶圓級的連接

推薦使用GVF9500燒結銀膜

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