关键词 |
SiC碳化硅烧结银膏 |
面向地区 |
全国 |
粘合材料类型 |
金属类 |
纳米烧结银做为SiC芯片封装的互连层研究总结
IGBT功率器件被广泛用于新能源电车、车载逆变器上，做主要的控制元器件，而以SiC为代表的第三代半导体材料所制成的功率器件能够承受500℃左右甚至更高的温度，比Si小近千倍的导通电阻，多20倍左右的开关频率等性。
由于现有封装技术的限制，特别是芯片与基板的互连技术，例如银浆、聚合物材料，软钎焊等互连技术由于焊料合金的低熔点、环氧树脂的低温分解等原因，使其不能在高温环境下可靠工作，导致限制电力电子系统性能和可靠性的瓶颈从半导体芯片转移到了封装技术上来。
纳米烧结银互连层的工艺改进
善仁新材研究院比较了加压微米烧结银和无外加压力纳米烧结银，通过实验发现纳米尺度下的银具有比微米尺度下更高的烧结驱动力，避免了压力烧结条件下对芯片和基板中造成缺陷和裂纹等现象，并发现了烧结温度和烧结压强的增加会降低烧结银的孔隙大小，AS9375无压烧结银的纳米银互连层的结合强度可达45MPa。
另外，善仁新材研究院发现：较大面积的互连会导致较差的互连质量，其原因是增加的互连面积阻止了有机成分被燃尽，会导致更高的的孔隙率，针对这种现象，善仁新材提出了两个解决方案：
其一为改变芯片尺寸，好控制在5×5 mm2以内；其二是在烧结银中添加“特殊物质”。善仁新材公司通过控制烧结温度、温升速度、烧结时间研究出一种烧结方法，在针对10×10mm2的大面积连接时，既降低了烧结温度，又将烧结后的剪切强度提升至50MPa左右。
善仁新材另外发现在烧结工艺中引入超声振动能够提高烧结银尺寸和密度，并发现其在处理烧结不充分的边缘地方，能减小过度区，提高纳米烧结银互连层的连接强度；通过引用脉冲电流影响烧结工艺，能够在3分钟的快速烧结中，得到剪切强度为30-35MPa的工艺方法。
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