AMB通用技術(shù)問題—翹曲及其解決方案

問題描述

AMB陶瓷覆銅基板是一個復(fù)合結(jié)構(gòu)：銅箔/焊料/陶瓷/焊料/銅箔，不同材料之間的CTE、楊氏模量、導(dǎo)熱性能也存在差異。

在IGBT/SiC功率模塊的封裝制程中，尤其芯片燒結(jié)、散熱器焊接或塑封，同時有熱參數(shù)、壓力參數(shù)及其他材料CTE的條件影響, 會導(dǎo)致AMB覆銅陶瓷基板產(chǎn)生翹曲，進(jìn)而產(chǎn)生一些通用問題，例如焊接空洞、塑封分層，嚴(yán)重情況下甚至產(chǎn)生陶瓷開裂等問題。

AMB通用技術(shù)問題-翹曲

翹曲機(jī)理?

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的翹曲機(jī)理：不同材料屬性各異，其模量、強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)差異很大，復(fù)合之后會存在明顯的各向異性。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的翹曲變形主要是由燒結(jié)反應(yīng)過程中的殘余應(yīng)力引起，而殘余應(yīng)力又是由組分材料的熱膨脹不匹配、多層結(jié)構(gòu)線性收縮不一致引起的。

AMB翹曲示意圖

AMB翹曲T0狀態(tài)主要受三大因素影響——線路排布、材料組合、AMB單片尺寸。在客戶端焊接、燒結(jié)及塑封制程中，圖形面與非圖形面的銅材不論是體積還是Layout上必然存在差異，導(dǎo)致在受熱過程中釋放差異性應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致AMB翹曲。

威斯派爾解決方案?

1.圖形設(shè)計優(yōu)化或者反饋

2.燒結(jié)工藝保證（燒結(jié)工藝參數(shù)、特制燒結(jié)治具等）；成品翹曲度保證（樣品初制承諾0.65%，具體以客戶圖紙為準(zhǔn)）

3.Winspower實驗室實驗模擬（以客戶溫度曲線為基礎(chǔ)，平臺模擬翹曲）

威斯派爾實驗室目前擁有由研發(fā)團(tuán)隊搭建的測試平臺，參考客戶端封裝的工藝參數(shù)，可以模擬分析AMB的翹曲形態(tài)及翹曲數(shù)據(jù)，將內(nèi)部的測試數(shù)據(jù)與客戶端測試數(shù)據(jù)相結(jié)合后，技術(shù)團(tuán)隊分享最優(yōu)的解決方案：銅減薄、調(diào)整銅面積、調(diào)整材料組合、Dimpling設(shè)計等，并快速提供樣品給客戶。

撰文：Stefan

來源 :威斯派爾

審核編輯：劉清