燒結(jié)銀原理、銀燒結(jié)工藝流程和燒結(jié)銀膏應(yīng)用

燒結(jié)銀原理、銀燒結(jié)工藝流程和燒結(jié)銀膏應(yīng)用

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

一 燒結(jié)銀的原理

燒結(jié)銀燒結(jié)有兩個關(guān)鍵因素：第一，表面自由能驅(qū)動。第二，固體表面擴(kuò)散。即使是固體，也會進(jìn)行一些擴(kuò)散，當(dāng)兩個金屬長時間合在一起的時候，一定溫度下，擴(kuò)散會結(jié)合在一起的，但時間要足夠長。燒結(jié)銀，就是納米銀顆粒在一定溫度和壓力燒結(jié)情況下，能讓銀顆粒進(jìn)行固體之間的擴(kuò)散，最后就形成這樣一個微觀的多孔狀的結(jié)構(gòu)，因為我們用了燒結(jié)銀的結(jié)構(gòu)，所以現(xiàn)在主流的碳化硅模塊的應(yīng)用都和我們有相關(guān)的銀燒結(jié)項目。

二 燒結(jié)銀的工藝

要談到解決方案，其實就談到了工藝。接下來給各位看一下我們燒結(jié)銀所對應(yīng)的工藝。善仁新材的燒結(jié)銀有膏狀、點涂、印刷、膜狀的，我們這邊工藝有很多種工藝匹配，對應(yīng)不同的產(chǎn)品。比如燒結(jié)銀膜的工藝，只需要一臺貼片機(jī)加壓力設(shè)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(jié)銀膜貼上去，后面做封裝簡單很多，效率也高很多，問題也少很多。我們有這么多不同的產(chǎn)品，當(dāng)你做到一定工藝以后最后表現(xiàn)出來的結(jié)果都是一致的。

三 燒結(jié)銀的應(yīng)用

善仁新材針對電力電子功率模塊的燒結(jié)銀分為三部分。第一，加壓燒結(jié)銀AS9385系列。這個行業(yè)用的燒結(jié)銀現(xiàn)在都是印刷膏狀的，我們公司除了印刷膏狀的，還有點涂膏類型的燒結(jié)銀，應(yīng)用點主要就是不平整的平面燒結(jié)需求，用印刷工藝必須用到3D印刷，這樣就增加了印刷難度和工藝難度，但是如果點涂就可以很好解決問題。第二，GVF燒結(jié)銀膜。燒結(jié)銀膜最好應(yīng)用在小批量生產(chǎn)時候容易獲得穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的方案，現(xiàn)在很多與我們合作的客戶剛開始先用燒結(jié)銀膜工藝的，燒結(jié)銀膜工藝成功量產(chǎn)后，再看是否選擇其他方案。第三個就是TDS預(yù)燒結(jié)銀焊片GVF9800，此類產(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(yīng)用在低壓狀態(tài)下的解決方案，比如像混合燒結(jié)、導(dǎo)電膠等，還有無壓燒結(jié)銀的解決方案都可以提供。

燒結(jié)產(chǎn)品在不同碳化硅模塊等級里面的不同應(yīng)用。我們把不同等級分為四大塊，第一，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(yù)燒結(jié)銀焊片

頂部連接這塊大部分材料和我們剛才說的燒結(jié)銀的銀膏、銀膜、混合燒結(jié)這些都是可以用的，但是傳統(tǒng)的工藝在在做芯片頂部連接時總會遇到一些局限。針對這些問題善仁新材專門開發(fā)出了一款DTS預(yù)燒結(jié)銀焊片，根據(jù)芯片尺寸把焊片切割好了以后，貼到芯片頂部，后面的工藝就會非常容易實現(xiàn)，吸嘴把預(yù)成型的燒結(jié)銀焊片吸起來，貼到芯片頂部，在一定溫度下進(jìn)行壓力燒結(jié)，就可以很好地解決碳化硅用現(xiàn)有工藝的大規(guī)模生產(chǎn)問題。

2芯片和基板的連接

我們所對應(yīng)的解決方案，第一，燒結(jié)銀膏，包括點涂、印刷、噴印的，還有各種等級的銀膜。在芯片和基板燒結(jié)的工藝當(dāng)中，首先就是銀膜工藝，如果以前沒有做過燒結(jié)銀的模塊封裝，可能剛開始想試試燒結(jié)銀的模塊，推薦采用燒結(jié)銀膜的工藝，因為這個工藝最簡單，而且工藝窗口也最寬泛，大家操控起來比較容易。燒結(jié)銀膏既有印刷的又有點涂的，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(jié)。這個工藝，對印刷的工藝要求很高，同時設(shè)備投資很貴。還有一種工藝就是濕法工藝，芯片印刷完或點涂完以后先做貼片，這樣印刷或者點涂的不良可以很好地避免。

很多廠家在量產(chǎn)功率模塊的時候，工藝穩(wěn)定性欠缺。SHAREX針對現(xiàn)在遇到的用膜的問題，把燒結(jié)銀膜GVF9500直接切割成芯片的尺寸，使用燒結(jié)銀膜的效率會更高，因為不需要再做切膜工藝，膜的覆蓋也會更均勻更穩(wěn)定。

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

3模塊的連接

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

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

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(jié)銀和GVF9500燒結(jié)銀膜

5晶圓級的連接

推薦使用GVF9500燒結(jié)銀膜

四 燒結(jié)銀生態(tài)系統(tǒng)

第一，最主要的也是關(guān)鍵的東西就是要有好的燒結(jié)銀。SHAREX針對整個碳化硅的封裝和模塊組裝有燒結(jié)、焊接等不同產(chǎn)品解決方案。

第二，我們的燒結(jié)銀選用了納米結(jié)構(gòu)的，可以增加它的燒結(jié)后的剪切強(qiáng)度：比如用德國某企業(yè)用微米級銀粉的燒結(jié)銀在邦定5*5mm的芯片到DBC上的剪切強(qiáng)度只有60Mpa；而用了納米級銀粉的燒結(jié)銀AS9386的的剪切強(qiáng)度可以達(dá)到80Mpa以上。我們還有量產(chǎn)燒結(jié)銀和低溫漿料超過5年的批量生產(chǎn)經(jīng)驗。

第三，我們整個燒結(jié)銀的生產(chǎn)都是我們?nèi)灾鳟a(chǎn)業(yè)鏈自主可控的。從納米銀粉制造、燒結(jié)銀膏制造、燒結(jié)銀膜制造、DTS預(yù)燒結(jié)銀焊片制造都是我們自己完成的。

第四，我們供應(yīng)鏈有可靠的合作伙伴，我們只是一個材料供應(yīng)商，現(xiàn)在碳化硅的工藝和設(shè)備、材料、測試總體配合的，我們現(xiàn)在和主流的燒結(jié)設(shè)備供應(yīng)商有大量合作；我們也有和貼片機(jī)的廠家合作。

第五，燒結(jié)銀工藝流程，我們不僅僅是材料提供商，我們也是整體解決方案提供商。我們愿意給各位提供燒結(jié)銀封裝的所有經(jīng)驗，我們在上海的研發(fā)中已經(jīng)有7年的時間了，如果各位對這個感興趣歡迎各位到我們研發(fā)中心參觀，我們這個實驗室就是為了中國碳化硅模塊封裝和中國電動車市場服務(wù)的。我們的實驗室有完整的實驗設(shè)備和測試設(shè)備。

善仁新材的獨特優(yōu)勢：對燒結(jié)銀和低溫漿料以及工藝超過17年的深刻理解；納米燒結(jié)銀獨一無二的性能表現(xiàn)；超過5年的燒結(jié)銀和銀漿的量產(chǎn)經(jīng)驗；燒結(jié)銀全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控。

審核編輯 黃宇