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和工業這塊應用。
一 燒結銀的原理
燒結銀燒結有兩個關鍵因素:*,表面自由能驅動。第二,固體表面擴散。即使是固體,也會進行一些擴散,當兩個金屬長時間合在一起的時候,一定溫度下,擴散會結合在一起的,但時間要足夠長。燒結銀,就是納米銀顆粒在一定溫度和壓力燒結情況下,能讓銀顆粒進行固體之間的擴散,zui后就形成這樣一個微觀的多孔狀的結構,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的銀燒結項目。
二 燒結銀的工藝
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銀所對應的工藝。善仁新材的燒結銀有膏狀、點涂、印刷、膜狀的,我們這邊工藝有很多種工藝匹配,對應不同的產品。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解決方案,如果貴公司既有晶圓的生產又有封裝的制造,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品,當你做到一定工藝以后zui后表現出來的結果都是一致的。
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。這個行業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,還有點涂膏類型的燒結銀,應用點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,但是如果點涂就可以很好解決問題。第二,GVF燒結銀膜。燒結銀膜zui好應用在小批量生產時候容易獲得穩定產品質量的方案,現在很多與我們合作的客戶剛開始先用燒結銀膜工藝的,燒結銀膜工藝成功量產后,再看是否選擇其他方案。第三個就是TDS預燒結銀焊片GVF9800,此類產品可以提高功率器件的通流能力和功率循環能力。還有一些應用在低壓狀態下的解決方案,比如像混合燒結、導電膠等,還有無壓燒結銀的解決方案都可以提供。
燒結產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總會遇到一些局限。針對這些問題善仁新材專門開發出了一款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,后面的工藝就會非常容易實現,吸嘴把預成型的燒結銀焊片吸起來,貼到芯片頂部,在一定溫度下進行壓力燒結,就可以很好地解決碳化硅用現有工藝的大規模生產問題。
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,如果以前沒有做過燒結銀的模塊封裝,可能剛開始想試試燒結銀的模塊,推薦采用燒結銀膜的工藝,因為這個工藝zui簡單,而且工藝窗口也zui寬泛,大家操控起來比較容易。燒結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。這個工藝,對印刷的工藝要求很高,同時設備投資很貴。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。
很多廠家在量產功率模塊的時候,工藝穩定性欠缺。SHAREX針對現在遇到的用膜的問題,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更高,因為不需要再做切膜工藝,膜的覆蓋也會更均勻**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,燒結銀總歸會熔化后變成液態,芯片有時候會出現下沉和偏移的問題,打線工藝的時候有把芯片打碎的風險。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。燒結銀膜AS9500具有以下特點:可以進行熱帖合工藝;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。這個工藝推薦使用燒結銀膏,要用厚一點的燒結銀膏才能解決連接問題。可以用濕法燒結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,可以大幅度提高產品質量。
善仁新材的燒結銀可以進行大面積的燒結,50*50mm面積用濕法燒結都沒有問題。進行-40度到175度冷熱沖擊循環,基本上看不到任何開裂的表現。
4 模塊和散熱器的連接
散熱器主要材質為鋁或者銅,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