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(gè)關(guān)鍵因素：第一，表面自由能驅(qū)動(dòng)。第二，固體表面擴(kuò)散。即使是固體，也會(huì)進(jìn)行一些擴(kuò)散，當(dāng)兩個(gè)金屬長時(shí)間合在一起的時(shí)候，一定溫度下，擴(kuò)散會(huì)結(jié)合在一起的，但時(shí)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(gè)微觀的多孔狀的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槲覀冇昧藷Y(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(xiàng)目。

二 燒結(jié)銀的工藝

要談到解決方案，其實(shí)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(diǎn)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(gè)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(diǎn)涂膏類型的燒結(jié)銀，應(yīng)用點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(gè)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(shí)總會(huì)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(huì)非常容易實(shí)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(diǎn)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?yàn)檫@個(gè)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(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(jié)。這個(gè)工藝，對印刷的工藝要求很高，同時(shí)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(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。

很多廠家在量產(chǎn)功率模塊的時(shí)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(huì)更高，因?yàn)椴恍枰僮銮心すに?，膜的覆蓋也會(huì)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(huì)熔化后變成液態(tài)，芯片有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)下沉和偏移的問題，打線工藝的時(shí)候有把芯片打碎的風(fēng)險(xiǎn)。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(diǎn)：可以進(jìn)行熱帖合工藝；完美控制BLT；貼合后無溢出等特點(diǎn)；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(gè)工藝推薦使用燒結(jié)銀膏，要用厚一點(diǎn)的燒結(jié)銀膏才能解決連接問題。可以用濕法燒結(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(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(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(gè)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(yàn)。

第三，我們整個(gè)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(gè)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(yàn)，我們在上海的研發(fā)中已經(jīng)有7年的時(shí)間了，如果各位對這個(gè)感興趣歡迎各位到我們研發(fā)中心參觀，我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)室就是為了中國碳化硅模塊封裝和中國電動(dòng)車市場服務(wù)的。我們的實(shí)驗(yàn)室有完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測試設(shè)備。

善仁新材的獨(dú)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(dú)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(yàn)；燒結(jié)銀全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控。

審核編輯 黃宇