由于現(xiàn)有封裝技術(shù)的限制,特別是芯片與基板的互連技術(shù),例如銀漿、聚合物材料,軟釬焊等互連技術(shù)由于焊料合金的低熔點、環(huán)氧樹脂的低溫分解等原因,使其不能在高溫環(huán)境下可靠工作,導(dǎo)致限制電力電子系統(tǒng)性能和可靠性的瓶頸從半導(dǎo)體芯片轉(zhuǎn)移到了封裝技術(shù)上來。
近年來以善仁新材開發(fā)的納米燒結(jié)銀技術(shù)為代表的低溫連接技術(shù)是目前功率器件朝耐高溫、高可靠性應(yīng)用發(fā)展的主要趨勢,其基本原理是利用納米尺度下金屬顆粒的高表面能、低熔點特性來實現(xiàn)芯片與基板的低溫低壓燒結(jié)互連。
善仁新材的納米燒結(jié)銀形成的納米銀互連層具有優(yōu)良的電、熱性能,可承受710℃的高工作溫度,而且其厚度相比傳統(tǒng)的釬焊接頭要薄50~80%,是實現(xiàn)SiC功率器件封裝的理想互連材料。
③燒結(jié)完成后形成SiC-Cu基板納米燒結(jié)銀互連層??梢钥吹?,善仁新材的納米銀燒結(jié)互連層是碳化硅功率器件封裝的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元,屬于薄層結(jié)構(gòu),其厚度范圍一般為20~50μm。SiC芯片和Cu基板表面可以通過鍍銀、金等燒結(jié)工藝提升其互連層的連接強度。
另外,善仁新材研究院發(fā)現(xiàn):較大面積的互連會導(dǎo)致較差的互連質(zhì)量,其原因是增加的互連面積阻止了有機成分被燃盡,會導(dǎo)致更高的的孔隙率,針對這種現(xiàn)象,善仁新材提出了兩個解決方案:
納米燒結(jié)銀互連層的蠕變性能
善仁研究院通過實驗發(fā)現(xiàn):蠕變應(yīng)力指數(shù)以及激活能分別與環(huán)境溫度和加載應(yīng)力的關(guān)系很大,建議客戶根據(jù)自己芯片的大小和界面的鍍層材料選擇適合的燒結(jié)溫度和是否加壓。