A medida que la tercera generación de dispositivos semiconductores, como el carburo de silicio y el nitruro de galio, se utilizan cada vez más en entornos de alta temperatura, alta presión y alta frecuencia, los materiales y estructuras de encapsulamiento correspondientes, especialmente la interconexión chip - sustrato, plantean requisitos más estrictos en términos de conducción térmica, conducción eléctrica y fiabilidad. En comparación con las aleaciones de soldadura tradicionales yPegamento de plata conductorComo materiales de interconexión, la conductividad eléctrica y térmica de la pasta de soldadura de plata sinterizada a baja temperatura se puede triplicar, la fiabilidad se puede multiplicar por cinco, y el punto de fusión de la plata sinterizada es de 961 ° c, que en teoría puede funcionar de manera confiable en un entorno de alta temperatura inferior a 700 ° c, puede satisfacer las necesidades de aplicaciones de encapsulamiento confiables a alta temperatura y alta densidad de potencia, y ha sido estudiado y aplicado cada vez más ampliamente.
En el proceso de sinterización de chips de interconexión de plata - sustratos, el método más utilizado para evitar la oxidación de superficies de cobre o aluminio como sustratos recubiertos directamente con cobre (direct - Bond - copper, dbc) o sustratos recubiertos de aluminio (direct - Bond - aluminum, dba) es el chapado o sin níquel / oro o níquel / plata en la superficie del sustrato. Entre ellos, el recubrimiento de níquel tiene propiedades estables, buena resistencia a la corrosión, baja tasa de reacción y difusión con soldadura a base de estaño, etc., y puede servir como una capa de obstrucción a la difusión para evitar o ralentizar la formación de una gran cantidad de compuestos intermetálicos; Además, el recubrimiento de níquel tiene una gran rigidez, lo que puede obstaculizar la deformación térmica - mecánica del sustrato DBC o DBA durante el impacto de temperatura y mejorar la fiabilidad. En comparación con la capa de níquel recubierta, la capa de níquel (fósforo) recubierta químicamente tiene una mayor dureza y una excelente resistencia a la abrasión, tiene una buena humectabilidad y soldabilidad para la soldadura, y es más ampliamente utilizada.
En la actualidad, la soldadura blanda comúnmente utilizada en el embalaje electrónico es una soldadura que contiene plomo o una soldadura sin plomo, cuyo punto de fusión es básicamente inferior a 300 grados celsius. la temperatura de Unión del módulo de potencia utilizando el proceso de soldadura blanda es generalmente inferior a 150 grados celsius. cuando se aplica a una temperatura de 175 - 200 grados Celsius o incluso más de 200 grados celsius, el rendimiento de su capa de conexión se degradará drásticamente, lo que afectará la fiabilidad del trabajo del módulo.
La tecnología de plata sinterizada sin presión es una nueva tecnología para la preparación de productos metálicos, que generalmente se utiliza para la preparación de piezas de precisión y piezas electrónicas. Esta tecnología utiliza el principio de sinterización electromagnética, sin necesidad de presionar polvo o material de fundición a presión, y la sinterización se realiza directamente en condiciones de aire o oxígeno, obteniendo así productos metálicos de alta calidad.
Las características de la tecnología de plata sinterizada sin presión son las siguientes:
Alta precisión: la tecnología de plata sinterizada sin presión puede preparar productos metálicos de alta precisión, porque el material en sí no necesita pasar por el proceso de prensado en polvo o fundición a presión.
Escenario aplicable: la tecnología de plata sinterizada sin presión es adecuada para la preparación de piezas de precisión y piezas electrónicas, ya que el material en sí no requiere un proceso de compresión, por lo que puede obtener un mayor rendimiento y precisión.
¿ por qué se utiliza la tecnología de plata sinterizada:
En los módulos de Potencia tradicionales, el chip se solda al sustrato a través de varillas blandas. la interfaz de conexión es generalmente un sistema de aleación de dos o tres fases. durante el cambio de temperatura, la interfaz de conexión hace que el chip, la aleación de soldadura de varillas blandas y el sustrato formen una interconexión mediante la formación de una capa de compuesto metálico. En la actualidad, la soldadura blanda comúnmente utilizada en el embalaje electrónico es una soldadura que contiene plomo o una soldadura sin plomo, cuyo punto de fusión es básicamente inferior a 300 grados celsius. la temperatura de Unión del módulo de potencia utilizando el proceso de soldadura blanda es generalmente inferior a 150 grados celsius. cuando se aplica a una temperatura de 175 - 200 grados Celsius o incluso más de 200 grados celsius, el rendimiento de su capa de conexión se degradará drásticamente, lo que afectará la fiabilidad del trabajo del módulo.
En los dispositivos de potencia, el calor que fluye a través de la soldadura es muy alto, por lo que es necesario prestar más atención al rendimiento térmico de la conexión del chip al marco y su capacidad para manejar altas temperaturas sin reducir el rendimiento.
Resistencia máxima a la plata sinterizada sin presión:
Los principales problemas encontrados en el desarrollo de la tecnología de sinterización de plata son: el costo de la nanoplata utilizada en la tecnología de sinterización de plata es mucho mayor que el de la pasta de soldadura, el costo de la pulpa de plata aumenta con la disminución del tamaño de las partículas de plata, mientras que el recubrimiento de metales preciosos en La capa de cobre del sustrato también aumenta el costo; Otras tecnologías de sinterización de plata requieren una cierta presión auxiliar, la alta presión auxiliar puede causar fácilmente daños en el chip, todo el proceso de precalentamiento y sinterización de sinterización de plata sin presión dura más de 60 minutos, y la eficiencia de producción es baja; La capa de conexión obtenida por la tecnología de sinterización de plata, cuyo agujero interior generalmente está en el nivel de micron o submicron.
Con la electrónica del automóvil y la practicidad de ev y hEv y la iluminación de los dispositivos sic / gan, los semiconductores de potencia del automóvil se están diversificando. Por ejemplo, no solo el MOSFET de potencia de un solo cuerpo, sino también el IPD (intelligent Power device), que integra el IC de control (circuito), están disponibles y la variedad está aumentando. El consumo de energía de los semiconductores de potencia a bordo diversificados, especialmente los semiconductores de potencia a bordo para ev y hev, está aumentando.
Para hacer frente a este problema, se requiere encapsular la implementación.
1) baja resistencia,
2) alta disipación de calor,
3) encapsulamiento de alta densidad.
El proceso de sinterización de plata a baja temperatura y sin presión es la tecnología clave para resolver este problema.
La presión, la temperatura y el tiempo son los principales factores que influyen en la calidad de la sinterización, el tipo y la calidad del recubrimiento, el tamaño del área del CHIP y la protección de la atmósfera de sinterización también son factores importantes a considerar.
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