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。
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。
善仁新材另外發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)工藝中引入超聲振動能夠提高燒結(jié)銀尺寸和密度,并發(fā)現(xiàn)其在處理燒結(jié)不充分的邊緣地方,能減小過度區(qū),提高納米燒結(jié)銀互連層的連接強度;通過引用脈沖電流影響燒結(jié)工藝,能夠在3分鐘的快速燒結(jié)中,得到剪切強度為30-35MPa的工藝方法。
燒結(jié)納米銀導(dǎo)熱率及孔隙關(guān)系
孔隙對于熱傳導(dǎo)性能的影響會很大,善仁新材發(fā)現(xiàn):納米燒結(jié)銀熱流密度分布不均勻,有孔隙的地方會使得周圍的熱流密度變低,并且隨著孔隙率的增加,等效熱導(dǎo)率依次減少??障堵试降?,導(dǎo)熱系數(shù)越高,空隙率越高,導(dǎo)熱系數(shù)越低。
總結(jié)和結(jié)論
本文通過對納米燒結(jié)銀互連層的形成原理、工藝、燒結(jié)后的微觀形態(tài)及熱、力學(xué)性能、蠕變本構(gòu)等方面進行了簡要綜述。
隨著全球無鉛化的推進,善仁新材的納米燒結(jié)銀時替代焊錫膏作為連接材料的候選材料之一,特別是在混動和電動汽車,高鐵,航空航天,太陽能,深井石油開采等需要在200度惡劣環(huán)境下的各種工作應(yīng)用,必將成為主流的互連材料之一。