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。
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。
納米燒結(jié)銀互連層的工藝改進
善仁新材研究院比較了加壓微米燒結(jié)銀和無外加壓力納米燒結(jié)銀，通過實驗發(fā)現(xiàn)納米尺度下的銀具有比微米尺度下更高的燒結(jié)驅(qū)動力，避免了壓力燒結(jié)條件下對芯片和基板中造成缺陷和裂紋等現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)了燒結(jié)溫度和燒結(jié)壓強的增加會降低燒結(jié)銀的孔隙大小，AS9375無壓燒結(jié)銀的納米銀互連層的結(jié)合強度可達45MPa。
其一為改變芯片尺寸，好控制在5×5 mm2以內(nèi)；其二是在燒結(jié)銀中添加“特殊物質(zhì)”。善仁新材公司通過控制燒結(jié)溫度、溫升速度、燒結(jié)時間研究出一種燒結(jié)方法，在針對10×10mm2的大面積連接時，既降低了燒結(jié)溫度，又將燒結(jié)后的剪切強度提升至50MPa左右。
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。空隙率越低，導(dǎo)熱系數(shù)越高，空隙率越高，導(dǎo)熱系數(shù)越低。
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。
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