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(diǎn)、環(huán)氧樹(shù)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(lái)。
善仁新材的納米燒結(jié)銀互連層的制作工藝
其工藝主要包括:
① 在覆銅(Cu)基板上涂覆或者絲網(wǎng)印刷納米燒結(jié)銀,將芯片放置在納米銀膏上;
納米燒結(jié)銀互連層的工藝改進(jìn)
善仁新材研究院比較了加壓微米燒結(jié)銀和無(wú)外加壓力納米燒結(jié)銀,通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(dòng)力,避免了壓力燒結(jié)條件下對(duì)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(qiáng)的增加會(huì)降低燒結(jié)銀的孔隙大小,AS9375無(wú)壓燒結(jié)銀的納米銀互連層的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)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(guò)控制燒結(jié)溫度、溫升速度、燒結(jié)時(shí)間研究出一種燒結(jié)方法,在針對(duì)10×10mm2的大面積連接時(shí),既降低了燒結(jié)溫度,又將燒結(jié)后的剪切強(qiáng)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(duì)于熱傳導(dǎo)性能的影響會(huì)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(huì)使得周?chē)臒崃髅芏茸兊?,并且隨著孔隙率的增加,等效熱導(dǎo)率依次減少??障堵试降停瑢?dǎo)熱系數(shù)越高,空隙率越高,導(dǎo)熱系數(shù)越低。
隨著全球無(wú)鉛化的推進(jìn),善仁新材的納米燒結(jié)銀時(shí)替代焊錫膏作為連接材料的候選材料之一,特別是在混動(dòng)和電動(dòng)汽車(chē),高鐵,航空航天,太陽(yáng)能,深井石油開(kāi)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。