前言
許多行業(yè)正在開發(fā)具有創(chuàng)新電子封裝的新產(chǎn)品系列，這些封裝需要更低的熱阻和更高的溫度穩(wěn)定性，包括電動(dòng)汽車、聚光光伏和寬帶隙 RF 放大器。設(shè)計(jì)和制造中最大的障礙之一是器件的熱管理。局部發(fā)熱是這些器件中使用的半導(dǎo)體芯片的共同特征。
1芯片連接材
對(duì)于高功率應(yīng)用，管芯粘接層的熱阻在熱管理和工作溫度中起著重要作用。因此，人們希望使用最高的熱導(dǎo)率和最低的熱阻能夠大批量生產(chǎn)的芯片連接材料。
2粘接互連
在典型的電子封裝工藝中，芯片在被封裝或密封到基板上并被電氣連接。粘接互連為芯片提供了電信號(hào)流動(dòng)、機(jī)械支撐和散熱的基礎(chǔ)。高性能功率半導(dǎo)體封裝中使用的管芯粘接材料需要具有高熱導(dǎo)率。鉛焊料、共晶金錫、瞬時(shí)液相燒結(jié)(TLPS)漿料和納米銀燒結(jié)技術(shù)是用于功率半導(dǎo)體芯片連接的典型材料。將介紹一種使用熱固性材料的新型芯片貼裝材料。
3共晶金錫焊料
功率半導(dǎo)體封裝制造商和電子器件供應(yīng)商一直在尋找傳統(tǒng)高 Pb 焊料芯片連接粘合劑的無鉛替代品。鉛焊料具有 30-50W/mK 的高導(dǎo)熱率，并且已知的工藝在大批量生產(chǎn)中具有一些困難，例如空隙、粘結(jié)層控制以及需要還原氣氛，例如合成氣體。鉛現(xiàn)在被歸類為對(duì)人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，其產(chǎn)品計(jì)劃在幾年內(nèi)被禁止。標(biāo)準(zhǔn)銀環(huán)氧膠和導(dǎo)電膠(ECSS)是其他形式的管芯粘接膠，但是其導(dǎo)熱性不足以用于功率器件。共晶金錫焊料(80Au20Sn)具有 57W/mK，但是它是高成本材料。目前，銀燒結(jié)材料已成為電子器件的熱門，因?yàn)樗哂懈邿釋?dǎo)率(150~250W/mK)的納米銀燒結(jié)。但是它需要高的粘合溫度和壓力。這使得鍵合結(jié)構(gòu)變脆，并且由于高應(yīng)力而限制了管芯尺寸。
4
經(jīng)濟(jì)高效的解決方案
研究的新型銀燒結(jié)材料由微米級(jí)銀和有機(jī)聚合物組成。該技術(shù)通過使用聚合物成分的獨(dú)特設(shè)計(jì)，克服了常規(guī)銀環(huán)氧樹脂、共晶金薄焊料和銀燒結(jié)產(chǎn)品的所有限制。這種使用聚合物和微米級(jí)銀的新的銀燒結(jié)技術(shù)是替代功率器件用鉛焊料的成本有效的解決方案，并且熱性能幾乎與納米銀燒結(jié)產(chǎn)品相同。應(yīng)用程序與標(biāo)準(zhǔn)銀環(huán)氧樹脂相同，不需要新設(shè)備。這是一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。
5
銀燒結(jié)材料
銀燒結(jié)材料已經(jīng)成為功率器件的有吸引力的替代材料，因?yàn)樗鼈兙哂型ㄟ^固態(tài)擴(kuò)散或“銀燒結(jié)”實(shí)現(xiàn)的高熱導(dǎo)率。但是當(dāng)采用銀燒結(jié)技術(shù)時(shí)，通常需要高的結(jié)合溫度和壓力來實(shí)現(xiàn)高可靠性的連接。與焊接類似，銀燒結(jié)技術(shù)需要背面金屬化，因?yàn)閿U(kuò)散到裸硅的速度很慢。HSSP(混合銀燒結(jié)產(chǎn)品)由微米級(jí)銀和有機(jī)相組成。該技術(shù)通過使用聚合物成分的獨(dú)特設(shè)計(jì)，克服了銀燒結(jié)產(chǎn)品的局限性。與燒結(jié)銀相比，獨(dú)特的有機(jī)和聚合物組合物有助于在相對(duì)較低的溫度下燒結(jié)銀，并且在固化期間沒有壓力的情況下實(shí)現(xiàn)高達(dá)250W/mK的熱導(dǎo)率。該聚合物能夠粘附到各種表面、裸硅、金和銀金屬化芯片以及銀和銅金屬表面。HSSP膠粘劑的粘度與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧樹脂膠水相似，其應(yīng)用是傳統(tǒng)銀環(huán)氧樹脂粘接膠的替代品。
來源： 國際高性能材料展
加載中...
