適用于裸銅界面的無(wú)壓燒結(jié)銀DA252

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舉報(bào) 2025-12-30

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隨著電動(dòng)汽車、5G通信、可再生能源和工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，第三代半導(dǎo)體(如SiC, GaN)正成為廣泛應(yīng)用的核心元件。這些材料的使用使器件能夠在更高的功率密度、頻率和溫度下運(yùn)行，但同時(shí)對(duì)封裝技術(shù)提出了更高的要求：如何快速高效地導(dǎo)出芯片產(chǎn)生的大量熱量，已成為影響產(chǎn)品性能、壽命與安全性的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的焊接材料(如焊錫膏和軟焊料)已逐漸達(dá)到應(yīng)用極限，其導(dǎo)熱性有限，并且在高溫環(huán)境下易形成脆性金屬間化合物，從而影響整體可靠性。在此背景下，市場(chǎng)迫切需要一種兼具卓越性能與高效工藝的解決方案。mAgic? DA252點(diǎn)膠無(wú)壓燒結(jié)銀的推出，正是針對(duì)這一行業(yè)挑戰(zhàn)的精準(zhǔn)解決方案。

一、技術(shù)核心：mAgic?DA252如何實(shí)現(xiàn)芯片在“無(wú)壓”下在裸銅界面強(qiáng)大結(jié)合?

mAgic? DA252不僅僅是材料的改進(jìn)，而是對(duì)工藝原理的創(chuàng)新突破。其技術(shù)核心在于無(wú)需額外施加物理壓力，即可實(shí)現(xiàn)銀與銅(Ag-Cu)之間的高強(qiáng)度燒結(jié)。這種創(chuàng)新能夠提供高達(dá)150W/mK的導(dǎo)熱能力，為行業(yè)提供了顯著的性能提升。

DA252卓越性能的關(guān)鍵在于以下三個(gè)核心研發(fā)突破：

1.更強(qiáng)勁的燒結(jié)，源自銀顆粒的甄選

亞微米級(jí)(0.1~1.0um)的銀顆粒相比微米級(jí)的(<25um)可以顯著提高燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力。銀顆粒表面特殊的有機(jī)涂層能夠在<250℃的氮?dú)夥諊谐浞值胤纸?，使得銀顆粒在相對(duì)較低的溫度下被活化，開(kāi)始表面擴(kuò)散與重組，極大地增強(qiáng)燒結(jié)后銀層與芯片以及基板之間的剪切強(qiáng)度。

備注：藍(lán)色部分為微米級(jí)無(wú)壓燒結(jié)銀，綠色部分為亞微米級(jí)無(wú)壓燒結(jié)銀。

圖1 剪切強(qiáng)度

2.更可靠的連接，得益于配方體系的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

DA252采用溶劑體系的全燒結(jié)型燒結(jié)銀，其溶劑和粘合劑的選擇與配比在整體配方中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在燒結(jié)過(guò)程中，溶劑的充分揮發(fā)以及有機(jī)涂層分解后氣體的有效排出，是確保大尺寸芯片燒結(jié)后具備極低空洞率的關(guān)鍵因素。

圖2 大尺寸燒結(jié)后無(wú)氣泡

3.更穩(wěn)定的工藝，成就于精準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)定義

在銀膏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，科學(xué)地確定了金屬與有機(jī)載體的比例。此外，在開(kāi)發(fā)階段精細(xì)定義了關(guān)鍵工藝參數(shù)，有效減少了批次間的差異，從而實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的高良率與一致性。

二、應(yīng)用測(cè)試

1.連續(xù)畫膠測(cè)試

參數(shù)設(shè)置

●畫膠速度 = 10mm/s

●畫膠圖案 = 1x1mm

●畫膠壓力 = 130KPa

●點(diǎn)膠頭內(nèi)徑 = 0.20mm

規(guī)格：

◆畫膠面積公差±20%

◆連續(xù)作業(yè)沒(méi)有點(diǎn)膠頭堵孔

圖3 連續(xù)畫膠12小時(shí)的表現(xiàn)

結(jié)論：經(jīng)過(guò)連續(xù)12小時(shí)的點(diǎn)膠操作，圖案面積始終保持在規(guī)格范圍內(nèi)。此外，整個(gè)過(guò)程中未出現(xiàn)點(diǎn)膠頭堵塞的問(wèn)題，確保了持續(xù)作業(yè)的穩(wěn)定性和效率。

1.小尺寸(<2mmx2mm)芯片貼裝與燒結(jié)測(cè)試

測(cè)試條件

●芯片尺寸(mm)1.63x1.3

●芯片背金材質(zhì)為銀

圖4 芯片尺寸小于2mmx2mm的應(yīng)用測(cè)試

結(jié)論(如圖4所示)：

1)小于2mmx2mm的芯片使用了畫X的圖案;

2)open-time(畫完膠到貼裝芯片的等待時(shí)間)可以達(dá)到2個(gè)小時(shí)，即在Time 0 和time 2小時(shí)貼裝均可以到達(dá)100%銀膏覆蓋。

3)烘烤之后芯片底部無(wú)空洞

4)室溫下推力強(qiáng)度平均值62.2MPa，高溫260℃推力平均值62.2MPa。

2.大尺寸芯片貼裝與燒結(jié)測(cè)試

測(cè)試條件

芯片尺寸(mm)：5x5

引線框架：TO247 裸銅框架

圖5 大尺寸芯片5mmx5mm應(yīng)用測(cè)試

結(jié)論(如圖5所示)：

1)需根據(jù)芯片的尺寸形狀定義畫膠圖案，以確保100%銀膏覆蓋率。

2)芯片側(cè)面的爬膠高度可控，芯片底部100%銀膏覆蓋。

3)X-ray顯示無(wú)空洞。

4)室溫下推力強(qiáng)度50.7MPa，高溫260℃推力平均值45.7MPa

3. 空隙率與BLT測(cè)量

備注：分別對(duì)應(yīng)芯片切片的左中右

圖6 燒結(jié)后銀層厚度與孔隙率測(cè)量

結(jié)論(如圖6所示)：

1)烘烤完膠厚為30um左右，厚度均勻。

2)孔隙率<30%，較低的孔隙率是決定高導(dǎo)熱率的關(guān)鍵因素。

三、可靠性測(cè)試

1.溫度循環(huán)測(cè)試(-55~150℃，2000次循環(huán))

高鉛焊料PbSn5Ag2.5對(duì)無(wú)壓燒結(jié)銀DA252

圖7 高鉛焊料在不同溫度循環(huán)下RDSon的變化

圖8 DA252在不同溫度循環(huán)下RDSon的變化

結(jié)論：如圖7所示，高鉛焊料在500至1000次循環(huán)之間平均導(dǎo)通電阻出現(xiàn)顯著的變化；在1500次循環(huán)測(cè)量中觀察到平均????????????????????相對(duì)增加超過(guò)20%?？擅黠@觀察到器件電氣性能的系統(tǒng)性退化。

如圖8所示，DA252在經(jīng)過(guò)2000次循環(huán)后，平均導(dǎo)通電阻的變化保持在10%以內(nèi)。與傳統(tǒng)焊料相比，DA252在初始（T-0小時(shí)）的導(dǎo)通電阻較低，并且在2000次循環(huán)后依然表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。

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