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SECrosslink系列无压烧结银、纳米烧结银膏、导电银浆、导电银胶、锡膏、导电铜浆、导电金浆

关于半导体芯片无压烧结银,你最想知道的10个问题

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Q1: 无压烧结银到底是什么?它为什么是“银”的?

A1: 它是一种由纳米/微米级银颗粒和特殊有机载体混合而成的膏体或膜状材料。在相对较低的温度(200-300°C)和不施加外力的条件下,其中的银颗粒能自发地融合在一起,形成一个坚固、致密、纯净的多孔银网络,从而将芯片与基板牢固连接。

为什么是银?因为银在所有金属中拥有最高的导热性和导电性,同时化学性质相对稳定,且其纳米颗粒具有优异的低温烧结活性,是实现高性能低温互联的理想选择。

Q2: “无压烧结”和“有压烧结”核心区别是什么?无压的优势在哪?

A2: 核心区别在于工艺过程中是否施加巨大的外部压力(通常为5-40 MPa)。

无压烧结的颠覆性优势:

零芯片损伤风险:彻底避免了压力导致的芯片碎裂(特别是超薄、大尺寸或结构复杂的芯片)。

工艺简单,易自动化:无需昂贵复杂的热压设备,可直接集成到标准的回流焊生产线中,大幅提升产能和降低设备成本。

设计灵活性高:无需设计复杂的压头和治具。

Q3: 它凭什么号称导热和可靠性“之王”?

A3: 凭的是其本质特性:

导热之王:烧结后的银层导热率高达130-250 W/(m·K),是传统高温焊料(~30-60 W/(m·K))的3-5倍,能极速将芯片热量导出,显著降低结温。

可靠性之王:烧结银的熔点接近961°C,远高于半导体工作温度。它在高温下不软化、不蠕变,其热疲劳寿命(功率循环次数)比传统焊料高出10倍以上,是实现长寿命保障的关键。

Q4: 它为什么能在低温下加工,却能在高温下使用?

A4: 这是纳米科技的魔法。

低温加工:纳米银颗粒具有极高的表面能,这大大降低了原子开始扩散所需的能量(活化能),使得它们在~250°C的低温下就能剧烈运动、相互融合。

高温使用:一旦这个纯银的三维网络形成,它的本质就是块状银的性质,因此其熔点高达961°C,足以在200°C以上的高温环境中稳定服役。

Q5: 在实际量产中,最大的工艺挑战是什么?如何解决?

A5: 最大的挑战是如何稳定地获得低孔隙率、高致密度的烧结层。

解决方案核心:

精细控制烧结温度曲线:关键在于 “慢升温” 。在有机物挥发阶段(150-250°C)必须缓慢升温(如1-5°C/分钟),让有机物平稳挥发,避免产生气孔。

使用还原性气氛:在氮气与氢气的混合气中烧结,氢气能还原银颗粒表面氧化物,并促进有机物彻底分解。

严格的界面清洁:芯片和基板必须进行等离子清洗,确保最佳的结合界面。

Q6: 烧结银膏、烧结银薄膜、预制片,我该怎么选?

A6: 根据生产规模和产品形态选择:

膏料:灵活性最高,适合研发、多品种小批量、不规则形状或大面积涂布。

薄膜/预制片:一致性和自动化程度最高,厚度均匀、无飞边,适合单一产品大批量生产(如汽车功率模块),尤其是小芯片(薄膜)或大芯片(预制片)。

Q7: 它主要应用在哪些领域?为什么这些领域非用不可?

A7: 主要应用于对性能、耐温性和可靠性有极致要求的高端领域:

新能源汽车:电驱主逆变器,要求高功率、高结温、长寿命。

轨道交通/智能电网:高可靠性,维护周期长。

5G通信基站:高功率密度,散热挑战大。

航空航天:极端环境下的绝对可靠性。

这些领域非用不可,因为传统焊料已成为系统性能、功率密度和寿命的瓶颈,而烧结银是突破瓶颈的关键技术。

Q8: 和导电胶相比,它强在哪里?

A8: 这是代际的差距。导电胶是树脂基的,填充银粉;烧结银是纯银的。

导热性:烧结银 (>130) vs. 导电胶 (1-6),几十倍的差距。

耐温性:烧结银 (961°C) vs. 导电胶 (<200°C长期),本质区别。

连接强度:烧结银(冶金结合)vs. 导电胶(物理吸附),强度远超。

结论:高功率场景,导电胶被完全碾压;只有低成本、低温的消费电子才是导电胶的天下。

Q9: 无压烧结银的成本是不是很高?

A9: 看综合成本,而非只看材料单价。

材料成本:确实高于传统焊料,因为含有昂贵的纳米银粉。

综合成本:

更高的良率和可靠性减少了售后维修和质保成本。

系统成本降低:因散热更好,可以简化散热系统(如使用更小的散热器)。

价值成本:它赋能的产品(如更长续航的电动车)具有更高的市场竞争力。

因此,对于高端应用,其总体拥有成本是非常有竞争力的。

Q10: 这项技术的未来发展趋势是什么?

A10: 未来将向 “更低、更宽、更强” 发展:

更低的工艺温度:向150°C甚至更低发展,以兼容柔性电子、新型敏感器件。

更宽的应用场景:与氧化镓、金刚石等超宽禁带半导体结合,解决其散热瓶颈。

更强的性能和可靠性:通过界面工程、新型颗粒设计,持续提升导热率和长期可靠性。

更智能的工艺:与AI、工业互联网结合,实现工艺过程的实时监控与优化。