核心提示：高溫封裝技術(shù)與錫膏清洗劑介紹,在進(jìn)行芯片正面連接時(shí)可用銅線替代鋁線，消除了鍵合線與 DBC 銅層之間的熱膨脹系數(shù)差異，極大地提高模塊工作的可靠性。此外，鋁帶、銅帶連接工藝因其更大的截流能力、更好的功率循環(huán)以及散熱能力，也有望為碳化硅提供更佳的解決方案。
今天小編為大家?guī)?lái)一篇關(guān)于高溫封裝技術(shù)與錫膏清洗劑介紹~
一、高溫封裝技術(shù)在進(jìn)行芯片正面連接時(shí)可用銅線替代鋁線，消除了鍵合線與 DBC 銅層之間的熱膨脹系數(shù)差異，極大地提高模塊工作的可靠性。此外，鋁帶、銅帶連接工藝因其更大的截流能力、更好的功率循環(huán)以及散熱能力，也有望為碳化硅提供更佳的解決方案。圖 11 所示分別為銅鍵合線、銅帶連接方式。
錫片或錫膏常用于芯片和 DBC 板的連接，焊接技術(shù)非常成熟而且簡(jiǎn)單，通過(guò)調(diào)整焊錫成分比例，改進(jìn)錫膏印刷技術(shù)，真空焊接減小空洞率，添加還原氣體等可實(shí)現(xiàn)極高質(zhì)量的焊接工藝。但焊錫熱導(dǎo)率較低(~50W/(m?K))，且會(huì)隨溫度變化等，并不適宜 SiC 器件在高溫下工作。此外，焊錫層的可靠性問(wèn)題也是模塊失效的一大原因。燒結(jié)銀連接技術(shù)憑借其極高的熱導(dǎo)率(~200W/(m?K))，低燒結(jié)溫度，高熔點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)，有望取代焊錫成為 SiC 器件的新型連接方法[38-39]。銀燒結(jié)工藝通常是將銀粉與有機(jī)溶劑混合成銀焊膏，再印刷到基板上，通過(guò)預(yù)熱除去有機(jī)溶劑，然后加壓燒結(jié)實(shí)現(xiàn)芯片和基板的連接。為降低燒結(jié)溫度，一種方法是增大燒結(jié)中施加的壓力，這增加了相應(yīng)的設(shè)備成本，而且容易造成芯片損壞；另一種方法是減小銀顆粒的體積如采用納米銀顆粒，但顆粒加工成本高，所以很多研究繼續(xù)針對(duì)微米銀顆粒進(jìn)行研究以得到合適的燒結(jié)溫度、壓力、時(shí)間參數(shù)來(lái)現(xiàn)更加理想的燒結(jié)效果。圖 12 給出了一些典型的焊錫和燒結(jié)材料的熱導(dǎo)率和工作溫度對(duì)比圖。
此外，為確保碳化硅器件穩(wěn)定工作，陶瓷基板和金屬底板也需要具備良好的高溫可靠性。表 2、3分別給出了目前常用的一些基板絕緣材料和底板材料，其中：λ 為熱導(dǎo)率；α為熱膨脹系數(shù)；R為撓曲強(qiáng)度；ρ 為密度。λ 越高，散熱效果越好，α 則影響了封裝在高溫工作時(shí)不同層材料之間的熱應(yīng)力大小，不同材料間α 差異越大，材料層間熱應(yīng)力就越高，可靠性越低。所以提高λ值 、α 值和碳化硅材料(3.7ppm/K)相近的材料是提高封裝可靠性和關(guān)鍵所在。
如表2 所示，Al2O3 具有成本低，機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前z常用的絕緣材料，但λ 值低，α值明顯偏大，不適合碳化硅的高溫工作。AlN λ值高，α 值接近 SiC 材料，成本合適，是目前較為理想的碳化硅器件的基板材料。BeO 雖然 λ 值高，但其強(qiáng)毒性則限制了其應(yīng)用。Si3N4 α 值z(mì)接近 SiC材料，而且 R 值大，在熱循環(huán)中更不容易斷裂，也是一種適合碳化硅器件高溫工作的絕緣材料，但其λ值較低，而且成本很高，限制了其廣泛的應(yīng)用。為提高陶瓷基板覆銅層的可靠性，覆鋁陶瓷板(DBA)以及活性金屬釬焊(active metal brazing，AMB)等工藝也受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。如表 3所示，Cu 作為底板材料熱導(dǎo)率z高，但其與基板之間熱膨脹系數(shù)相差較大。Al 作為底板，成本低，還可顯著降低整體重量，但在熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)匹配方面均表現(xiàn)較差。Cu基合金如 Cu/Mo，Cu/W，Cu/C 等在熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)方面性能均較為優(yōu)越，但其密度和成本均較高。AlSiC 的成本，密度，熱膨脹系數(shù)均十分理想，但缺點(diǎn)在于熱導(dǎo)率較低。具體使用情況需要結(jié)合實(shí)際情況綜合決定。綜上可以看出，材料是保證碳化硅器件高溫可靠工作的根本。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程是，考慮多方面綜合因素尋找z合適的材料也是器件封裝設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)所在。
二、錫膏清洗：
合明科技專注精密電子清洗技術(shù)20多年，是SMT貼裝/DIP封裝，功率半導(dǎo)體器件及芯片封裝精密清洗工藝技術(shù)方案、產(chǎn)品、清洗設(shè)備提供商。精密電子清洗除焊后助焊劑、錫膏、焊膏、球焊膏、焊錫膏、錫渣等殘留物，合明科技的清洗劑清洗的錫膏種類更多（測(cè)試過(guò)的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌；。水基系列產(chǎn)品，精細(xì)化對(duì)應(yīng)涵蓋從半導(dǎo)體封裝到PCBA組件終端，包括有水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性和中性的水基清洗劑等。具體表現(xiàn)在，在同等的清洗力的情況下，合明科技的兼容性較佳. 先進(jìn)封裝包括倒裝芯片、WLCSP晶圓級(jí)芯片封裝、3D IC集成電路封裝、SiP系統(tǒng)級(jí)封裝、細(xì)間距封裝等等。
