2024-08-15 17:07:14
1、当前银烧结的主流形式都有哪几种?
银烧结是大功率器件最合适的界面互连技术之一,具有低温烧结互连高温服役的优点。银烧结材料主要以银膏和银膜的形式存在,其中银膏是最先发展起来并且使用最为广泛的一种形式,其典型使用工艺流程如图1所示,主要包括银膏钢网印刷、烘箱烘干,然后进行芯片热贴,最后进行热压烧结互连。
图1 有压烧结型银膏、银膜工艺流程对比
银膜转印技术是一种将薄膜载体上的银膜以合适的温度、压力转移到芯片上的技术。银膜使用的时候避免了印刷与烘干工艺,可以直接将芯片在银膜上进行转印,然后贴片、烧结。因此,银膜是一种非常高效、高质量的银烧结互连材料。
2、与银膏相比银膜转印的特点有哪些?
(1)表面平整度优于银膏印刷。例如清连科技目前银膜表面厚度高度差可控制在3微米以内,而目前银膏印刷在钢网升起时会带来四周高的问题,表面平整度有限。因此,银膜可以提升连接层质量,降低芯片破碎风险。
图2 银膜转印效果展示
(2)芯片周围没有多余银烧结材料残余。采用银膏印刷的形式,通常印刷面积要大于芯片面积,导致芯片周围存在多余银烧结材料,多余的银烧结材料在后续工艺流程中存在脱落的风险。而银膜转印技术可以完美适配芯片尺寸,避免此类风险。
(3)提高生产效率。省去了银膏印刷和烘干的流程,直接进行后续的贴片与烧结,大幅度提升了生产效率,同时流程的简化能够进一步提升产品质量的一致性与稳定性。此外,还减少了钢网与印刷机、烘箱的成本。
(4)能够实现大面积互连。银膜厚度与尺寸可定制,清连科技银膜目前已经实现了最大6英寸整晶圆键合。如此大面积互连对表面平整度以及有机物残留都有非常高的要求,银膏无法做到大面积互连所要求的高平整度与尽量少的有机物残留。
(5)媲美银膏的导电、导热、机械性能。银膜转印技术与银膏相比,具有与完全类似的导电、导热性能,能很好的满足SiC、GaN等各种高性能器件的要求。
(6)目前国外主流的银膜供应商只有一家,与银膏相比,存在售价高、周期长的缺点,导致国内目前首选还是银膏的形式,只有少数客户量产在用,也导致用户存在银膜售价过高的误区。目前国内清连科技积累了近20年银烧结技术,已全面突破银膜高质量稳定量产技术,其成本媲美银膏,是国产高质量银烧结替代的可靠选择。
表1 清连科技银膜技术参数
图3 银膜烧结互连SiC芯片推拉力强度(5mm×5mm)
图4 超声无损检测无缺陷(5mm×5mm)
3、银膜转印设备有特殊要求吗?
与银膏印刷工艺相比,银膜转印不需要增加新的设备。银膜所需要的转印设备采用银膏烘干后的热贴设备(预烧结)即可。热贴设备与传统贴片设备相比,除了具有高精度的贴片功能,在贴片的同时吸嘴还需要具有一定的温度和压力。因此,热贴设备目前可以很好的满足银膜转印的需求。目前,该款设备清连科技与国内头部设备厂商共同开发,已完成头部客户验证,实现了国产化替代。
图5 清连科技银膜转印(热贴)设备特点
4、结束语与下期预告
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下期预告:银烧结当前存在的问题?大面积互连技术?铜烧结可靠性?or烧结设备?敬请关注。