淺談碳化硅功率芯片鍵合方法

上海藤谷小編本期給大家分享的是碳化硅功率芯片鍵合方法，希望看完本篇文章您能對功率芯片有一個新的認識！

航空航天、電動汽車和新能源發電技術的飛速發展使得對電力電子系統的性能指標要求日益提高，發展應用于高溫等極端環境中的大功率器件芯片是當前電力電子技術領域發展的重點方向。

銀燒結天然層具有明顯的多孔特征，孔洞尺寸位于亞微米至微米范圍。在燒結工藝過程需要施加壓力以便形成孔隙率低、相對致密的燒結層，這導致燒結銀層厚度難以準確控制，而且銀燒結層厚度局限于幾微米到幾十微米之間。燒結銀層厚度過薄，在高溫環境下由于封裝結構材料的熱膨脹系數（CTE）不同將產生過大的剪切應變和應力集中，導致燒結銀層的可靠性嚴重下降。與此同時，銀燒結層在高溫環境下會發生晶粒和孔洞的生長，導致微結構粗化，引起銀燒結層的本構退化，更易發生疲勞破壞。另外，如果鍵合的芯片尺寸過大，燒結時將會阻礙銀焊膏中有機溶劑的揮發，在燒結層里形成大面積氣孔缺陷，導致結合強度下降，難以實現高質量和高良率燒結。

由于以一代半導體材料硅（Si）和第二代半導體材料（GaAs）為基礎的功率器件芯片無法在200℃以上的高溫環境下持續工作，而之后發展起來的以碳化硅（SiC）材料的第三代寬禁帶半導體器件芯片的極限工作溫度可達到500℃左右甚至更高溫，更能滿足未來電力電子技術的發展要求。然而，在這種高溫環境下，現有的芯片鍵合材料-無鉛焊料（Pb-free）會熔化導致連接失效，無法適用于碳化硅（SiC）等寬禁帶器件芯片鍵合封裝。近年來以燒結納米銀技術的低溫鍵合技術是目前功率器件芯片朝高溫、高可靠性應用發展的主要趨勢，其基本原理是利用納米尺度的銀金屬顆粒的高表面能、低熔點特性來實現芯片與基板的低壓低溫燒結鍵合。形成的銀燒結層具有優良的電、熱性能，熔點高，可以承受710℃的工作溫度，是實現碳化硅功率器件芯片鍵合的理想結構。

因此，為了解決碳化硅功率器件芯片燒結銀鍵合面臨的上述可靠性和良率問題，急需提出一種合理的芯片鍵合方法，以有效降低碳化硅功率器件芯片燒結銀鍵合工藝的復雜度和難度，同時提升碳化硅功率器件芯片鍵合的可靠性、良率和產率。

以上是上海藤谷電子科技有限公司給大家帶來的分享，您有功率芯片需求歡迎致電我司！