隨著電動汽車、5G通信、可再生能源和工業(yè)自動化市場的迅猛發(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、頻率和溫度下運行，但同時對封裝技術(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點膠無壓燒結(jié)銀的推出，正是針對這一行業(yè)挑戰(zhàn)的精準解決方案。

一、技術(shù)核心：mAgic? DA252如何實現(xiàn)芯片在“無壓”下在裸銅界面強大結(jié)合？

mAgic? DA252不僅僅是材料的改進，而是對工藝原理的創(chuàng)新突破。其技術(shù)核心在于無需額外施加物理壓力，即可實現(xiàn)銀與銅（Ag-Cu）之間的高強度燒結(jié)。這種創(chuàng)新能夠提供高達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)鍵在于以下三個核心研發(fā)突破：

1.更強勁的燒結(jié)，源自銀顆粒的甄選

亞微米級（0.1~1.0um）的銀顆粒相比微米級的（<25um）可以顯著提高燒結(jié)驅(qū)動力。銀顆粒表面特殊的有機涂層能夠在＜250℃的氮氣氛圍中充分地分解，使得銀顆粒在相對較低的溫度下被活化，開始表面擴散與重組，極大地增強燒結(jié)后銀層與芯片以及基板之間的剪切強度。

備注：藍色部分為微米級無壓燒結(jié)銀，綠色部分為亞微米級無壓燒結(jié)銀。

圖1 剪切強度

2.更可靠的連接，得益于配方體系的創(chuàng)新設(shè)計

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)過程中，溶劑的充分揮發(fā)以及有機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)后無氣泡

3.更穩(wěn)定的工藝，成就于精準的開發(fā)定義

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

二、應(yīng)用測試

1. 連續(xù)畫膠測試

參數(shù)設(shè)置

畫膠速度 = 10mm/s

畫膠圖案 = 1x1mm

畫膠壓力 = 130KPa

點膠頭內(nèi)徑 = 0.20mm

規(guī)格：

畫膠面積公差±20%

連續(xù)作業(yè)沒有點膠頭堵孔

圖3 連續(xù)畫膠12小時的表現(xiàn)

結(jié)論：經(jīng)過連續(xù)12小時的點膠操作，圖案面積始終保持在規(guī)格范圍內(nèi)。此外，整個過程中未出現(xiàn)點膠頭堵塞的問題，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)測試

測試條件

l芯片尺寸（mm）1.63x1.3

l芯片背金材質(zhì)為銀

圖4 芯片尺寸小于2mmx2mm的應(yīng)用測試

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間）可以達到2個小時，即在Time 0 和time 2小時貼裝均可以到達100%銀膏覆蓋。

3)烘烤之后芯片底部無空洞

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

2.大尺寸芯片貼裝與燒結(jié)測試

測試條件

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顯示無空洞。

4)室溫下推力強度50.7MPa，高溫260℃推力平均值45.7MPa

3. 空隙率與BLT測量

備注：分別對應(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、可靠性測試

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

高鉛焊料PbSn5Ag2.5對無壓燒結(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)測量中觀察到平均??????????相對增加超過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）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。

結(jié)語

mAgic? DA252 點膠無壓燒結(jié)銀，憑借創(chuàng)新的“無壓燒結(jié)”工藝與獨特的亞微米銀顆粒配方，成功攻克了高功率半導(dǎo)體封裝中散熱與可靠性的核心挑戰(zhàn)。其在裸銅界面實現(xiàn)了高導(dǎo)熱、高強度、高可靠的連接，工藝窗口寬、可靠性卓越，為電動汽車、5G通信等高要求應(yīng)用提供了超越傳統(tǒng)焊料的先進解決方案。