sic碳化硅模块烧结银的创新和挑战
来源：善仁（浙江）新材料科技有限公司
sic碳化硅模块烧结银的创新和挑战
一 模块设计中的创新点以及困难
sic 的使用是新的，芯片的烧结连接技术也是新的，尤其是用于汽车电力电子。最重要的是，使用善仁烧结银的模块技术比同行领先 2-3 年。同时也是被认为非常有前景和风险的。
时间压力是一个巨大的挑战。虽然模块的设计是可以的，但许多工艺是完全未知的。没有人真正知道要花费多长时间才能解决所有的问题。为了在设计好的流程下找到稳定且良好的性能，需要进行大量测试。
当在时间上压力比较大的时候，供应商有时会交付错误或者有缺陷的物料。为了避免这种问题，sharex必须有非常好的应变能力，以达到预期的结果。一旦我们完成了烧结纳米银设计，产业化就会推进到下一步的封装工艺。
技术障碍主要涉及烧结工艺。sharex的烧结银在厚度和密度上必须保证良好的均匀性。良好的性能意味着有压力，但这会增加硅片碎裂的风险。为避免这个问题，模具必须准确且垂直于基板。压力必须均匀、精确以及精确地施加在正确的位置。这才能确保了高性能、高可靠性和高良品率。
二 封装sic模块的挑战和发展方向
sic 和 gan 都是可实现高功率密度以及高频功率半导体技术。使用传统的封装技术，封装工艺实际上已经变成了性能的瓶颈，而不是芯片。高导热率是允许模块输出更高功率的必要条件，高温烧结和低杂散电感是实现高频性能所必需的。典型的工艺包括：银烧结的芯片背面连接技术，改进的正面工艺包括粗铝绑定线、铜绑定线、铝铜绑定带，银烧结的正面缓冲层等、这些改进都有利于以减少寄生参数的影响。此外，优化器件内部电流对称设计，以进一步降低寄生电感。
sic 还未成为主流。大多数电力电子设备仍在应用si的技术。同时基于sic技术前端的产业化仍在发展过程中：新晶圆厂建成，晶圆直径需要做的更大、成本需要更低等。此外，如何更好的应用sic器件以及在相关产业的普及都还在发展阶段。在封装方面，sic 和 si 之间没有太大的区别。sic 的设计要求可能更为严格，但用于优化 sic 的所有流程也可用于优化igbt等。当然，sic 只是在所有设计方面都提出了更高的要求。在芯片技术方面，技术的发展刚刚进入一个产业化的阶段，技术的发展还有很大的空间。
早期阶段，有人担心sic无法承受烧结过程的必要压力（sic比si更容易碎裂），但随着压力精确和均匀控制技术的发展，这种担心变得可以忽略不计。有一个领域存在很大的差异：在用于transfer molding的材料中。为了支持 sic 较高的烧结温度，需要好的成型材料，并具有较高的高弹态温度。这些材料目前有很多供应商在开发，但只有少数供应商的产品能验证通过和应用。
三 开发sic模块所获得的经验
1 烧结银结现在被视为一种可靠性很高的技术，而不仅仅是高性能，同时快速应用到更多的领域。
2 过去使用 ag烧结芯片， 但现在我们使用 ag 烧结芯片和铜排。善仁新材预估，很快将能够在基板和散热器上烧结。同时，ag烧结会沿着装配链向下发展。
3 随着 sic 和 gan 更多的应用，将会有更多的投资在这上面。例如，在it服务器中对电源模块使用 gan的需求将会促进gan封装的发展，就像sic在电动汽车中一样。
4 烧结设备产能还在提升。同时，封装厂的需求会越来越大。
5 汽车公司本身也变得感兴趣，电力传动系统和普通电力电子系统未来可能有不同的发展路径。目前的ag烧结材料仍有很多发展。这将扩大适用性和可靠性，并有望降低成本。
6善仁新材目前也在开发纳米铜，用cu烧结材料取代ag烧结材料是有发展前景的，但我们预估cu烧结在生产过程中需要环境控制（真空、保护性气体等），或许生产成本会更高。并导致cu烧结材料不会很快商用，至少不会大量使用。