2026 yil iyul oyida yarimo'tkazgich sanoatida narxlarning yana bir ko'tarilishi kuzatildi. Infineon ikkinchi marta o'z narxlarini o'zgartirdi, 20 ga yaqin ishlab chiqaruvchilar bunga ergashib, etkazib berish sikllarini 40-50 haftagacha uzaytirdi. Bu hodisaning orqasida yangi energiya vositalari, sunʼiy intellekt maʼlumotlar markazi HVDC quvvat manbalari va energiya saqlash kompyuterlari kabi sohalarda uchinchi avlod SiC/GaN yarimoʻtkazgichlarining -portlovchi oʻsishi turibdi. 800V quvvatga ega yangi energiya vositalarini misol tariqasida oladigan bo‘lsak, SiC quvvat modullarining bozorga kirish darajasi 60% dan oshdi, shu bilan birga sun’iy intellekt ma’lumotlar markazlarida yuqori quvvat zichligidagi quvvat manbalariga bo‘lgan talab SiC texnologiyasining jadal rivojlanishini yuqori oqim va yuqori ulanish haroratiga olib kelmoqda.
However, the high-reliability packaging of SiC power modules is becoming a key bottleneck in the industry chain. The thermal conductivity of traditional soldering processes is approximately 50 W/m·K, with a temperature limit of only 220℃, which can no longer meet the requirements of SiC modules for junction temperatures >175℃ and process temperatures >350℃. Silver sintering technology, with its thermal conductivity >200 W/m·K and temperature resistance >350 daraja, SiC quvvat modullarida yuqori{1}}ishonchli ulanishlar uchun asosiy jarayon tanloviga aylanmoqda.
I. Kumush sinterlashning asosiy tamoyillari
Kumush sinterlash asosan qattiq holatdagi diffuziyali-birlashma jarayonidir. Lehimlashning suyuq fazali oqimidan farqli o'laroq, kumushni sinterlashda nano{3}}kumush zarrachalari (yoki mikro{4}}kumush zarralari) past harorat (220-250 daraja) va yuqori bosim (20-40 MPa) sharoitida atom zarrachalari orasidagi atom zarrachalarini hosil qilish uchun ishlatiladi. va bo'yin o'sishi mexanizmlari.
Ushbu jarayonni uch bosqichga bo'lish mumkin:
1-bosqich: Zarrachalarni qayta tashkil etish. Bosim ostida kumush zarralari jismoniy aloqa va qayta tartibga solinadi, dastlabki g'ovaklikni yo'q qiladi.
2-bosqich: bo'yin o'sishi. Qo'shni zarrachalarning aloqa nuqtalaridagi atomlar don chegaralari bo'ylab tarqalib, "bo'yinlar" hosil qiladi, zarralar orasidagi bog'lanish kuchini tez oshiradi.
3-bosqich: teshiklarni yo'q qilish. Uzluksiz diffuziya donning o'sishiga va g'ovaklikning qisqarishiga olib keladi, natijada zich kumush sinterlangan qatlam paydo bo'ladi. Sinterlashdan so'ng, kumush qatlamning issiqlik o'tkazuvchanligi sof metall bo'lib, an'anaviy lehimlardagi intermetalik birikma (IMC) qatlamining issiqlik qarshiligini yo'q qiladi. Issiqlik o'tkazuvchanligi 200-250 Vt / m · K ga etadi, SnAg lehimining 50 Vt / m · K dan 4-5 baravar yuqori.
Reliability Verification: After more than 2000 temperature cycling tests (-55℃~200℃), the shear strength of the silver sintered layer remains >15MPa, bu AEC{6}}Q101 standartidagi avtomobil-standartining 1000-sikl talabidan ancha yuqori. Ushbu xususiyat kumushni sinterlashni elektr transport vositalarining asosiy quvvat modullari va yuqori ishonchlilikdagi aerokosmik ilovalar uchun afzal qilingan o'zaro bog'lanish texnologiyasiga aylantiradi.
II. Jarayon muammolari va asosiy texnologiyalar
Kumush sinterlashning muhim afzalliklariga qaramay, uning jarayonini boshqarish ko'plab qiyinchiliklarga duch keladi:
1. Sinterlashning bir xilligini nazorat qilish
Uniform sintering of large-area chips (>20×20mm) asosiy muammo hisoblanadi. Kumush xamirning reologik xususiyatlari, bosim o'tkazuvchanligining bir xilligi va harorat maydonining taqsimlanishi yakuniy bo'shliq nisbatiga ta'sir qiladi. 1. Chip qirrasi va markazi o'rtasidagi 10% dan ortiq zichlik farqi termomekanik stress kontsentratsiyasiga olib keladi, bu esa o'zaro bog'langan qatlamning charchoq buzilishini tezlashtiradi.
2. Interfeysni metalllashtirish qatlamini moslashtirish
Chipning orqa metallizatsiya qatlami (odatda Ag, Al yoki TiN) va sinterlangan kumush qatlami o'rtasidagi issiqlik kengayish koeffitsienti (CTE)dagi farq jarayon oynalari orqali aniq qoplanishi kerak. Ag/silver sintering/Ni-Au-DBC tizimini misol qilib olsak, CTE mos ravishda 17, 19 va 7 ppm/darajani tashkil qiladi. Interfeysdagi termal stressni bosim egri chizig'ini optimallashtirish orqali yumshatish kerak.
3. Void Rate Control
Sanoat odatda bo'sh stavkasini talab qiladi<5% in the sintered layer (tested according to IPC-A-610), but in actual production, void rate control for large-area chips is a core challenge. Current mainstream solutions include:
Bosqichma{1}}bosqichli yuklash: ikki{2}}bosqichli bosim egri chizigʻi, past-bosimni oldindan qizdirish va undan keyin yuqori-bosimli sinterlash.
Nano kumush pasta formulasini optimallashtirish: sinterlashning faollashuv energiyasini kamaytiradi va zichlash kinetikasini yaxshilaydi.
Onlayn rentgen-Ray tekshiruvi: 100% X-nurlarining bo'sh tezligini aniqlash, jarayon holati haqida real vaqt-fikr beradi.
4. Seramika substratining sinergiyasi
DBC (Direct Copper Clad) va AMB (Active Metal Brazing) seramika substratlari va kumush sinterlangan qatlam o'rtasidagi interfeysning mosligi bir xil darajada muhimdir. AMB kremniy nitridi substratlari issiqlik kengayishiga mukammal darajada mos keladigan (CTE taxminan 2,5ppm/daraja) SiC quvvat modullarida an'anaviy AlN{2}}DBC yechimini tezda almashtirib, modulning quvvat aylanishini yaxshilaydi.
III. PCBA-dagi yakuniy havola ishonchlilikni-yuqorilaydi-
Kumush sinterlash jarayoni nafaqat chipdan substratga o'zaro bog'lanish muammosini hal qiladi, balki quvvat modulining qadoqlash → PCBA yig'ilishining -oxirigacha{1}} ishonchliligiga ham tegishli.
SiC quvvat moduli sinterlash va o'zaro ulanishni tugatgandan so'ng, uning tenglikni tenglashtirishga elektr ulanishi, issiqlik boshqaruvi dizayni va mexanik mahkamlash tizim darajasidagi ishonchlilik-barchasini hisobga olish kerak:
Issiqlik tarqalish dizayni: kumush sinterlangan qatlam ostida samarali termal yo'l ishlab chiqilishi kerak, bu esa to'liq termal qarshilik zanjirini chip birikmasi haroratidan atrof-muhit haroratigacha optimallashtiradi.
Substrat joylashuvi: DBC/AMB keramik tagligi va PCB-to‘plangan strukturasi termomexanik simulyatsiyadan o‘tkazilishi kerak.
Lehimlash jarayoni oynasi: Modul va tenglikni qayta oqim lehimleme harorat rejimlari kumush sinterlangan qatlamning harorat chegarasiga mos kelishi kerak.
Beton qoplamasi: quvvat modulining qoplama jarayoni kumush qatlamning sirt mosligini hisobga olish kerak.
