烧结纳米银做SiC芯片封装互连层的研究综述.pdf

在电子封装领域，SiC（碳化硅）芯片作为一种新一代半导体材料，其高功率密度和耐高温性能使其在新能源汽车、车载逆变器等高技术领域应用广泛。然而，传统的芯片封装互连技术，如银浆、聚合物材料和软钎焊等，存在不能在高温环境下可靠工作的缺陷。这些技术的局限性导致电力电子系统的性能和可靠性瓶颈出现在封装技术上。为了解决这一问题，近年来研究者们转向了以烧结纳米银技术为代表的低温连接技术。 纳米银焊膏作为新一代封装材料，具备低温烧结和高温服役的特性，形成的互连层结构具有独特的耐高温性能和高热导率，非常适合SiC功率器件的封装要求。本文综述了烧结纳米银作为SiC芯片封装互连层的研究，重点关注纳米银层的形成机理、烧结工艺、力学性能研究和本构模型。 纳米银颗粒由于其高表面能和小尺寸效应，具有比块状材料更低的熔点和烧结温度。纳米银的烧结温度可以降低到几百摄氏度，这使得其在低温下即可完成烧结。烧结后的纳米银互连层是多孔材料，内部分布着大量微孔隙，这些微孔隙的尺寸在亚微米至微米之间。 烧结纳米银互连层的制作工艺主要包括在覆铜基板上涂覆或丝网印刷纳米银焊膏，芯片放置在焊膏上，随后进行预加热干燥处理，以排除焊膏中的有机挥发物。接下来，要在高温下进行无压或压力辅助烧结，其主要工艺参数包括升温速率、烧结温度、烧结压强、烧结时间和气体环境等。烧结完成后，基板上形成了纳米银互连层。 关于纳米银互连层的工艺改进，研究中提出了采用不同方法提升互连层的连接强度。例如，可以在SiC基板表面镀银、金或镍等，以此来改进纳米银烧结互连层的性能。 总体而言，烧结纳米银互连层由于其优异的电、热性能和高温稳定性，已经成为SiC功率器件封装的理想互连结构。此外，纳米银层薄且具有高的热导率，使其适用于高功率器件的封装，能够承受更高的工作温度。在未来的电子封装技术中，纳米银互连技术有望继续发展，为高性能功率器件提供更可靠的封装解决方案。