F'Lulju 2026, l-industrija tas-semikondutturi tal-enerġija esperjenzat rawnd ieħor ta 'żidiet fil-prezzijiet. Infineon aġġusta l-prezzijiet tagħha għat-tieni darba, bi kważi 20 fabbrikant segwew l-istess, u estendiet iċ-ċikli tal-kunsinna għal 40-50 ġimgħa. Wara dan il-fenomenu hemm it-tkabbir splussiv tas-semikondutturi SiC/GaN tat-tielet-ġenerazzjoni f'oqsma bħal vetturi tal-enerġija ġodda, provvisti tal-enerġija HVDC taċ-ċentru tad-dejta tal-AI, u PCS għall-ħażna tal-enerġija. Meta tieħu vetturi ta 'enerġija ġodda ta' 800V bħala eżempju, ir-rata ta 'penetrazzjoni tas-suq tal-moduli tal-enerġija SiC qabżet is-60%, filwaqt li d-domanda għal provvisti tal-enerġija ta'-qawwa ta 'densità għolja f'ċentri tad-dejta tal-AI qed tmexxi l-evoluzzjoni mgħaġġla tat-teknoloġija SiC lejn kurrent ogħla u temperaturi tal-junction ogħla.
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 grad , qed issir l-għażla tal-proċess mainstream għal interkonnessjonijiet ta'-affidabbiltà għolja f'moduli tal-enerġija SiC.
I. Prinċipji Ewlenin tas-Sinterizzazzjoni tal-Fidda
Is-sinterizzazzjoni tal-fidda hija essenzjalment proċess ta' twaħħil ta'-stat solidu. B'differenza mir-rifluss tal-fażi likwida tal-issaldjar, is-sinterizzazzjoni tal-fidda tutilizza partiċelli nano-fidda (jew mikro-partiċelli tal-fidda) taħt temperatura{{-baxxa (220{-250 grad ) u pressjoni għolja (20-40MPa) kundizzjonijiet biex jiffurmaw mekkaniżmu ta 'diffużjoni ta' atomu u densità metallika bejn partiċelli densi u saffi.
Dan il-proċess jista 'jinqasam fi tliet stadji:
Stadju 1: Riarranġament tal-partiċelli. Taħt pressjoni, partiċelli tal-fidda jgħaddu minn kuntatt fiżiku u arranġament mill-ġdid, u jeliminaw il-porożità inizjali.
Stadju 2: Tkabbir tal-għonq. L-atomi fil-punti ta 'kuntatt ta' partiċelli ħdejn xulxin jinfirxu tul il-konfini tal-qamħ, li jiffurmaw "għonq," iżidu malajr is-saħħa tat-twaħħil bejn il-partiċelli.
Stadju 3: Eliminazzjoni tal-pori. Id-diffużjoni kontinwa tikkawża tkabbir tal-qamħ u kontrazzjoni tal-porożità, li fl-aħħar mill-aħħar tirriżulta f'saff sinterizzat tal-fidda dens. Wara s-sinterizzazzjoni, il-konduttività termali tas-saff tal-fidda hija purament metallika, u telimina r-reżistenza termali tas-saff tal-kompost intermetalliku (IMC) fl-istann tradizzjonali. Il-konduttività termali tilħaq 200-250 W/m·K, 4-5 darbiet ogħla mill-50 W/m·K tal-istann SnAg.
Reliability Verification: After more than 2000 temperature cycling tests (-55℃~200℃), the shear strength of the silver sintered layer remains >15MPa, li jaqbeż sew ir-rekwiżit ta' 1000-ċiklu tal-istandard tal--grad AEC-Q101 tal-karozzi. Din il-karatteristika tagħmel is-sinterizzazzjoni tal-fidda t-teknoloġija ta 'interkonnessjoni preferuta għal moduli tal-qawwa tas-sewqan prinċipali tal-vetturi elettriċi u applikazzjonijiet aerospazjali ta' affidabilità għolja.
II. Sfidi tal-Proċess u Teknoloġiji Ewlenin
Minkejja l-vantaġġi sinifikanti tas-sinterizzazzjoni tal-fidda, il-kontroll tal-proċess tiegħu jiffaċċja sfidi multipli:
1. Kontroll tal-Uniformità tas-Sinterizzazzjoni
Uniform sintering of large-area chips (>20 × 20mm) hija l-isfida primarja. Il-proprjetajiet reoloġiċi tal-pejst tal-fidda, l-uniformità tat-trażmissjoni tal-pressjoni, u d-distribuzzjoni tal-kamp tat-temperatura kollha jaffettwaw il-proporzjon finali tal-vojt . 1. Differenza ta 'densità li taqbeż l-10% bejn it-tarf taċ-ċippa u ċ-ċentru se twassal għal konċentrazzjoni ta' stress termomekkaniku, li taċċellera l-falliment tal-għeja tas-saff ta 'interkonnessjoni.
2. Tqabbil tas-Saff tal-Metalizzazzjoni tal-Interface
Id-differenza fil-koeffiċjent ta 'espansjoni termali (CTE) bejn is-saff ta' metallizzazzjoni ta 'wara taċ-ċippa (tipikament Ag, Al, jew TiN) u s-saff tal-fidda sinterizzat għandhom jiġu kkumpensati b'mod preċiż permezz ta' twieqi tal-proċess. Meta tieħu s-sistema Ag/sinterizzazzjoni tal-fidda/Ni-Au-DBC bħala eżempju, is-CTEs huma 17, 19, u 7 ppm/grad, rispettivament. L-istress termali fl-interface jeħtieġ li jittaffa permezz tal-ottimizzazzjoni tal-kurva tal-pressjoni.
3. Kontroll tar-Rata Void
L-industrija ġeneralment teħtieġ rata null ta '<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:
Tagħbija ta' pressjoni pass-pass-: Kurva ta' pressjoni ta'-stadji li tinvolvi tisħin minn qabel ta'-pressjoni baxxa segwita minn sinterizzazzjoni ta'-pressjoni għolja.
Ottimizzazzjoni tal-formulazzjoni tal-pejst tal-fidda nano: Tnaqqas l-enerġija ta 'attivazzjoni tas-sinterizzazzjoni u ttejjeb il-kinetika tad-densifikazzjoni.
Spezzjoni Online X-Ray: 100% X-Ray void rate skoperta, li tipprovdi feedback f'-ħin reali dwar l-istat tal-proċess.
4. Sinerġija tas-sottostrat taċ-ċeramika
It-tqabbil tal-interface bejn is-sottostrati taċ-ċeramika DBC (Direct Copper Clad) u AMB (Active Metal Brazing) u s-saff sinterizzat tal-fidda huwa ugwalment kruċjali. Is-sottostrati tan-nitrur tas-silikon AMB, bit-tqabbil ta 'espansjoni termali eċċellenti tagħhom (CTE madwar 2.5ppm/ grad), qed jissostitwixxu malajr is-soluzzjoni tradizzjonali AlN-DBC f'moduli ta' enerġija SiC, ittejjeb il-ħajja taċ-ċiklu tal-enerġija tal-modulu.
III. Il-link finali fil-PCBA tmiem-sa-affidabbiltà
Il-proċess ta 'sinterizzazzjoni tal-fidda mhux biss isolvi l-problema ta' interkonnessjoni minn ċippa għal sottostrat, iżda jikkonċerna wkoll it-tmiem-sa-affidabbiltà tal-ippakkjar tal-modulu tal-enerġija → assemblaġġ tal-PCBA.
Wara li l-modulu tal-enerġija SiC itemm is-sinterizzazzjoni u l-interkonnessjoni, il-konnessjoni elettrika tiegħu mal-PCB, id-disinn tal-ġestjoni termali u l-iffissar mekkaniku kollha jeħtieġ li jiġu kkunsidrati f'termini ta' affidabilità fil-livell tas-sistema:
Disinn ta 'Dissipazzjoni tas-Sħana: Passaġġ termali effiċjenti jeħtieġ li jiġi ddisinjat taħt is-saff sinterizzat tal-fidda, billi jottimizza l-katina sħiħa tar-reżistenza termali mit-temperatura tal-junction taċ-ċippa sat-temperatura ambjentali.
Layout tas-Sustrat: L-istruttura tal-munzell-up tas-sottostrat taċ-ċeramika DBC/AMB u l-PCB jeħtieġ li jiġu soġġetti għal simulazzjoni termomekkanika.
Tieqa tal-Proċess tal-issaldjar: Il-profili tat-temperatura tal-issaldjar reflow tal-modulu u l-PCB jeħtieġ li jaqblu mal-limitu tat-temperatura tas-saff sinterizzat tal-fidda.
Kisi tal-Konkrit: Il-proċess tal-kisi tal-modulu tal-enerġija jeħtieġ li jikkunsidra l-kompatibilità tal-wiċċ tas-saff tal-fidda.
