株洲高可靠SiC碳化硅烧结银膏

纳米烧结银做为SiC芯片封装的互连层研究总结
IGBT功率器件被广泛用于新能源电车、车载逆变器上，做主要的控制元器件，而以SiC为代表的第三代半导体材料所制成的功率器件能够承受500℃左右甚至更高的温度，比Si小近千倍的导通电阻，多20倍左右的开关频率等性。

善仁新材纳米烧结银互连结构成型原理及微观结构
纳米颗粒具有特的性能，其比表面积小并且表面曲率半径小，这种特性赋予了它具有比常规的粉体更低的熔点和焊接温度。根据善仁新材研究院的经验得知：纳米银在粒径尺度在10nm以下时，它的烧结温度能降低到100℃以下，比块状时候的熔点的961℃低了800℃以上。与块状银微观结构不同是，纳米烧结银互连层是属于微孔材料，即在其内部分布有众多的微孔隙，微孔隙的尺寸位于亚微米至微米范围间。

善仁新材的纳米烧结银互连层的制作工艺
其工艺主要包括：
① 在覆铜（Cu）基板上涂覆或者丝网印刷纳米烧结银，将芯片放置在纳米银膏上；

其一为改变芯片尺寸，好控制在5×5 mm2以内；其二是在烧结银中添加“特殊物质”。善仁新材公司通过控制烧结温度、温升速度、烧结时间研究出一种烧结方法，在针对10×10mm2的大面积连接时，既降低了烧结温度，又将烧结后的剪切强度提升至50MPa左右。

纳米烧结银互连层的孔隙研究
善仁公司统计了在不同时间和温度下孔隙率情况。发现孔隙率的大小和芯片的大小有很大的关系，采用无压纳米烧结银AS9375封装5*5mm的小芯片，几乎无孔隙。对于大于5*5mm的芯片，空隙率会在3-8%之间。孔隙主要由小孔和中孔组成，在250℃烧结时，空隙会很少。

烧结纳米银导热率及孔隙关系
孔隙对于热传导性能的影响会很大，善仁新材发现：纳米烧结银热流密度分布不均匀，有孔隙的地方会使得周围的热流密度变低，并且随着孔隙率的增加，等效热导率依次减少。空隙率越低，导热系数越高，空隙率越高，导热系数越低。