전력반도체 소결칩 기술을 말하다

업데이트: 22년 2021월 XNUMX일

"Technology 끊임없이 진화하고 있습니다. 산업 부문은 개발을 따르고 회사는 시장에서 가장 필요한 응용 프로그램에 중점을 두고 소비자의 요구에 따라 생산 초점을 변경합니다. AMX는 소결 프레스용으로 새로운 유형의 소결 도구인 Micro-Punch를 발명했습니다. 이는 기판, 칩, 칩의 각 구성 요소를 특정 압력(서미스터, IGBT, 이끼).

"

기술은 끊임없이 발전하고 있습니다. 산업 부문은 발전을 따르고 회사는 시장에서 가장 필요한 응용 프로그램에 집중하고 소비자의 요구에 따라 생산 초점을 변경합니다. AMX는 기판, 칩, 칩의 각 구성 요소를 특정 압력(서미스터, IGBT, MOSFET). AMX에 따르면 Micro-Punch 도구는 균일한 압력을 보장하고 금형 파손, 기울어짐, 박리 및 공극과 같은 중요한 문제를 제거합니다. Micro-Punch 도구는 칩의 수나 배치에 제한이 없습니다. 이는 모든 DBC 크기나 구성에 적응할 수 있으며 서로 매우 가깝더라도 가장 얇고 작은 금형을 독립적으로 프레스할 수 있습니다.

압력 소결

은(Ag)/구리(Cu) 압력 소결(그림 1 참조)은 더 높은 강도, 무결성 및 전도성을 제공하기 위해 분말 재료(즉, 나노입자)에 적용되는 열처리 공정입니다. AMX에 따르면 소결은 현재 전력 전자 부품을 연결하는 가장 안정적인 기술로 간주됩니다. 은 소결 페이스트는 현재 가장 널리 사용되는 재료입니다. 융점은 약 960˚C이고 은 소결 페이스트의 열전도율은 130 ~ 250 W/(m·K)입니다. 은 소결 페이스트는 에폭시 수지에 대한 높은 접착력을 가지며 우수한 관리를 위해 고정된 위치에 구성 요소를 유지할 수 있으며 일반적으로 공정의 전체 생산량을 증가시킬 수 있습니다. 차세대는 특히 상당한 비용 절감을 달성하기 위해 구리 소결이 필요합니다. 다른 접합 방법에 비해,

• 열전도율이 가장 우수합니다(》150 W/(m⋅K)).
• 최고의 전도도를 가지고 있습니다.
• 내구성 테스트에서 최상의 결과를 제공하며, 납땜된 인터커넥트보다 100배 더 우수합니다.
• 더 높은 재용융 온도(>400˚C)를 나타냅니다.

AMX에 따르면 특허 받은 압력 소결 기술은 다음을 가능하게 합니다.

• DBC/AMC 및 기타 전기도금 기판 또는 베어 구리에 실리콘 및 탄화규소 소결
• 프레임/단품
• 내장된 몰드, 클립, 개스킷 등
• 다양한 재료, 표면 및 프로세스의 상호 작용

새로운 애플리케이션에는 다단계 상호 연결, 통합 모듈, 구성 요소 연결, 배전, UPS 변환 및 저장, 충전소, 인버터, 서보 모터, 레이더 및 센서가 포함됩니다.


그림 1: 압력 소결의 개략도

새로운 방법: 마이크로 펀치

연구 과정에서 그림 2와 같이 소결 공정에서 최상의 결과를 얻은 혁신 특허를 획득했습니다. 이것은 Micro-Punch 시스템으로 기존 시스템과 완전히 다르며 이전 시스템. 첫 번째 시스템은 모든 구성 요소에 동일한 힘을 가하는 단일 프레스로 구성됩니다. 다양한 구성 요소의 두께 차이는 필연적으로 문제를 일으킬 것입니다. 즉, 반죽 층이 특정 지점에서 약간 더 두꺼워지면 그 지점에서 모든 프레스의 힘이 정확하게 가해지기 때문에 압력이 불균형하게 증가하고 재료 균열의 위험이 증가합니다.

회사는 Micro-Punch 시스템으로 주요 혁신을 도입했습니다. 이제 전용 프레스를 사용하여 각 지점에서 독립적으로 압력을 가합니다. 결과적으로 이전 문제가 제거되었습니다. AMX의 영업 관리자인 Alessio Greci는 다음과 같이 말했습니다. “AMX 특허는 이 생산 분야에 혁명을 일으켰습니다. 경쟁에서는 일반적으로 여러 프레스를 하위 그룹으로 그룹화하는 일부 중간 및 대체 솔루션을 개발했지만 MicroPunch 시스템은 반복성 측면에서 우수한 성능을 보였습니다. 소유 비용과 처리 시간은 동일하지만 특히 고급 패키징 응용 프로그램에서 그렇습니다.”


그림 2: AMX의 특허 받은 방법 중 하나(오른쪽)와 고전적인 방법(왼쪽)


그림 3: AG 소결 기술의 진화

최대 사용자 정의

AMX에 따르면 Micro-Punch 시스템은 고객의 요구에 맞게 맞춤화할 수 있습니다. 사실, 그들 중 많은 사람들은 비용보다 솔루션의 정확성과 신뢰성에 더 관심을 가지고 있습니다. 물질적 손상을 제거하는 것이 주요 요구 사항입니다. 이 요구 사항은 다양한 유형의 전자 부품(예: 다이오드, MOSFET 및 서미스터)가 이 과정에 참여합니다. Micro-Punch를 사용하여 각 노루발은 한 지점에 할당되며(그림 4 참조) 전체 시스템은 서미스터와 IGBT를 독립적으로 누를 수 있습니다.

또한 AMX에 따르면 Micro-Punch는 다양한 전자 부품에 서로 다른 독립적인 압력을 가할 수 있습니다. 이런 식으로 고객이 부품이 더 부서지기 쉽고 고압에 잘 반응하지 않는다고 생각하면 압력을 약간 낮출 수 있습니다. 따라서 설계 단계에서 고객의 사양에 따라 다양한 압력과 적용 부품 중에서 선택할 수 있습니다. 따라서 최종 생산 기계는 최종 사용자의 요구를 충족하도록 맞춤화됩니다. 예를 들어, 다양한 피스톤 간의 압력 비율을 정의하고 한 피스톤의 압력이 다른 피스톤의 압력의 두 배여야 함을 나타내는 매개변수를 지정할 수 있습니다.

"분명히 초기에 선택한 매개변수는 루프가 변경될 때마다 고객이 수정할 수 있으며 때때로 적용된 압력 간의 관계를 수정할 수 있습니다."라고 Gracie가 말했습니다. 그는 계속해서 “Micro-Punch 시스템은 서로 매우 가까운 요소를 처리할 수 있습니다. 이론적으로 이러한 구성 요소는 GAP가 없고 서로 접촉하면서 자유롭게 이동할 수 있기 때문입니다. 소결은 현재 다음에서 사용됩니다. 반도체 SiC와 같은 애플리케이션.”


그림 4: 펀치 한 번으로 개별적으로 압력을 가할 수 있습니다.

자동차 산업에서의 소결

지난 몇 년 동안 자동차의 모든 것이 함께 용접되었습니다. AMX는 또한 자동차 부문, 특히 초고전력 모듈에 대해 압력 소결 방법을 구현합니다. 오늘날 시장은 더 큰 소형화 및 고전력을 요구하며 회사의 활동 대부분은 이러한 애플리케이션에 집중될 것입니다. 기차로 대중 교통을 구현하는 방법도 있지만 분명히 공간 문제는 없습니다. 실제로 소형화는 주로 자동차 분야와 관련이 있습니다. 전력 모듈의 다른 응용 프로그램에는 데이터 센터, 무정전 전원 공급 장치 및 대형 전력 변압기도 포함됩니다.

압력 소결: 중요한 매개변수 세트

다른 소결 절차의 차이는 소결할 부품의 유형에 의해 결정되는 것이 아니라 슬러리의 선택 및 사용에 따라 결정됩니다. 고객은 따라야 할 붙여넣기 및 워크플로를 선택할 수 있습니다. 분명히 일부 초기 매개변수는 선험적으로 어느 정도 표준으로 선택됩니다. 소결 공정은 약 250˚C의 온도, 15~25MPa의 압력, 약 XNUMX분의 시간이 필요합니다. 이것은 전체 프로세스를 설명하기 위한 시작점입니다.

초기 결과에 따라 일부 매개변수를 조정하여 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 고객은 힘이나 열의 영향을 확인하고 구성 요소가 다양한 유형의 피로에 어떻게 반응하는지 관찰하고 개별 부품을 현미경으로 분석합니다. 일반적으로 이러한 매개변수는 솔더 페이스트 제조업체에서 설정하고 테스트 중에 하나씩 미세 조정됩니다. 마지막으로 압력 소결은 높은 신뢰성과 완벽한 반복성으로 고온 밀봉이 가능한 공정으로 현재 최고의 솔루션으로 간주됩니다. 온도 및 열팽창 계수와 같은 다른 매개변수를 평가해야 합니다.

듀얼 피드백 시스템

AMX는 "이중 피드백" 옵션을 제공합니다. 부품에 압력을 가할 때 오류를 방지하기 위한 기능입니다. 두 가지 측면에 가해지는 압력을 제어하십시오.

• 언론에서
• 힘이 가해지는 특정 지점에서

힘을 이용한 이중 체크 감지기 프레스에 가해지는 힘이 부품이 받는 힘과 일치하는지 평가합니다. 전체 소결 영역을 이해한 후 위에서 가해지는 압력과 반력을 구속하는 이론적인 힘을 계산하고 이를 센서 출력과 비교할 수 있습니다(그림 5 참조). 실제로 작업자는 청소를 위해 노루발을 분리한 다음 교체하는 것을 잊어버릴 수 있습니다. 이 경우 프로그래밍된 압력은 구성 요소에 적용된 실제 압력과 다르므로 상당한 힘 불균형이 발생합니다. 즉, 노루발이 예상한 힘을 가하지 않으면 시스템이 이를 감지하여 작업자에게 알립니다. 여러 센서가 산소 농도 및 온도에도 사용되지만 겉보기에는 중복되는 것처럼 보이지만 안전상의 이유로 사용됩니다(예: 센서가 오작동할 수 있음). 이 모든 정보는 전체 프로세스에 대한 완전한 개요를 얻기 위해 수집됩니다.


그림 5: 압력 소결에서 각 프레스는 다른 프레스와 완전히 독립적으로 제어됩니다.

기술은 끊임없이 발전하고 있습니다. 산업 부문은 발전을 따르고 회사는 시장에서 가장 필요한 응용 프로그램에 집중하고 소비자의 요구에 따라 생산 초점을 변경합니다. AMX는 기판, 칩, 특정 압력(서미스터, IGBT, MOSFET)의 각 구성 요소를 독립적으로 압착할 수 있는 소결 프레스를 위한 새로운 유형의 소결 도구인 Micro-Punch를 발명했습니다. AMX에 따르면 Micro-Punch 도구는 균일한 압력을 보장하고 금형 파손, 기울기, 박리 및 공극과 같은 중요한 문제를 제거합니다. Micro-Punch 도구는 칩의 수나 배치에 제한이 없습니다. 모든 DBC 크기 또는 구성에 적응할 수 있으며 서로 매우 가깝더라도 가장 얇고 가장 작은 금형을 독립적으로 압착할 수 있습니다.

압력 소결

은(Ag)/구리(Cu) 압력 소결(그림 1 참조)은 더 높은 강도, 무결성 및 전도성을 제공하기 위해 분말 재료(즉, 나노입자)에 적용되는 열처리 공정입니다. AMX에 따르면 소결은 현재 전력 전자 부품을 연결하는 가장 안정적인 기술로 간주됩니다. 은 소결 페이스트는 현재 가장 널리 사용되는 재료입니다. 융점은 약 960˚C이고 은 소결 페이스트의 열전도율은 130 ~ 250 W/(m·K)입니다. 은 소결 페이스트는 에폭시 수지에 대한 접착력이 높고 구성 요소를 고정된 위치에 유지하여 우수한 관리를 할 수 있으며 일반적으로 공정의 총 생산량을 증가시킬 수 있습니다. 차세대는 특히 상당한 비용 절감을 달성하기 위해 구리 소결이 필요합니다. 다른 접합 방법에 비해,

• 열전도율이 가장 우수합니다(》150 W/(m⋅K)).
• 최고의 전도도를 가지고 있습니다.
• 내구성 테스트에서 최상의 결과를 제공하며, 납땜된 인터커넥트보다 100배 더 우수합니다.
• 더 높은 재용융 온도(>400˚C)를 나타냅니다.

AMX에 따르면 특허 받은 압력 소결 기술은 다음을 가능하게 합니다.

• DBC/AMC 및 기타 전기도금 기판 또는 베어 구리에 실리콘 및 탄화규소 소결
• 프레임/단품
• 내장된 몰드, 클립, 개스킷 등
• 다양한 재료, 표면 및 프로세스의 상호 작용

새로운 애플리케이션에는 다단계 상호 연결, 통합 모듈, 구성 요소 연결, 배전, UPS 변환 및 저장, 충전소, 인버터, 서보 모터, 레이더 및 센서가 포함됩니다.


그림 1: 압력 소결의 개략도

새로운 방법: 마이크로 펀치

연구 과정에서 그림 2와 같이 소결 공정에서 최상의 결과를 얻은 혁신 특허를 획득했습니다. 이것은 Micro-Punch 시스템으로 기존 시스템과 완전히 다르며 이전 시스템. 첫 번째 시스템은 모든 구성 요소에 동일한 힘을 가하는 단일 프레스로 구성됩니다. 다양한 구성 요소의 두께 차이는 필연적으로 문제를 일으킬 것입니다. 즉, 반죽 층이 특정 지점에서 약간 더 두꺼워지면 그 지점에서 모든 프레스의 힘이 정확하게 가해지기 때문에 압력이 불균형하게 증가하고 재료 균열의 위험이 증가합니다.

회사는 Micro-Punch 시스템으로 주요 혁신을 도입했습니다. 이제 전용 프레스를 사용하여 각 지점에서 독립적으로 압력을 가합니다. 결과적으로 이전 문제가 제거되었습니다. AMX의 영업 관리자인 Alessio Greci는 다음과 같이 말했습니다. “AMX 특허는 이 생산 분야에 혁명을 일으켰습니다. 경쟁에서는 일반적으로 여러 프레스를 하위 그룹으로 그룹화하는 일부 중간 및 대체 솔루션을 개발했지만 MicroPunch 시스템은 반복성 측면에서 우수한 성능을 보였습니다. 소유 비용과 처리 시간은 동일하지만 특히 고급 패키징 응용 프로그램에서 그렇습니다.”


그림 2: AMX의 특허 받은 방법 중 하나(오른쪽)와 고전적인 방법(왼쪽)


그림 3: AG 소결 기술의 진화

최대 사용자 정의

AMX에 따르면 Micro-Punch 시스템은 고객의 요구에 맞게 맞춤화할 수 있습니다. 사실, 그들 중 많은 사람들이 비용보다 솔루션의 정확성과 신뢰성에 더 관심이 있습니다. 물질적 손상을 제거하는 것이 주요 요구 사항입니다. 이 요구 사항은 다양한 유형의 전자 부품(예: 다이오드, MOSFET 및 서미스터의 조합)이 프로세스에 포함될 때 가장 분명합니다. Micro-Punch를 사용하여 각 노루발은 한 지점에 할당되며(그림 4 참조) 전체 시스템은 서미스터와 IGBT를 독립적으로 누를 수 있습니다.

또한 AMX에 따르면 Micro-Punch는 다양한 전자 부품에 서로 다른 독립적인 압력을 가할 수 있습니다. 이런 식으로 고객이 부품이 더 부서지기 쉽고 고압에 잘 반응하지 않는다고 생각하면 압력을 약간 낮출 수 있습니다. 따라서 설계 단계에서 고객의 사양에 따라 다양한 압력과 적용 부품 중에서 선택할 수 있습니다. 따라서 최종 생산 기계는 최종 사용자의 요구를 충족하도록 맞춤화됩니다. 예를 들어, 다양한 피스톤 간의 압력 비율을 정의하고 한 피스톤의 압력이 다른 피스톤의 압력의 두 배여야 함을 나타내는 매개변수를 지정할 수 있습니다.

"분명히 초기에 선택한 매개변수는 루프가 변경될 때마다 고객이 수정할 수 있으며 때때로 적용된 압력 간의 관계를 수정할 수 있습니다."라고 Gracie가 말했습니다. 그는 계속해서 “Micro-Punch 시스템은 서로 매우 가까운 요소를 처리할 수 있습니다. 이론적으로 이러한 구성 요소는 GAP가 없고 서로 접촉하면서 자유롭게 이동할 수 있기 때문입니다. 소결은 현재 다음에서 사용됩니다. 반도체 SiC와 같은 애플리케이션.”


그림 4: 펀치 한 번으로 개별적으로 압력을 가할 수 있습니다.

자동차 산업에서의 소결

지난 몇 년 동안 자동차의 모든 것이 함께 용접되었습니다. AMX는 또한 자동차 부문, 특히 초고전력 모듈에 대해 압력 소결 방법을 구현합니다. 오늘날 시장은 더 큰 소형화 및 고전력을 요구하며 회사의 활동 대부분은 이러한 애플리케이션에 집중될 것입니다. 기차로 대중 교통을 구현하는 방법도 있지만 분명히 공간 문제는 없습니다. 실제로 소형화는 주로 자동차 분야와 관련이 있습니다. 전력 모듈의 다른 응용 프로그램에는 데이터 센터, 무정전 전원 공급 장치 및 대형 전력 변압기도 포함됩니다.

압력 소결: 중요한 매개변수 세트

다른 소결 절차의 차이는 소결할 부품의 유형에 의해 결정되는 것이 아니라 슬러리의 선택 및 사용에 따라 결정됩니다. 고객은 따라야 할 붙여넣기 및 워크플로를 선택할 수 있습니다. 분명히 일부 초기 매개변수는 선험적으로 어느 정도 표준으로 선택됩니다. 소결 공정은 약 250˚C의 온도, 15~25MPa의 압력, 약 XNUMX분의 시간이 필요합니다. 이것은 전체 프로세스를 설명하기 위한 시작점입니다.

초기 결과에 따라 일부 매개변수를 조정하여 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 고객은 힘이나 열의 영향을 확인하고 구성 요소가 다양한 유형의 피로에 어떻게 반응하는지 관찰하고 개별 부품을 현미경으로 분석합니다. 일반적으로 이러한 매개변수는 솔더 페이스트 제조업체에서 설정하고 테스트 중에 하나씩 미세 조정됩니다. 마지막으로 압력 소결은 높은 신뢰성과 완벽한 반복성으로 고온 밀봉이 가능한 공정으로 현재 최고의 솔루션으로 간주됩니다. 온도 및 열팽창 계수와 같은 다른 매개변수를 평가해야 합니다.

듀얼 피드백 시스템

AMX는 "이중 피드백" 옵션을 제공합니다. 부품에 압력을 가할 때 오류를 방지하기 위한 기능입니다. 두 가지 측면에 가해지는 압력을 제어하십시오.

• 언론에서
• 힘이 가해지는 특정 지점에서

힘 센서를 사용한 이중 검사는 프레스에 가해지는 힘이 구성 요소가 받는 힘과 일치하는지 평가합니다. 전체 소결 영역을 이해한 후 위에서 가해지는 압력과 반력을 구속하는 이론적인 힘을 계산하고 이를 센서 출력과 비교할 수 있습니다(그림 5 참조). 실제로 작업자는 청소를 위해 노루발을 분리한 다음 교체하는 것을 잊어버릴 수 있습니다. 이 경우 프로그래밍된 압력은 구성 요소에 적용된 실제 압력과 다르므로 상당한 힘 불균형이 발생합니다. 즉, 노루발이 예상한 힘을 가하지 않으면 시스템이 이를 감지하여 작업자에게 알립니다. 여러 센서가 산소 농도 및 온도에도 사용되지만 겉보기에는 중복되는 것처럼 보이지만 안전상의 이유로 사용됩니다(예: 센서가 오작동할 수 있음). 이 모든 정보는 전체 프로세스에 대한 완전한 개요를 얻기 위해 수집됩니다.


그림 5: 압력 소결에서 각 프레스는 다른 프레스와 완전히 독립적으로 제어됩니다.