Говоря о технологии спекания силовых полупроводниковых чипов

Обновление: 22 ноября 2021 г.

Технологии постоянно развивается. Промышленный сектор следит за развитием, а компания фокусируется на наиболее востребованных на рынке приложениях и меняет фокус производства в соответствии с потребностями потребителей. Компания AMX изобрела новый тип инструмента для спекания Micro-Punch для своего спекательного пресса, который может независимо прижимать каждый компонент к подложке, чипу, чипу с определенным давлением (термистор, IGBT, MOSFET).

Технологии постоянно развиваются. Промышленный сектор следит за развитием, и компания сосредотачивается на наиболее востребованных на рынке приложениях и меняет фокус своего производства в соответствии с потребностями потребителей. Компания AMX изобрела новый тип инструмента для спекания Micro-Punch для своего пресса для спекания, который может независимо нажимать каждый компонент на подложке, чипе, чипе с определенным давлением (термистор, IGBT, МОП-транзистор). По данным AMX, инструмент Micro-Punch обеспечивает равномерное давление и устраняет следующие важные проблемы: поломка формы, наклон, расслоение и пустоты. Инструмент Micro-Punch не имеет ограничений по количеству и размещению стружки; он может адаптироваться к любому размеру или конфигурации DBC и может независимо прессовать самые тонкие и маленькие формы, даже если они расположены очень близко друг к другу.

Спекание под давлением

Спекание под давлением серебра (Ag) / меди (Cu) (см. Рис. 1) - это процесс термообработки порошковых материалов (например, наночастиц) для обеспечения более высокой прочности, целостности и проводимости. Согласно AMX, спекание в настоящее время считается самой надежной технологией соединения силовых электронных компонентов. Паста из спеченного серебра в настоящее время является наиболее широко используемым материалом. Температура плавления составляет около 960 ° C, а теплопроводность пасты из спеченного серебра составляет от 130 до 250 Вт / (м · К). Серебряная агломерационная паста обладает высокой адгезией к эпоксидной смоле, может удерживать компоненты в фиксированном положении для превосходного управления и в целом может увеличить общую производительность процесса. Следующее поколение требует спекания меди, особенно для достижения значительной экономии средств. По сравнению с другими методами склеивания,

• Обладает лучшей теплопроводностью (150 Вт / (м⋅К)).
• Обладает лучшей проводимостью.
• Он обеспечивает наилучшие результаты в тестах на долговечность, даже в 100 раз лучше, чем паяные межсоединения.
• Показывает более высокую температуру плавления (> 400˚C).

Согласно AMX, ее запатентованная технология спекания под давлением позволяет:

• Спекание кремния и карбида кремния на DBC / AMC и других гальванических подложках или чистой меди
• Рамка / дискретная
• Встроенные формы, зажимы, прокладки и т. Д.
• Взаимодействие различных материалов, поверхностей и процессов

Новые приложения включают в себя многоуровневое соединение, интегрированные модули, соединения компонентов, распределение энергии, преобразование и хранение ИБП, зарядные станции, инверторы, серводвигатели, радары и датчики.


Рисунок 1: Принципиальная схема спекания под давлением

Новый метод: Micro-Punch

В процессе исследования компания получила патент на инновацию, в результате которого были достигнуты наилучшие результаты процесса спекания, как показано на рисунке 2. Это система Micro-Punch, которая полностью отличается от традиционной системы и имеет значительное улучшение по сравнению с предыдущая система. Первая система состоит из одного пресса, который прилагает одинаковое усилие ко всем компонентам. Любая разница в толщине различных компонентов неизбежно вызовет проблемы. Другими словами, если слой теста немного толще в определенной точке, вся сила пресса прилагается точно в этой точке, тем самым непропорционально увеличивая давление и увеличивая риск растрескивания материала.

Компания представила главное новшество с системой Micro-Punch: теперь в ней используется специальный пресс для независимого давления в каждой точке. В результате была устранена предыдущая проблема. Алессио Греки, менеджер по продажам AMX, сказал: «Патенты AMX произвели революцию в этой области производства. Конкурс разработал несколько промежуточных и альтернативных решений, обычно группируя несколько прессов в подгруппы, но система MicroPunch показала хорошие результаты с точки зрения повторяемости. Особенно в сложных упаковочных приложениях, хотя стоимость владения и время обработки одинаковы ».


Рисунок 2: Один из запатентованных методов AMX (справа) и классический метод (слева)


Рисунок 3: Эволюция технологии спекания AG

Максимальная настройка

Согласно AMX, систему Micro-Punch можно настроить в соответствии с потребностями клиентов. На самом деле, многие из них больше заботятся о точности и надежности решения, чем о его стоимости. Первоочередное требование - устранение материального ущерба. Это требование наиболее очевидно, когда различные типы электронных компонентов (например, комбинации диодов, МОП-транзисторы и термисторы) участвуют в процессе. При использовании Micro-Punch каждая прижимная лапка предназначена для определенной точки (см. Рисунок 4), и вся система может независимо нажимать на термистор и IGBT.

Кроме того, согласно AMX, Micro-Punch может оказывать различное и независимое давление на различные электронные компоненты. Таким образом, если заказчик считает, что компонент более хрупкий и плохо реагирует на высокое давление, он может немного снизить давление. Таким образом, на стадии проектирования и в соответствии с требованиями заказчика можно выбирать между различными давлениями и применяемыми компонентами. Таким образом, конечная производственная машина адаптируется к потребностям конечного пользователя. Например, вы можете определить степень давления между различными поршнями и указать параметр, который указывает, что давление одного поршня должно быть вдвое больше, чем давление другого поршня.

«Очевидно, что эти изначально выбранные параметры могут быть изменены заказчиком каждый раз при изменении контура, [они] могут время от времени изменять соотношение между приложенными давлениями», - сказала Грейси. Он продолжил: «Система Micro-Punch может обрабатывать элементы, которые находятся очень близко друг к другу, потому что теоретически эти компоненты могут иметь нулевой зазор и могут свободно перемещаться, контактируя друг с другом. Спекание в настоящее время используется в Полупроводниковое приложения, такие как SiC ».


Рисунок 4: Один пуансон позволяет вам оказывать давление индивидуально.

Спекание в автомобильной промышленности

За последние несколько лет все в машине было сварено воедино. AMX также применяет методы спекания под давлением в автомобильном секторе, особенно для модулей сверхвысокой мощности. Сегодня рынок требует большей миниатюризации и высокой мощности, и большая часть деятельности компании будет сосредоточена на таких приложениях. Есть также реализация общественного транспорта с поездами, но у них явно нет проблем с пространством. Фактически, миниатюризация в основном касается автомобильной отрасли. Другие применения силовых модулей также включают центры обработки данных, источники бесперебойного питания и большие силовые трансформаторы.

Спекание под давлением: набор важных параметров

Разница между различными процедурами спекания определяется не столько типом спекаемых деталей, сколько выбором и использованием суспензии. Клиенты могут выбрать пасту и рабочий процесс. Очевидно, что некоторые исходные параметры выбраны априори, более или менее стандартными. Процесс спекания требует температуры около 250 ° C, давления от 15 до 25 МПа и времени около трех минут. Это отправная точка для описания всего процесса.

Исходя из первоначальных результатов, некоторые параметры могут быть скорректированы для получения наилучшего результата. Обычно клиенты проверяют влияние силы или тепла, наблюдают, как компоненты реагируют на различные виды усталости, и анализируют отдельные детали под микроскопом. Обычно эти параметры устанавливаются производителем паяльной пасты и настраиваются один за другим во время испытания. Наконец, спекание под давлением - это процесс, который обеспечивает высокотемпературную герметизацию с высокой надежностью и идеальной повторяемостью, и в настоящее время считается лучшим решением. Необходимо оценить другие параметры, такие как температура и коэффициент теплового расширения.

Двойная система обратной связи

AMX предоставляет возможность «двойной обратной связи». Это функция, позволяющая избежать ошибок при приложении давления к компонентам. Контролируйте давление, оказываемое на два аспекта:

• О прессе
• В определенной точке приложения силы

Двойная проверка с применением силы датчик оценивает, согласуется ли сила, приложенная к прессу, с силой, воспринимаемой компонентом. Осознав всю зону спекания, вы можете рассчитать давление, приложенное сверху, и теоретическую силу, ограничивающую силу реакции, и сравнить ее с выходным сигналом датчика (см. Рисунок 5). Фактически, оператор может снять прижимную лапку для очистки, а затем забыть заменить ее. В этом случае запрограммированное давление будет отличаться от фактического давления, приложенного к компоненту, что приведет к значительному дисбалансу сил. Другими словами, когда прижимная лапка не прилагает ожидаемого усилия, система обнаружит и уведомит оператора. Несколько датчиков также используются для измерения концентрации кислорода и температуры, хотя они кажутся избыточными, но используются по соображениям безопасности (например, датчик может работать со сбоями). Вся эта информация собирается, чтобы получить полный обзор всего процесса.


Рисунок 5: При спекании под давлением каждый пресс управляется и полностью независим от других прессов.

Технологии постоянно развиваются. Промышленный сектор следит за развитием, и компания сосредотачивается на наиболее востребованных на рынке приложениях и меняет фокус своего производства в соответствии с потребностями потребителей. Компания AMX изобрела новый тип инструмента для спекания Micro-Punch для своего пресса для спекания, который может независимо прижимать каждый компонент к подложке, чипу, кристаллу с определенным давлением (термистор, IGBT, MOSFET). Согласно AMX, инструмент Micro-Punch обеспечивает равномерное давление и устраняет следующие важные проблемы: поломку формы, наклон, расслоение и пустоты. Инструмент Micro-Punch не имеет ограничений по количеству или размещению фишек; он может адаптироваться к любому размеру или конфигурации DBC и может независимо прессовать самые тонкие и самые маленькие формы, даже если они расположены очень близко друг к другу.

Спекание под давлением

Спекание под давлением серебра (Ag) / меди (Cu) (см. Рис. 1) - это процесс термообработки порошковых материалов (то есть наночастиц) для обеспечения более высокой прочности, целостности и проводимости. Согласно AMX, спекание в настоящее время считается самой надежной технологией соединения силовых электронных компонентов. Серебряная агломерационная паста в настоящее время является наиболее широко используемым материалом. Температура плавления составляет около 960 ° C, а теплопроводность пасты из спеченного серебра составляет от 130 до 250 Вт / (м · К). Серебряная агломерационная паста обладает высокой адгезией к эпоксидной смоле, может удерживать компоненты в фиксированном положении для отличного управления и в целом может увеличить общую производительность процесса. Следующее поколение требует спекания меди, особенно для достижения значительной экономии средств. По сравнению с другими методами склеивания,

• Обладает лучшей теплопроводностью (150 Вт / (м⋅К)).
• Обладает лучшей проводимостью.
• Он обеспечивает наилучшие результаты в тестах на долговечность, даже в 100 раз лучше, чем паяные межсоединения.
• Показывает более высокую температуру плавления (> 400˚C).

Согласно AMX, ее запатентованная технология спекания под давлением позволяет:

• Спекание кремния и карбида кремния на DBC / AMC и других гальванических подложках или чистой меди
• Рамка / дискретная
• Встроенные формы, зажимы, прокладки и т. Д.
• Взаимодействие различных материалов, поверхностей и процессов

Новые приложения включают в себя многоуровневое соединение, интегрированные модули, соединения компонентов, распределение энергии, преобразование и хранение ИБП, зарядные станции, инверторы, серводвигатели, радары и датчики.


Рисунок 1: Принципиальная схема спекания под давлением

Новый метод: Micro-Punch

В процессе исследования компания получила патент на инновацию, в результате которого были достигнуты наилучшие результаты процесса спекания, как показано на рисунке 2. Это система Micro-Punch, которая полностью отличается от традиционной системы и имеет значительное улучшение по сравнению с предыдущая система. Первая система состоит из одного пресса, который прилагает одинаковое усилие ко всем компонентам. Любая разница в толщине различных компонентов неизбежно вызовет проблемы. Другими словами, если слой теста немного толще в определенной точке, вся сила пресса прилагается точно в этой точке, тем самым непропорционально увеличивая давление и увеличивая риск растрескивания материала.

Компания представила главное новшество с системой Micro-Punch: теперь в ней используется специальный пресс для независимого давления в каждой точке. В результате была устранена предыдущая проблема. Алессио Греки, менеджер по продажам AMX, сказал: «Патенты AMX произвели революцию в этой области производства. Конкурс разработал несколько промежуточных и альтернативных решений, обычно группируя несколько прессов в подгруппы, но система MicroPunch показала хорошие результаты с точки зрения повторяемости. Особенно в сложных упаковочных приложениях, хотя стоимость владения и время обработки одинаковы ».


Рисунок 2: Один из запатентованных методов AMX (справа) и классический метод (слева)


Рисунок 3: Эволюция технологии спекания AG

Максимальная настройка

Согласно AMX, систему Micro-Punch можно настроить в соответствии с потребностями клиентов. На самом деле, многие из них больше заботятся о точности и надежности решения, чем о его стоимости. Первоочередное требование - устранение материального ущерба. Это требование наиболее очевидно, когда в процессе задействованы различные типы электронных компонентов (например, комбинация диодов, полевых МОП-транзисторов и термисторов). При использовании Micro-Punch каждая прижимная лапка предназначена для определенной точки (см. Рисунок 4), и вся система может независимо нажимать на термистор и IGBT.

Кроме того, согласно AMX, Micro-Punch может оказывать различное и независимое давление на различные электронные компоненты. Таким образом, если заказчик считает, что компонент более хрупкий и плохо реагирует на высокое давление, он может немного снизить давление. Таким образом, на стадии проектирования и в соответствии с требованиями заказчика можно выбирать между различными давлениями и применяемыми компонентами. Таким образом, конечная производственная машина адаптируется к потребностям конечного пользователя. Например, вы можете определить степень давления между различными поршнями и указать параметр, который указывает, что давление одного поршня должно быть вдвое больше, чем давление другого поршня.

«Очевидно, что эти изначально выбранные параметры могут быть изменены заказчиком каждый раз при изменении контура, [они] могут время от времени изменять соотношение между приложенными давлениями», - сказала Грейси. Он продолжил: «Система Micro-Punch может обрабатывать элементы, которые находятся очень близко друг к другу, потому что теоретически эти компоненты могут иметь нулевой зазор и могут свободно перемещаться, контактируя друг с другом. Спекание в настоящее время используется в полупроводник приложения, такие как SiC ».


Рисунок 4: Один пуансон позволяет вам оказывать давление индивидуально.

Спекание в автомобильной промышленности

За последние несколько лет все в машине было сварено воедино. AMX также применяет методы спекания под давлением в автомобильном секторе, особенно для модулей сверхвысокой мощности. Сегодня рынок требует большей миниатюризации и высокой мощности, и большая часть деятельности компании будет сосредоточена на таких приложениях. Есть также реализация общественного транспорта с поездами, но у них явно нет проблем с пространством. Фактически, миниатюризация в основном касается автомобильной отрасли. Другие применения силовых модулей также включают центры обработки данных, источники бесперебойного питания и большие силовые трансформаторы.

Спекание под давлением: набор важных параметров

Разница между различными процедурами спекания определяется не столько типом спекаемых деталей, сколько выбором и использованием суспензии. Клиенты могут выбрать пасту и рабочий процесс. Очевидно, что некоторые исходные параметры выбраны априори, более или менее стандартными. Процесс спекания требует температуры около 250 ° C, давления от 15 до 25 МПа и времени около трех минут. Это отправная точка для описания всего процесса.

Исходя из первоначальных результатов, некоторые параметры могут быть скорректированы для получения наилучшего результата. Обычно клиенты проверяют влияние силы или тепла, наблюдают, как компоненты реагируют на различные виды усталости, и анализируют отдельные детали под микроскопом. Обычно эти параметры устанавливаются производителем паяльной пасты и настраиваются один за другим во время испытания. Наконец, спекание под давлением - это процесс, который обеспечивает высокотемпературную герметизацию с высокой надежностью и идеальной повторяемостью, и в настоящее время считается лучшим решением. Необходимо оценить другие параметры, такие как температура и коэффициент теплового расширения.

Двойная система обратной связи

AMX предоставляет возможность «двойной обратной связи». Это функция, позволяющая избежать ошибок при приложении давления к компонентам. Контролируйте давление, оказываемое на два аспекта:

• О прессе
• В определенной точке приложения силы

Двойная проверка с использованием датчика силы определяет, соответствует ли сила, приложенная к прессу, усилию, воспринимаемому компонентом. Осознав всю площадь спекания, вы можете рассчитать давление, приложенное сверху, и теоретическую силу, ограничивающую силу реакции, и сравнить их с выходным сигналом датчика (см. Рисунок 5). Фактически, оператор может снять прижимную лапку для очистки, а затем забыть заменить ее. В этом случае запрограммированное давление будет отличаться от фактического давления, приложенного к компоненту, что приведет к значительному дисбалансу сил. Другими словами, когда прижимная лапка не прилагает ожидаемого усилия, система обнаружит и уведомит оператора. Несколько датчиков также используются для измерения концентрации кислорода и температуры, хотя они кажутся избыточными, но используются по соображениям безопасности (например, датчик может работать со сбоями). Вся эта информация собирается, чтобы получить полный обзор всего процесса.


Рисунок 5: При спекании под давлением каждый пресс управляется и полностью независим от других прессов.