燒結(jié)銅之所以越來越獲得汽車電子與半導(dǎo)體企業(yè)青睞,關(guān)鍵在于其成本低廉、各方面性能優(yōu)異,同時(shí)工藝體系既兼容現(xiàn)有產(chǎn)線,又能通過技術(shù)迭代降低生產(chǎn)難度,適配先進(jìn)封裝需求,形成“低門檻切入、高效率生產(chǎn)、高潛力拓展”的三重優(yōu)勢。作為專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)各類微焊料廠家,傲牛科技的工程師在和客戶深入溝通過程中,深知工藝適配性是企業(yè)引入新材料的核心顧慮。
企業(yè)引入新材料時(shí),除了成本和性能的平衡外,最擔(dān)心的是“推倒重來”式的設(shè)備升級(jí)。燒結(jié)銅在工藝設(shè)備上的高度兼容性,完美解決了這一痛點(diǎn)。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1、兼容現(xiàn)有產(chǎn)線:大幅降低設(shè)備改造成本
(1)核心設(shè)備無需更換。目前主流銀燒結(jié)設(shè)備(如真空燒結(jié)爐、壓力燒結(jié)機(jī)),只需通過加裝氣氛控制系統(tǒng)(如甲酸還原氣氛模塊、惰性氣體保護(hù)裝置),即可直接適配銅燒結(jié)工藝。
(2)工藝參數(shù)易銜接。燒結(jié)銅的核心工藝參數(shù)(如壓力5-20MPa、升溫速率5-10℃/min)與銀燒結(jié)高度重合,企業(yè)無需重新培訓(xùn)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
(3)輔助工序無縫對(duì)接。從漿料印刷(鋼網(wǎng)孔徑、印刷壓力與銀漿通用)到檢測環(huán)節(jié)(X射線檢測空洞率、剪切強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)一致),燒結(jié)銅完全兼容現(xiàn)有SMT產(chǎn)線的輔助設(shè)備,可保證輔助工序良率基本保持持平。
2、工藝條件持續(xù)優(yōu)化:降低生產(chǎn)操作難度
早期銅燒結(jié)因需高溫高壓、嚴(yán)格防氧化,讓不少企業(yè)望而卻步。但隨著材料技術(shù)突破,其工藝條件已大幅緩和,操作難度顯著降低。這主要體現(xiàn)在以下方面:
(1)低溫?zé)o壓技術(shù)突破。過去銅燒結(jié)需300℃以上高溫和20MPa高壓,而現(xiàn)在通過納米銅粉表面改性(如包覆抗氧化層)和漿料配方優(yōu)化(添加助燒結(jié)劑),已實(shí)現(xiàn)200℃甚至更低溫度無壓燒結(jié)。例如,我們研發(fā)的AN-189系列導(dǎo)電銅膏,在150℃空氣氛圍(含微量甲酸)下即可完成燒結(jié),空洞率<10%,剪切強(qiáng)度達(dá) 35MPa,完全滿足車規(guī)級(jí)IGBT模塊需求,無需企業(yè)額外投入高壓設(shè)備。
(2)防氧化工藝簡化。針對(duì)銅易氧化的痛點(diǎn),行業(yè)已形成“漿料自保護(hù)+氣氛輕保護(hù)”的雙重方案。一方面,銅膏中添加的有機(jī)胺類抗氧劑,可在燒結(jié)過程中形成臨時(shí)保護(hù)層;另一方面,僅需通入低濃度氫氣(5%-10%)或甲酸蒸汽,即可替代高成本的純惰性氣體保護(hù)。
(3)批量生產(chǎn)穩(wěn)定性提升。通過顆粒度梯度配比(20nm+100nm混合銅粉)和漿料觸變性優(yōu)化,燒結(jié)銅的印刷一致性(厚度偏差<±3%)和燒結(jié)均勻性(同一批次剪切強(qiáng)度波動(dòng)<5%)已達(dá)到銀燒結(jié)水平。
3、適配先進(jìn)封裝:支撐高難度應(yīng)用場景
隨著汽車電子向800V高壓平臺(tái)、半導(dǎo)體向Chiplet高密度封裝演進(jìn),燒結(jié)銅工藝展現(xiàn)出更強(qiáng)的場景適配能力。
(1)大尺寸芯片焊接優(yōu)勢。在SiC功率模塊(芯片尺寸>10mm×10mm)封裝中,傳統(tǒng)銀燒結(jié)易因壓力不均導(dǎo)致邊緣空洞,而銅燒結(jié)通過“分區(qū)溫控+柔性壓力”工藝,可實(shí)現(xiàn)芯片全域均勻燒結(jié)。
(2)異質(zhì)材料兼容能力。面對(duì)陶瓷基板(AlN)、銅基散熱器、柔性基板等多種異質(zhì)材料,銅燒結(jié)通過調(diào)整漿料配方(如添加鈦基活性成分),可實(shí)現(xiàn)與不同基材的良好結(jié)合。在柔性電子封裝中,我們的柔性銅膏可在PI基板上實(shí)現(xiàn)200℃低溫?zé)Y(jié),焊接強(qiáng)度達(dá)25MPa,且經(jīng)過 1000 次彎曲測試(彎曲半徑 5mm)無斷裂,適配車載柔性傳感器需求。
(3)高密度互連潛力。在Chiplet封裝的微凸點(diǎn)(直徑<50μm)焊接中,銅燒結(jié)通過激光輔助局部燒結(jié)工藝,可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫(局部溫度250℃,周邊溫度<100℃),避免對(duì)相鄰芯片造成熱損傷。。
對(duì)于眾多汽車電子、功率模塊等企業(yè)而言,燒結(jié)銅在能夠滿足大部分燒結(jié)銀性能的同時(shí),還能大幅降低材料成本,而工藝上調(diào)整也無需推倒重來,實(shí)現(xiàn)了“適配未來”的長期價(jià)值——既無需大規(guī)模改造設(shè)備即可快速切入,又能通過工藝迭代滿足更高難度的封裝需求。作為微焊料廠家,我們將持續(xù)投入燒結(jié)銅產(chǎn)品的研發(fā),工藝的優(yōu)化,推出更適配不同場景的定制化方案,幫助企業(yè)以更低成本、更高效率擁抱材料升級(jí)浪潮。
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