麥德美愛法中國(guó)區(qū)EV技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理代鵬指出，燒結(jié)銀主要應(yīng)用點(diǎn)在功率電子或者電力電子，但是現(xiàn)在我們所關(guān)注的主要的就是汽車和工業(yè)這塊應(yīng)用。

銀在芯片封裝中是理想的粘接材料，燒結(jié)銀和碳化硅的匹配在175度以下是非常安全的結(jié)構(gòu)。

燒結(jié)產(chǎn)品在不同碳化硅模塊等級(jí)里面的不同應(yīng)用分為四大塊：第一，芯片的連接。芯片和你底板的連接。第二，芯片頂部的連接。第三，模塊和散熱器的連接。第四，晶圓級(jí)的連接。

麥德美愛法生態(tài)系統(tǒng)由產(chǎn)品創(chuàng)新、可靠的伙伴關(guān)系和工藝解決方案經(jīng)驗(yàn)三方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。“我們不僅僅是材料提供商，也是整體解決方案提供商。我們?cè)敢饨o各位提供碳化硅封裝的所有經(jīng)驗(yàn)。我們?cè)跉W洲、美洲、亞洲有6個(gè)實(shí)驗(yàn)室，上海的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室在今年6月初剛開業(yè)，如果各位對(duì)這個(gè)感興趣歡迎各位到我們那里參觀，實(shí)驗(yàn)室有完整的整條線的燒結(jié)設(shè)備和焊接設(shè)備。我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)室就是為了中國(guó)碳化硅模塊封裝和中國(guó)電動(dòng)車市場(chǎng)助力的。”

以下是演講實(shí)錄。

代鵬：各位同仁各位專家大家下午好，我是來(lái)自于麥德美愛法的代鵬，今天我給大家介紹一下關(guān)于碳化硅模塊和電控系統(tǒng)的燒結(jié)的解決方案和我們一些新的產(chǎn)品的應(yīng)用。

我主要介紹幾個(gè)部分，第一，介紹一下麥德美愛法公司。第二，介紹一下燒結(jié)銀的應(yīng)用是什么。

碳化硅是一個(gè)趨勢(shì)，雖然現(xiàn)在還沒有普及，但是我相信到3年后碳化硅產(chǎn)能提升了20~30倍，必然會(huì)在功率器件上進(jìn)行大規(guī)模普及。

既然用到了碳化硅模塊，和碳化硅模塊匹配的一定是燒結(jié)銀的應(yīng)用。燒結(jié)銀的應(yīng)用是怎么一回事，今天我給大家介紹一下。

第三，整個(gè)模塊應(yīng)用當(dāng)中不僅僅是芯片和AMB基板的連接，還有芯片頂部的相關(guān)連接，還有整個(gè)模塊和散熱器的連接，我們也有一些新的解決方案，用燒結(jié)銀來(lái)解決。第四，我們公司給各位搭建的整體生態(tài)系統(tǒng)。

麥德美愛法公司隸屬于ESI集團(tuán)，ESI我們2020年年銷售額25億美元，利潤(rùn)是5億美元。我們業(yè)務(wù)主要分為兩大塊，第一塊是電子，就是我麥德美愛法的相關(guān)生意。還有一塊來(lái)自于工業(yè)，包括汽車上的內(nèi)飾和外飾的電鍍，還有鉆井平臺(tái)的涂層，還有一些軟包上的印刷的應(yīng)用。這是我們根據(jù)應(yīng)用點(diǎn)分成了不同品牌，我是來(lái)自于下面最大的麥德美Alpha，我們還有美德美樂思，美德美水處理，麥德美包裝涂層等等。

接下來(lái)介紹一下麥德美Alpha在電子行業(yè)的整體解決方案，Alpha這個(gè)公司進(jìn)入中國(guó)很早，差不多有30年時(shí)間，我們是伴隨著中國(guó)整個(gè)電子行業(yè)的發(fā)展一起成長(zhǎng)起來(lái)的，我們的業(yè)務(wù)主要分為三大塊。第一，半導(dǎo)體解決方案。像半導(dǎo)體里面相關(guān)的金屬化，還有半導(dǎo)體的銅柱，錫球等等包括今天要談到的燒結(jié)銀，還有一些點(diǎn)膠的應(yīng)用。第二個(gè)解決方案就是電子組裝。主要就是相關(guān)的焊料，包括錫膏、錫線、助焊劑，還有一些膠水的應(yīng)用。另外還有PCB這塊的應(yīng)用，我們提供相關(guān)的電鍍藥水、化鍍藥水、OSP、化銀等等應(yīng)用，這就是整體麥德美愛法給各位提供的解決方案，主要的應(yīng)用點(diǎn)就是所有和電子與化學(xué)品相關(guān)的應(yīng)用點(diǎn)。

接下來(lái)介紹一下燒結(jié)銀，燒結(jié)銀現(xiàn)在主要應(yīng)用點(diǎn)就是在功率電子或者電力電子的應(yīng)用點(diǎn)，其實(shí)電力電子應(yīng)用很早之前就有了，包括以前的三極管、二極管這些都是電力電子應(yīng)用，但是如果用到燒結(jié)銀，現(xiàn)在我們所關(guān)注的主要的就是汽車和工業(yè)這塊應(yīng)用。

第一，它的電流需求特別大。第二，功率密度也特別大。第三，電壓也特別高。對(duì)整體器件需求提出更高的要求。還有現(xiàn)在碳化硅的應(yīng)用，碳化硅在傳統(tǒng)應(yīng)用上大材小用了，一般都會(huì)用在高壓高功率的應(yīng)用上。我介紹一下我們針對(duì)電力電子會(huì)提供哪些解決方案，分為三大塊。第一，壓力燒結(jié)產(chǎn)品，我們的Argomax。這個(gè)行業(yè)大家知道如果用到碳化硅，現(xiàn)在都是印刷膏狀的，我們公司除了印刷膏狀的，還有點(diǎn)涂膏狀的，應(yīng)用點(diǎn)主要就是不平整的平面燒結(jié)需求，用印刷工藝必須用到3D印刷，這樣就增加了印刷難度和工藝難度，但是如果點(diǎn)涂就可以很好解決問題。第二，銀膜的方式。銀膜的是最好應(yīng)用在小批量生產(chǎn)時(shí)候容易獲得穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的方案，現(xiàn)在很多與我們合作的客戶剛開始先用銀膜工藝的，銀膜工藝成功量產(chǎn)后，再看是否選擇其他方案。

第二個(gè)就是預(yù)成型焊片的解決方案，我們提供各種各樣的，除了傳統(tǒng)的鋅銅的，我們還有六元合金的，還包括錫銻合金以及一些特殊應(yīng)用點(diǎn)的，我們還有控制芯片焊接厚度的預(yù)成型焊片。我們還有一些應(yīng)用在低壓狀態(tài)下的解決方案，比如像混合燒結(jié)、高鉛焊料，還有一些就是混合燒結(jié)的和無(wú)壓燒結(jié)的解決方案都可以提供給各位。我們可以提供給各位功率電子這塊的應(yīng)用點(diǎn)有很多產(chǎn)品，取決于各位你們有什么樣的需求和我們一起來(lái)談，我們會(huì)給你們整套的解決方案。

下面我談一下為什么要用到燒結(jié)銀，為什么要用到銀這個(gè)材質(zhì)。左邊這幅圖是現(xiàn)在用到的芯片粘接材料的對(duì)比，第一個(gè)是純銀，第二個(gè)是高鉛焊料，功率電子里面已經(jīng)用了超過30年了，特別是在三極管、MOSFET這樣的應(yīng)用上，基本上都是用高鉛的，熔點(diǎn)在280—300度，導(dǎo)熱系數(shù)26 W/m.k，銀鋼就完全不一樣了。還有鋅銅的焊料，220度左右，導(dǎo)熱系數(shù)是55 W/m.k。除此之外在高功率的應(yīng)用里還有一塊用得比較多的是軍工和高功率LED上，用的金錫合金，導(dǎo)熱系數(shù)57 W/m.k。我們提供的燒結(jié)銀是一個(gè)純銀結(jié)構(gòu)，只是它是類似于陶瓷的多孔狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)是962度，導(dǎo)熱系數(shù)是200—300 W/m.k之間，取決于你的工藝控制多孔的孔隙率。右邊這幅圖，我們知道假設(shè)現(xiàn)在用到了碳化硅以后大家都想把自己的結(jié)溫進(jìn)一步提升，原來(lái)硅基的結(jié)溫125度就夠了，但是現(xiàn)在大家希望把結(jié)溫提高到175度，甚至提高到200度。碳化硅沒有問題，但是碳化硅周圍和它連接的這些材料可能就會(huì)遇到問題。我們可以看到如果SAC305的焊料，當(dāng)它的工作溫度達(dá)到175度，已經(jīng)接近熔點(diǎn)的75%了，這個(gè)情況下從材料學(xué)角度來(lái)說(shuō)沒有工程強(qiáng)度。如果燒結(jié)銀，可以看到當(dāng)它的工作溫度達(dá)到175度的時(shí)候，只是熔點(diǎn)的20%，還有很遠(yuǎn)的距離。這樣燒結(jié)銀和碳化硅的匹配在175度以下是非常安全的結(jié)構(gòu)。

接下來(lái)介紹一下燒結(jié)銀的原理，大家都在說(shuō)燒結(jié)，燒結(jié)銀的原理是什么呢。其實(shí)很簡(jiǎn)單，幾千年前老祖宗就做過了，陶瓷燒結(jié)的原理。

有兩個(gè)關(guān)鍵詞，第一，表面自由能驅(qū)動(dòng)。第二，固體表面擴(kuò)散。即使是固體，也會(huì)進(jìn)行一些擴(kuò)散，當(dāng)兩個(gè)金屬長(zhǎng)時(shí)間合在一起的時(shí)候，一定溫度下，擴(kuò)散會(huì)結(jié)合在一起的，但時(shí)間要足夠長(zhǎng)。我們陶瓷也是這樣的，陶土顆粒和水混合在一起形成你要的形狀，在800—1000度的溫度下，陶土之間的顆粒進(jìn)行相互之間的結(jié)合，最后形成了陶瓷的結(jié)構(gòu)。燒結(jié)銀，就是把你的陶土顆粒變成了銀顆粒，然后里面的水變成現(xiàn)在的溶劑，一定溫度和壓力燒結(jié)情況下，能讓銀顆粒進(jìn)行固體之間的擴(kuò)散，最后就形成這樣一個(gè)微觀的多孔狀的結(jié)構(gòu)，宏觀上看不到，類似于比如家里碗摔碎了，宏觀上很難看到一個(gè)空洞，但是微觀上是多孔狀的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣腆w擴(kuò)散沒有辦法完全填空到微孔的位置上。因?yàn)槲覀冇昧藷Y(jié)銀的結(jié)構(gòu)，所以現(xiàn)在主流的碳化硅模塊的應(yīng)用都和我們有相關(guān)的銀燒結(jié)項(xiàng)目。要談到解決方案，其實(shí)就談到了工藝。

接下來(lái)給各位看一下我們燒結(jié)銀所對(duì)應(yīng)的工藝。剛才我說(shuō)了我們燒結(jié)銀有膏狀、點(diǎn)涂、印刷、膜狀的，我們這邊工藝有很多種工藝匹配，對(duì)應(yīng)不同的產(chǎn)品。比如左上的就是膜的工藝，只需要一臺(tái)貼片機(jī)加壓力設(shè)備就可以完成了。在晶圓級(jí)的連接上我們有相關(guān)解決方案，如果貴公司既有晶圓的生產(chǎn)又有封裝的制造，晶圓上直接把我的的硬膜貼上去，后面做封裝簡(jiǎn)單很多，效率也高很多，問題也少很多。我們有這么多不同的產(chǎn)品，當(dāng)你做到一定工藝以后最后表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果都是一致的。

接下來(lái)談到今天的重點(diǎn)，燒結(jié)產(chǎn)品在不同碳化硅模塊等級(jí)里面的不同應(yīng)用。

我們把不同等級(jí)分為四大塊，第一，芯片的連接。芯片和底板的連接。第二，芯片頂部的連接。第三，模塊和散熱器的連接。我們知道國(guó)外有些公司這塊已經(jīng)做得非常好了，但是中國(guó)大部分公司在這塊還是剛剛起步。

我談一下芯片和基板的連接。

我們所對(duì)應(yīng)的解決方案，第一，燒結(jié)銀膏，包括點(diǎn)涂、印刷、噴印的，還有各種等級(jí)的銀膜，還有混合燒結(jié)的也是可以用的，還有焊片的應(yīng)用。在芯片和底板燒結(jié)的工藝當(dāng)中，首先就是銀膜工藝，如果以前沒有做過燒結(jié)銀的模塊封裝，可能剛開始想試試燒結(jié)銀的模塊，推薦各位做銀膜的工藝，因?yàn)檫@個(gè)工藝最簡(jiǎn)單，而且工藝窗口也最寬泛，大家操控起來(lái)比較容易。當(dāng)你的產(chǎn)品已經(jīng)做到穩(wěn)定了小批量了，可能做了很多批，很容易產(chǎn)品就穩(wěn)定制造了。燒結(jié)銀膏既有印刷的又有點(diǎn)涂的，也有干法工藝和濕法工藝。干法工藝、點(diǎn)涂或印刷以后會(huì)先做一次烘干，做完烘干以后再把芯片貼上去再做壓力燒結(jié)。這個(gè)工藝，對(duì)印刷的工藝要求很高，同時(shí)設(shè)備投資很貴，你做貼片的時(shí)候那個(gè)設(shè)備是并非普通貼片設(shè)備。還有一種工藝就是濕法工藝，芯片印刷完或點(diǎn)涂完以后先做貼片，這樣印刷或者點(diǎn)涂的不良可以很好地避免。然后再做烘干，再做燒結(jié)，這種工藝好處就是整個(gè)設(shè)備投資相對(duì)比較少，線平衡也會(huì)做得更流暢一些。但是也有缺點(diǎn)，對(duì)材料和工藝的要求特別高。

這是用膜的工藝，我們新開發(fā)的一款工藝，大家用膜的時(shí)候?qū)Y(jié)銀的應(yīng)用不是很熟悉，特別是量產(chǎn)的時(shí)候，工藝穩(wěn)定性欠缺。我們針對(duì)你們現(xiàn)在遇到的用膜的問題，專門做到了把膜直接切割成你芯片的尺寸，在你做貼膜的時(shí)候你的速度會(huì)更快，因?yàn)椴恍枰僮銮心すに?，同時(shí)效率更高，膜的覆蓋也會(huì)更均勻更穩(wěn)定。它能兼容不同的工藝應(yīng)用，當(dāng)你上量的時(shí)候用AccuLam膜的工藝，對(duì)各位是非常友好的工藝選擇。

除了膜的工藝，還有焊料的介紹。焊料當(dāng)中加入了金屬絲，目的就是控制芯片和基板之間的間距，焊接焊料總歸會(huì)熔化后變成液態(tài)，芯片有時(shí)候會(huì)有下沉和偏移的問題，打線工藝的時(shí)候有風(fēng)險(xiǎn)把芯片打碎。如果用了我們這樣帶金屬絲的預(yù)成型焊片，芯片就能和基板控制的焊接非常穩(wěn)定，打線不良率大幅度降低。右邊這幅圖我們能把BLT在100微米的厚度下尺寸控制在10微米以內(nèi)，這是非常難得的控制，傳統(tǒng)焊片是沒有辦法做到這么精準(zhǔn)控制的。

接下來(lái)介紹一個(gè)頂部連接，頂部連接這塊大部分材料和我們剛才說(shuō)的燒結(jié)銀的銀膏、銀膜、混合燒結(jié)這些都是可以用的，但是傳統(tǒng)的工藝在在做芯片頂部連接時(shí)總會(huì)遇到一些局限。但是現(xiàn)在我們專門開發(fā)出了一款A(yù)ccuTak，預(yù)成型的銀膜，根據(jù)你的尺寸把這個(gè)銀膜切割好了以后，在銀膜上附上一層保護(hù)膜，類似于我們的雙面膠結(jié)構(gòu)。貼到芯片頂部，后面的工藝就會(huì)非常容易實(shí)現(xiàn)，可以看到吸嘴把預(yù)成型的AccuTak的銀膜吸起來(lái)，貼到你要的芯片頂部，一定工藝溫度下保護(hù)膜自動(dòng)脫落，再把你要做的頂部散熱板或引線框架貼到燒結(jié)銀膜上，再進(jìn)行壓力燒結(jié)，就可以很好地解決碳化硅用現(xiàn)有工藝的大規(guī)模生產(chǎn)問題。

接下來(lái)談一下模塊連接的解決方案。我們提供的產(chǎn)品主要是燒結(jié)銀膏、燒結(jié)預(yù)成型銀片、預(yù)成型焊片。這個(gè)工藝主要都是銀膏，因?yàn)橛勉y膜的話銀膜太薄了，銀塊燒結(jié)這么大的面積，熱膨脹系數(shù)不一樣，很容易承受不住，要用厚一點(diǎn)的銀膏才能解決連接問題。我們可以用濕法燒結(jié)或者干法燒結(jié)的工藝，這樣你的工藝選擇就會(huì)比較多，取決于你這個(gè)模塊和散熱器連接的時(shí)候是一個(gè)平面還是不是一個(gè)平面，如果一個(gè)平面用印刷就可以解決，如果不是一個(gè)平面建議用點(diǎn)涂的方式做，可以大幅度提高你的質(zhì)量。

最左邊這幅圖大家已經(jīng)看到這就是某家公司已經(jīng)非常成熟的量產(chǎn)的模塊燒結(jié)的工藝，第二個(gè)就是HPD這種模塊，和下面的散熱器連接。第三個(gè)就是DSC雙面水冷工藝。我們現(xiàn)在已經(jīng)做到了大面積的燒結(jié)，50*50mm面積用濕法燒結(jié)都沒有問題。進(jìn)行-40度到125度冷熱沖擊循環(huán)，基本上看不到任何開裂的表現(xiàn)。

接下來(lái)介紹一下我們公司整體的關(guān)于燒結(jié)應(yīng)用的生態(tài)系統(tǒng)。

首先最主要的也是最關(guān)鍵的東西就是要有產(chǎn)品。我們針對(duì)整個(gè)碳化硅的封裝和模塊組裝有燒結(jié)、焊接等不同產(chǎn)品解決方案。

第二，我們的燒結(jié)銀選用了納米結(jié)構(gòu)的，可以增加它的燒結(jié)強(qiáng)度。還有我們燒結(jié)銀在行業(yè)里面無(wú)論中國(guó)還是國(guó)外有超過5年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。如果各位有任何碳化硅封裝方案，可以和我們溝通，我們也可以提供我們解決方案經(jīng)驗(yàn)。還有我們整個(gè)燒結(jié)銀的生產(chǎn)都是我們?nèi)灾鳟a(chǎn)業(yè)鏈自主可控的。從粉制造、銀膏制造、銀膜制造都是我們自己完成的。

第三，我們供應(yīng)鏈有可靠的合作伙伴，我們只是一個(gè)材料供應(yīng)商，現(xiàn)在碳化硅的工藝和設(shè)備、材料、測(cè)試總體配合的，我們現(xiàn)在和主流的燒結(jié)設(shè)備供應(yīng)商比如Boschman, AMX, ASM等有大量合作，我們上海成立的實(shí)驗(yàn)室很多設(shè)備都有，我們和Infotech和Besi有貼片相關(guān)的合作，和Pink有真空焊接相關(guān)的合作。

還有工藝，我們不僅僅是材料提供商，我們也是整體解決方案提供商。我們?cè)敢饨o各位提供碳化硅封裝的所有經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)跉W洲、美洲、亞洲有6個(gè)實(shí)驗(yàn)室，上海的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室在今年6月初剛開業(yè)，如果各位對(duì)這個(gè)感興趣歡迎各位到我們那里參觀，我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)室就是為了中國(guó)碳化硅模塊封裝和中國(guó)電動(dòng)車市場(chǎng)助力的。我們的實(shí)驗(yàn)室有完整的整條線的燒結(jié)設(shè)備和焊接設(shè)備。

這就是我今天的介紹，謝謝。

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