由于現(xiàn)有封裝技術(shù)的限制，特別是芯片與基板的互連技術(shù)，例如銀漿、聚合物材料，軟釬焊等互連技術(shù)由于焊料合金的低熔點、環(huán)氧樹脂的低溫分解等原因，使其不能在高溫環(huán)境下可靠工作，導(dǎo)致限制電力電子系統(tǒng)性能和可靠性的瓶頸從半導(dǎo)體芯片轉(zhuǎn)移到了封裝技術(shù)上來。
近年來以善仁新材開發(fā)的納米燒結(jié)銀技術(shù)為代表的低溫連接技術(shù)是目前功率器件朝耐高溫、高可靠性應(yīng)用發(fā)展的主要趨勢，其基本原理是利用納米尺度下金屬顆粒的高表面能、低熔點特性來實現(xiàn)芯片與基板的低溫低壓燒結(jié)互連。
善仁新材的納米燒結(jié)銀形成的納米銀互連層具有優(yōu)良的電、熱性能，可承受710℃的高工作溫度，而且其厚度相比傳統(tǒng)的釬焊接頭要薄50～80%，是實現(xiàn)SiC功率器件封裝的理想互連材料。
善仁新材納米燒結(jié)銀互連結(jié)構(gòu)成型原理及微觀結(jié)構(gòu)
納米顆粒具有特的性能，其比表面積小并且表面曲率半徑小，這種特性賦予了它具有比常規(guī)的粉體更低的熔點和焊接溫度。根據(jù)善仁新材研究院的經(jīng)驗得知：納米銀在粒徑尺度在10nm以下時，它的燒結(jié)溫度能降低到100℃以下，比塊狀時候的熔點的961℃低了800℃以上。與塊狀銀微觀結(jié)構(gòu)不同是，納米燒結(jié)銀互連層是屬于微孔材料，即在其內(nèi)部分布有眾多的微孔隙，微孔隙的尺寸位于亞微米至微米范圍間。
③燒結(jié)完成后形成SiC-Cu基板納米燒結(jié)銀互連層。可以看到，善仁新材的納米銀燒結(jié)互連層是碳化硅功率器件封裝的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元，屬于薄層結(jié)構(gòu)，其厚度范圍一般為20～50μm。SiC芯片和Cu基板表面可以通過鍍銀、金等燒結(jié)工藝提升其互連層的連接強度。
其一為改變芯片尺寸，好控制在5×5 mm2以內(nèi)；其二是在燒結(jié)銀中添加“特殊物質(zhì)”。善仁新材公司通過控制燒結(jié)溫度、溫升速度、燒結(jié)時間研究出一種燒結(jié)方法，在針對10×10mm2的大面積連接時，既降低了燒結(jié)溫度，又將燒結(jié)后的剪切強度提升至50MPa左右。
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