揭秘银烧结技术，如何助力IGBT实现高可靠性？
一、什么是烧结/烧结连接？
随着电容量的增加和新材料的应用，迫切需要一种能够耐受更高热量、更高电压和大电流的“新型连接技术”。（该工艺也被称为烧结或Ag烧结。）
银烧结工艺可以通过加压和烧结形成高密度的连接层，具有极高的连接强度。
此外，利用“银”的特性，它还实现了高导热率和低电阻。
烧结/烧结连接的特性：
- 高密度封装，强度提升
- 有机物含量低
- 高导热率
- 良好的导电特性
二、为什么烧结/烧结连接需要清洗？
如果不进行清洗直接留置，可能会发生以下问题：
- 引线键合连接不良
- 涂层附着力不良
- 铜的导热率大幅下降
- 发生电化学迁移
在连接过程中被加热的有机物会气化并滞留在设备内，最终附着在产品表面。
此外，在加压条件下，附着的有机物会被高压压实，其形态会发生改变，在某种意义上接近碳化状态。
这样形成的有机残留物会导致引线键合时的连接不良以及塑封料/涂层的附着力不良等问题。
触点处残留有机物导致不良的情况在助焊剂残留中也有类似之处，但烧结连接时的有机残留物其附着力与助焊剂残留有很大不同。
作为构成的有机成分，倾向于使用具有耐高温性的物质，不易软化或溶解，且在加压条件下化学和物理反应会进一步进行，因此附着力更强。
在焊接连接的情况下，氮气回流焊是常见的，可以抑制氧化，但在烧结连接时的控制更为严格，如果发生氧化，其趋势往往比焊接连接时更为显著。
与纯铜相比，氧化铜的导热率大约只有其 1/100，会对散热特性产生巨大影响。
此外，铜的氧化也可能导致塑封附着力不良和引线键合时的连接不良，因此铜表面的还原处理是必不可少的。
离子很难通过目视确认，如果残留，不仅会影响绝缘特性，还可能成为电化学迁移的诱因。
由于功率半导体是高电压、大电流，与常规产品相比，引发迁移的可能性更高，而离子物质如果不使用像“水”这样具有极性的介质很难去除。
三、烧结/烧结连接器件的清洗方法
基于这些背景，ZESTRON洁创 专为功率电子领域研发了用于功率电子清洗的VIGON® PE 305N。
ZESTRON洁创 的水基清洗剂具有以剥离为主的清洗机制，不受残留成分固有溶解度的影响，因此容易获得对固着有机物的清洗效果。
VIGON® PE 305N 专为耐热物质等难溶物质设计，与常规产品相比，进一步增强了清洗能力。
此外，铜氧化膜去除机制也得到了加强，相对地漂洗性和对缝隙的渗透性也有所提高，实现了整体性能的提升。
此外，VIGON® PE 305N 符合各种法律法规，且 pH 值处于中性区域，因此对使用环境的适应性和材料兼容性也很高，是烧结连接器件清洗中非常有用的清洗剂。
光泽度：JIS Z9741：1997，J480T-268(Elcometer)
表面粗糙度未发生变化，光泽度上升
⇒ 在不损伤铜基材的情况下去除了氧化物
② 微相作用于污染物
③ 污染物被释放到清洗液中
④ 相平衡作用在液体分散状态下起作用
⑤ 污染物被释放到清洗液中
- 金属氧化物：应用螯合效应，通过控制铜离子量来促进去除效果
- 离子残留物：溶解于清洗剂/漂洗液中
四、烧结连接器件的清洗案例
ZESTRON洁创 与烧结剂制造商合作，进行了烧结连接样品的清洗演示评估。
- 样品制作条件：250℃ / 10MPa / 180s
- 各样品上安装 Si 芯片
- 镍/银样品：虽然抑制了表面氧化，但同样观察到有机物固着
- 铜基板样品：除了有机物固着外，还观察到表面氧化
【使用的烧结剂】
- 用于 Au/Ag 的加压型
- 用于 Cu 直接接合的加压型
- 清洗剂：VIGON® PE 305N
- 清洗条件：喷淋清洗方式，清洗剂温度（65℃），清洗剂浓度（15%），清洗时间（5分钟）
- 设备：显微 FT-IR LUMOS（BRUKER公司制）
- 分析手法：反射法；
累计次数：64次 - 分辨率：4 cm⁻¹；
光阑：60×60µm - 使用 FT-IR 测量有机残留物
作为最终的洁净度评估，使用显微 FT-IR 进行判定，确认清洗后有机物的特有光谱从定点消失，从化学角度证实了清洗效果。
五、ZESTRON洁创 的支持
ZESTRON洁创技术中心配备在线式、批量式喷淋、射流以及超声波等各类清洗设备，工程师将一对一为你适配最适合产品的清洗剂与清洗方案；同时可提供实机清洗测试，测试过程中，分析中心将从化学角度对清洁度进行专业分析，测试完成后，将为你提交包含推荐工艺参数、清洁度数据等详细信息的技术报告。
如需开展清洗测试，欢迎随时联系我们申请，助力你高效解决烧结接合清洗痛点，保障器件可靠性！
