适用于裸铜界面的无压烧结银DA252

随着电动汽车、5G通信、可再生能源和工业自动化市场的迅猛发展，第三代半导体（如SiC, GaN）正成为广泛应用的核心元件。这些材料的使用使器件能够在更高的功率密度、频率和温度下运行，但同时对封装技术提出了更高的要求：如何快速高效地导出芯片产生的大量热量，已成为影响产品性能、寿命与安全性的关键因素。传统的焊接材料（如焊锡膏和软焊料）已逐渐达到应用极限，其导热性有限，并且在高温环境下易形成脆性金属间化合物，从而影响整体可靠性。在此背景下，市场迫切需要一种兼具卓越性能与高效工艺的解决方案。mAgic™ DA252点胶无压烧结银的推出，正是针对这一行业挑战的精准解决方案。

一、技术核心：mAgic™ DA252如何实现芯片在“无压”下在裸铜界面强大结合？

mAgic™ DA252不仅仅是材料的改进，而是对工艺原理的创新突破。其技术核心在于无需额外施加物理压力，即可实现银与铜（Ag-Cu）之间的高强度烧结。这种创新能够提供高达150W/mK的导热能力，为行业提供了显著的性能提升。

DA252卓越性能的关键在于以下三个核心研发突破：

1.更强劲的烧结，源自银颗粒的甄选

亚微米级（0.1~1.0um）的银颗粒相比微米级的（<25um）可以显著提高烧结驱动力。银颗粒表面特殊的有机涂层能够在＜250℃的氮气氛围中充分地分解，使得银颗粒在相对较低的温度下被活化，开始表面扩散与重组，极大地增强烧结后银层与芯片以及基板之间的剪切强度。

备注：蓝色部分为微米级无压烧结银，绿色部分为亚微米级无压烧结银。

图1 剪切强度

2.更可靠的连接，得益于配方体系的创新设计

DA252采用溶剂体系的全烧结型烧结银，其溶剂和粘合剂的选择与配比在整体配方中发挥至关重要的作用。在烧结过程中，溶剂的充分挥发以及有机涂层分解后气体的有效排出，是确保大尺寸芯片烧结后具备极低空洞率的关键因素。

图2 大尺寸烧结后无气泡

3.更稳定的工艺，成就于精准的开发定义

在银膏开发过程中，科学地确定了金属与有机载体的比例。此外，在开发阶段精细定义了关键工艺参数，有效减少了批次间的差异，从而实现批量生产的高良率与一致性。

二、应用测试

1. 连续画胶测试

参数设置

画胶速度 = 10mm/s

画胶图案 = 1x1mm

画胶压力 = 130KPa

点胶头内径 = 0.20mm

规格：

画胶面积公差±20%

连续作业没有点胶头堵孔

图3 连续画胶12小时的表现

结论：经过连续12小时的点胶操作，图案面积始终保持在规格范围内。此外，整个过程中未出现点胶头堵塞的问题，确保了持续作业的稳定性和效率。

1.小尺寸(＜2mmx2mm)芯片贴装与烧结测试

测试条件

l芯片尺寸（mm）1.63x1.3

l芯片背金材质为银

图4 芯片尺寸小于2mmx2mm的应用测试

结论（如图4所示）：

1)小于2mmx2mm的芯片使用了画X的图案；

2)open-time（画完胶到贴装芯片的等待时间）可以达到2个小时，即在Time 0 和time 2小时贴装均可以到达100%银膏覆盖。

3)烘烤之后芯片底部无空洞

4)室温下推力强度平均值62.2MPa，高温260℃推力平均值62.2MPa。

2.大尺寸芯片贴装与烧结测试

测试条件

芯片尺寸（mm）：5x5

引线框架：TO247 裸铜框架

图5 大尺寸芯片5mmx5mm应用测试

结论（如图5所示）：

1)需根据芯片的尺寸形状定义画胶图案，以确保100%银膏覆盖率。

2)芯片侧面的爬胶高度可控，芯片底部100%银膏覆盖。

3)X-ray显示无空洞。

4)室温下推力强度50.7MPa，高温260℃推力平均值45.7MPa

3. 空隙率与BLT测量

备注：分别对应芯片切片的左中右

图6 烧结后银层厚度与孔隙率测量

结论（如图6所示）：

1)烘烤完胶厚为30um左右，厚度均匀。

2)孔隙率＜30%，较低的孔隙率是决定高导热率的关键因素。

三、可靠性测试

1.温度循环测试（-55~150℃，2000次循环）

高铅焊料PbSn5Ag2.5对无压烧结银DA252

图7 高铅焊料在不同温度循环下RDSon的变化

图8 DA252在不同温度循环下RDSon的变化

结论：如图7所示，高铅焊料在500至1000次循环之间平均导通电阻出现显著的变化；在1500次循环测量中观察到平均𝑅𝐷𝑆𝑜𝑛相对增加超过20%。可明显观察到器件电气性能的系统性退化。

如图8所示，DA252在经过2000次循环后，平均导通电阻的变化保持在10%以内。与传统焊料相比，DA252在初始（T-0小时）的导通电阻较低，并且在2000次循环后依然表现出显著的优势。

结语

mAgic™ DA252 点胶无压烧结银，凭借创新的“无压烧结”工艺与独特的亚微米银颗粒配方，成功攻克了高功率半导体封装中散热与可靠性的核心挑战。其在裸铜界面实现了高导热、高强度、高可靠的连接，工艺窗口宽、可靠性卓越，为电动汽车、5G通信等高要求应用提供了超越传统焊料的先进解决方案。