創新材料讓高速通訊、高電壓系統運作更穩定可靠

作者 : Heraeus

除了採用高階晶片封裝技術透過結構體上的改善來散熱,零件封裝/組裝製程中採用的晶片黏著材料,在散熱解決方案中的重要性日益顯著…

隨著5G通訊與電動車(EV)時代來臨,能支援高頻、高速傳輸、高電壓應用的RF功率放大器與功率元件扮演了關鍵角色,讓碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬能隙半導體材料成為當紅炸子雞,也會需要更有效的零組件散熱解決方案,才能確保系統運作的穩定。而除了採用高階晶片封裝技術透過結構體上的改善來散熱,零件封裝/組裝製程中採用的晶片黏著材料,在散熱解決方案中的重要性日益顯著。

Dennis Ang

為此,來自德國的半導體與電子封裝材料領導供應商賀利氏(Heraeus),旗下賀利氏電子在2022年度的SEMICON Taiwan國際半導體展期間,發表了最新研發的無壓燒結銀產品,具備高導熱率、高黏接強度以及低孔洞率等優勢,能實現晶片與基板之間的可靠連結,同時因應高速行動通訊與高功率電源系統的散熱需求。特別來台推廣這款全新mAgic DA320燒結銀產品的賀利氏電子燒結銀暨晶片黏著材料部門(Sinter and Die Attach Materials)全球產品經理洪光隆(Dennis Ang)說明,顧名思義,無壓燒結銀意味著毋需施加壓力就能讓元件與電路板黏著,不但能以≥200℃的較低溫製程在90分鐘左右的時間快速完成燒結,其導熱性(200W/mK)媲美壓力燒結銀,推力(高於50MPa,即可靠度)表現亦高於其他焊料。

洪光隆表示:「以5G行動通訊為例,其速度是4G的二十倍,高頻、高速通訊帶來的元件發熱等問題也跟著放大,傳統的焊料已經不敷使用,客戶不得不開始尋找適合的替代方案;」而燒結銀能在鍍金、銀的表面上穩定黏著,無壓、低溫製程更適合小面積、薄型晶片使用,正能符合客戶需求。此外他也強調,DA320雖採用微米銀而非顆粒更細緻的奈米銀材料,圓形的粒子結構因為均勻度高,在導熱性能上的表現仍相當傑出,在成本上也更具競爭力;而新產品的低空洞率、可連續點膠12小時等特性,也有助於提升客戶的生產良率與效率。這款賀利氏電子投入兩年時間開發出的無壓燒結銀新產品,是從深入訪談調查RF功率放大器製造商等終端客戶還有設備商等供應鏈夥伴的需求開始,經歷研發團隊進行無數次材料配方的試驗與調整,才實現了各種卓越的性能,並在今年1月開始提供樣品供廠商試用。

「儘管疫情挑戰稍稍影響我們的新產品推廣速度,但隨著世界各國陸續解封以及市場需求回溫,預期接下來將能快速收獲更多迴響與青睞;」洪光隆表示,賀利氏電子的燒結銀主要分為壓力、無壓兩條產品線,壓力燒結銀產品以大功率電源設備的應用為主,在德國總部進行研發與生產,而無壓燒結銀產品是以製程更細緻精密的行動通訊裝置等應用為大宗,生產與研發團隊則是位於新加坡,以更貼近服務集中於在亞洲市場的客戶。在台灣,賀利氏於台北、新竹、高雄等地都設有業務據點服務客戶,也在今年初於竹北開幕了全球第五座創新實驗室,以期與本地的半導體、電子業廠商有更深入的技術交流與合作,也能以更快速度支援客戶的測試需求。

 

賀利氏電子全新mAgic DA320無壓燒結銀。

 

接下來,賀利氏電子除了將收集率先採用DA320的各方客戶意見,以對產品進行改善,也將繼續拓展燒結銀的市場版圖與下一代產品開發,包括目前仍採用高鉛銲料的高功率電源應用。洪光隆指出,基於環保的考量,電子零組件焊料的全面無鉛化將是未來趨勢,也會是全球各區域市場陸續透過進出口法令進行強制規範的項目;目前RF功率放大器所採用的焊料,是已經有必須不含鉛的要求,但電源設備應用的焊料還不在強制禁用的範圍內。不過,考量到一些較大型電源設備廠商會基於轉型綠色生產策略,在法規施行前就預先採用無鉛解決方案,賀利氏電子也將致力為這些客戶以及未來潛在客戶,讓包括燒結銀產品在內的無鉛銲料的成本能進一步降低,並提升其易用性與應用範圍;其中特別值得期待的,是讓現在只能在金、銀表面黏著的燒結銀能支援銅表面的應用,好讓廠商能減輕整體系統成本負擔。

而除了最新的無壓燒結銀產品,因應半導體系統級封裝與元件微小化趨勢,賀利氏電子還可提供適合微型接頭的焊接材料、適合細間距被動元件與覆晶封裝的粉焊錫膏、能避免高性能運算(HPC)元件缺陷的助焊劑,以及可強化EMI效能的噴墨印刷技術,還有由100%再生黃金製作的鍵合金線、100%再生錫製造的焊錫膏等訴求環保永續概念的產品。透過在半導體/電子元件黏著材料技術上的持續創新,賀利氏期望能助力客戶設計、生產具備更強功能與更高品質的晶片與電子終端產品,讓終端使用者都能享受科技帶來的便利與美好生活。

 

 

 

 

 

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