随着新能源汽车放量,大功率IGBT器件广泛应用于电机驱动、车载充电模块;以及新能源功率模块对工作温度和可靠性的要求越来越高,催生SiC和GaN等宽禁带半导体芯片的普及应用,烧结银工艺成为提升其封装可靠性和性能的关键技术。

SiC封装银烧结设备供应商10强

第三代半导体封装急需解决的问题是需要相对较低的工艺温度,而能够在高温下工作,银烧结工艺已经成为 SiC 封装的主流核心工艺。纳米银烧结工艺技术具备优势:

(1)可实现低温制备以及长时间的高温服役。可以在 250 度左右进行烧结,而工作温度可以到 900 度。
(2)高热导率和电导率,因为烧结完成后就是一整块银。
(3)在芯片烧结层形成可靠的机械连接和电连接,有效降低热阻和内阻,整体提升模块性能及可靠性。因此成为第三代半导体封装最成熟的工艺。
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图 钎焊与银烧结对比
 
今天我们整理银烧结技术及其相关的设备供应商,
 

一、银烧结技术及应用概述

银烧结技术也被成为低温连接技术(Low temperature joining technique, LTJT),作为一种新型无铅化芯片互连技术,可在低温(<250℃)条件下获得耐高温(>700℃)和高导热率(~240W/m·K)的烧结银芯片连接界面,具有以下几方面优势:

①烧结连接层成分为银,具有优异的导电和导热性能;

②由于银的熔点高达(961℃),将不会产生熔点小于300℃的软钎焊连接层中出现的典型疲劳效应,具有极高的可靠性;

③所用烧结材料具有和传统软钎焊料相近的烧结温度;

④烧结材料不含铅,属于环境友好型材料。
作为高可靠性芯片连接技术,银烧结技术得到了功率模块厂商的广泛重视,一些功率半导体头部公司相继推出类似技术,已在功率模块的封装中取得了应用。
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图 SiC MOSFET封装模块剖面图,来源:铟泰
作为高可靠性芯片连接技术,银烧结技术得到了功率模块厂商的广泛重视,一些功率半导体头部公司相继推出类似技术,已在功率模块的封装中取得了应用。
更多详细介绍可以查看之前文章《银烧结技术在功率模块封装中的应用》,此处不再赘述。

二、烧结设备供应商

1. Boschman 

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Boschman 提供两种银烧结解决方案:对于研发、原型制作和小批量生产,提供半自动 Sinterstar Innovate 系列。而对于高效、高质量的中到大批量生产,Sinterstar Auto 和 Inline 系列是最佳选择。
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Sinterstar Innovate 系列
这是最通用的半自动烧结系统,适用于所有环保无铅的芯片粘接技术。该系统适用于烧结各种不同的器件,包括 LED、电源、绝缘栅双极晶体管 (IGBT)、方形扁平无引线 (QFN) 器件、夹具/散热器、晶闸管和定制的电源模块器件。 
Sinterstar Innovate-F-XL 的优势在于提供 350 x 270 mm 的最大烧结面积和高达 320℃ 的精确温度控制。借助独特的高精度动态压头压力控制技术,还能同模烧结具有不同厚度的多个芯片,确保提供可控且可预测的键合强度。

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Sinterstar Inline 和 Sinterstar Auto 系列
能够烧结各种不同的器件,包括 LED、电源器件夹/散热器组件、太阳能 (CVP) 电池、定制电源模块等。
这些系统的优势在于可提供 350×270 mm 的最大烧结面积、精准的工艺控制,还能够监测、记录众多关键参数,以根据预设的上限和下限控制标准自动控制质量。
官网:https://www.boschman.nl/

2. 奥芯明半导体ASMPT

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全球总部位于新加坡的ASMPT,是全球唯一一家为电子制造过程所有主要步骤提供高质量解决方案的公司:从设备到多工厂级自动化概念的智能制造。从芯片互连载体到芯片组装和封装,再到表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT),ASMPT的产品包括晶片沉积和激光开槽,至各种把精密电子和光学元件塑造、组装和封装为各种包括电子、移动通信、计算技术、汽车、工业和LED(显示器)终端用户设备的解决方案。

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SilverSAM™ 系列
高频开关和高温会导致功率电子产品迅速老化。解决这个问题的其中一个方法是使用耐高温材料,如:碳化硅基板和银浆。然而,银元素具有较高的熔点,无法透过熔化过程来产生导电连接,因为电子组件无法承受高温。
解决方案:通过银烧结技术,可以在不熔化银元素的情况下塑造银颗粒,形成稳定的连接。ASMPT SilverSAM™(代表: Silver Sintering Automated Machine)是该过程的自动化解决方案。它可以轻松与其他 ASMPT 解决方案(如焊膏印刷、固晶和塑封)结合使用。借助高效的 ASMPT SilverSAM™,零部件制造商可以生产出具有改善电力和热性能的更耐用的功率模块。
官网:https://www.asmpt.com/

3. AMX

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在电力电子设备(压力烧结机和声学扫描显微镜)行业有着丰富的经验和多项全球专利。经过多年研究,开发了一系列与芯片贴装相关的设备并获得了专利,这些设备现已在世界各地广为人知。
X-烧结机 P50系列

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X-Sinter P51
X-烧结机 P50系列是一款手动压力烧结机系列设备,有不同的配置,能够达到与在线式压力烧结机相同的烧结压力和温度。专为实验室和洁净室环境设计,是初次进行烧结工艺的一种有效解决方案。它使用灵活,并为了适应满足特定客户的需求,而具备了多种可选择项的功能。
X-烧结机 P100系列
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X-烧结机 P100系列,是基于公司获奖的X-智能模块化工作站概念而制造出来的具有专利权的半自动压力烧结机。它是研发和小批量生产的完美解决方案。并可根据客户产品的具体需求,而可以有不同的配置。
X-烧结机 P200X系列
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P200X系列,是一款压力烧结机的新的专利产品,可大大减少维护工作并避免停产。基于AMX 在线式模块化工作站的概念,确保生产过程的灵活性和准确性。易于拆卸的冲压摸具可应对生产品种的多样化,避免长时间停机。拥有物联网连接的硬件和先进的软件,具有直观的操作界面和完整的可追溯性。
官网:https://www.amx-automatrix.cn/

4. 日本NIKKISO日机装

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官网:https://www.nikkiso.com/

5. 珠海市硅酷科技有限公司

SiliCool基于自有核心底层运控算法系统的技术,对空间精准贴合技术的各种应用进行深度研发,完成智能高速高精设备的制造和销售,服务于涵盖光学光电、先进封装、功率半导体、新能源等领域的相关头部客户。
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全自动预烧结设备SW1000打破欧美垄断,已进入主流车企和碳化硅IDM客户,是国产唯一得到头部客户量产认证的全自动预烧结贴片设备。支持银膏和银膜工艺。采用最新的贴合头设计,生产效率领先海外竞品20%,最高设备精度可达±7um。支持各尺寸晶圆、华夫盘、编带多种形式的自动上下料,全面满足多元物料应用场景。
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6. 深圳市先进连接科技有限公司

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深圳市先进连接科技有限公司是一家集纳米银烧结材料及芯片封装用烧结设备研发、生产、销售、咨询及技术服务于一体的综合性高科技公司。
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烧结设备包括AS系列预烧结机、AS-2.0烧结机、AS-3.0全自动烧结机等。
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官网:http://www.ajmtech.cn/

7. 快克智能装备股份有限公司

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快克智能装备股份有限公司创立于1993年(股票代码:603203),致力于为精密电子组装半导体封装检测领域提供智能装备解决方案。公司在运动控制、软件系统、视觉算法、精密模组等技术方面不断创新突破,形成精密焊接装联设备、视觉检测制程设备、智能制造成套装备、固晶键合封装设备,服务于智能终端、新能源汽车、新能源、智能物联、半导体等行业,推动工业数字化、智能化升级;公司是国家高新技术企业。
公司将精密焊接技术及装备自动化能力拓展至功率半导体等封装领域。自主研发的纳米银烧结设备,突破第三代半导体功率芯片封装“卡脖子”技术,该项目已被江苏省工信厅认定为关键核心技术(装备)攻关产业化项目,随着IGBT多功能固晶机、甲酸焊接炉及固晶键合AOI的开发成功,已形成功率半导体封装成套解决方案的能力。
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快克芯装备自主研发的微纳金属烧结设备可满足:芯片烧结、Clip烧结以及Pin-Fin烧结等工艺需求。

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在线烧结设备
官网:https://quick-global.com/

8. 合肥恒力装备有限公司

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合肥恒力装备有限公司创建于1992年。公司致力于工业电加热设备、系统集成和环保装备三大业务领域 ,将产业发展定位在由电子元器件装备、新能源装备、电子电镀装备组成的主导产业;由智能制造、新材料、表面清洗、环保节能处理组成的重点产业以及由智能制造、先进新材料组成的培育产业等三大产业方向。
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官网:http://www.ecmee.com/

9. 嘉昊先进半导体(苏州)有限公司

嘉昊先进于2021年入驻紫竹麦垛(昆山)科技企业加速器,是该园区首家入驻企业。两年时间内,企业围绕半导体功率模块智能焊接设备的开发形成了包括纳米银烧结炉、氮气真空炉、IGBT模块组装一体机、电极端子折弯一体机、焊片整列机、晶圆裂片机、匀胶机等在内的多项拥有自主知识产权的产品。去年底,嘉昊先进研发出国内首台真空回流焊接炉设备,能够有效控制助焊剂飞溅扩散,并可在氮气环境中进行焊接,推动气泡率降至0.5%以下,为行业知名功率半导体器件及材料厂商所采用。

10. 北京中科同志科技股份有限公司

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北京中科同志科技股份有限公司(以下简称“同志科技”或“北京同志科技有限公司”),是一家专业的电子组装设备及服务提供商,是从事SMT生产设备及耗材的研发、生产、销售并举的高新技术企业,于2015年11月5日完成股份制改造。
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官网:http://www.tonzh.com/

11. 苏州博湃半导体技术有限公司

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博湃专注于能够通过FAM技术(用于双面冷却模块)和银烧结技术(用于提供性能和可靠性)收益的应用领域。
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在第三代半导体SiC功率模块方面,公司的银烧结技术亦是全球市场领导者之一。2014年率先将动态压头烧结设备投放市场。2016年为半导体公司完成T*模块的封装开发,原型样品制作,以及并为大规模生产的提供了完整的工艺流程。以此实现了新能源汽车公司对于SiC功率模块的量产化应用。
Sinterstar 系列
适用于加压式银烧结,提供多种适用于研发、中小和大批量环境的解决方案。
SiC封装银烧结设备供应商10强
官网:http://www.bopaisemi.com/
总体来说,目前国外设备稍微领先,但是国内的设备也迎头赶上,设备主要以有压银烧结设备为主。由于小编能力有限,目前收集到国内外的银烧结设备主要有以上11家,您认为哪几家比较知名,欢迎告诉我们,

原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):SiC封装银烧结设备供应商10强

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