烧结银常见问题及解决方案

烧结银常见问题及解决方案

烧结银作为一种高性能电子封装材料，广泛应用于功率模块、医疗电子等领域，但在实际应用中常面临工艺适配性、可靠性及成本等问题。善仁新材结合400多家客户的行业实践和经验，总结常见问题及优化方案，供方家参考。

一、烧结层空洞问题

原因分析：

材料分布不均或银粉粒径过大（＞1μm），导致烧结过程中原子扩散不充分。

涂覆工艺不当，如厚度不均、气泡混入或烧结温度/压力参数不合理。

解决方案：

1优化材料配方：选用粒径≤1μm的高纯度银粉配置的烧结银AS9335，减少粗颗粒导致的致密度不足。

2工艺参数控制：

采用阶梯升温，如5℃/min至130-220℃，以促进原子扩散。

涂覆时确保厚度均匀，推荐10-100μm，避免气泡产生。

3导气槽设计：大面积粘结时，在界面开导气槽以排出挥发性成分。

二、连接层可靠性不足

表现：高温循环后开裂、剪切强度下降。

原因：

烧结层与基板热膨胀系数（CTE）不匹配，导致热应力累积。

环境湿度或污染物影响银层结合力。

解决方案：

1材料适配：选择与基板CTE匹配的烧结银，如AS9335和陶瓷基板需CTE差值较小。

2增强工艺：

采用双面烧结技术或增加烧结层厚度，推荐≥100μm以提高机械强度。预处理银层表面，提升结合力。

3环境控制：烧结银储存于-20℃低温，湿度≤40%的环境，避免烧结银氧化。

三、高辅助压力损伤芯片

问题：传统烧结需＞20MPa高压导致芯片应力开裂。

解决方案：

选用低压力烧结银材料，如SHAREX AS9338无压低温烧结银，支持无压低温烧结，兼容精密芯片封装。

四、烧结温度与能耗过高

原因：传统烧结温度需250℃以上，增加能耗及基板热损伤风险。

解决方案：

1低温烧结材料：采用低温烧结银AS9335X1，烧结温度可降至165℃；AS9338烧结银，烧结温度130℃。

2工艺优化：

氮气保护下预烘，如90℃×30min去除溶剂，减少高温烧结时间。

空气烧结技术，如AS9335X3降低对惰性气氛的依赖。

五、材料性能虚标与兼容性问题

表现：导热系数不达标、与镀层发生化学反应。

解决方案：

1严格选型：要求供应商提供第三方检测报告，比如AS9376烧结后银含量≥98%,导热系数≥260W/m.k。

2兼容性测试：

验证银膏与基板,如DBC、AMB及芯片镀层如Au/Ni/Au的界面反应，避免银迁移导致绝缘失效。

小批量试产测试剪切强度要≥30MPa及热循环可靠性：-40℃-125℃循环。

六、储存与施工不当

问题：银膏吸潮、结块或涂覆不均。

解决方案：

1储存规范：-20℃密封保存，开封后24小时内用完，避免溶剂挥发。

2施工控制：回温至室温（25±3℃）后均质机搅拌，确保均匀性；使用万级洁净室操作，避免灰尘污染。

总之，善仁新材建议：烧结银的工艺适配性、材料性能及环境控制是核心挑战。通过材料选型优化如低压力银浆、纳米银复合、工艺参数精细化如阶梯升温、压力控制及严格品控如兼容性测试、储存规范，可显著提升可靠性。