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汉高粘合剂技术

汉高粘合剂技术

用于功率半导体器件的高导热性芯片粘接胶

本案例研究了导电性芯片粘接材料,这种材料具有出色的导热性和低电阻特性,可提升功率半导体器件的性能,同时满足汽车行业的严苛标准。
功率器件电路板的图片。

应用目标

  • 一家客户设计了一种采用更具成本效益且更可靠铜(Cu)引线框架的单芯片 QFN 封装方案。选择裸铜引线框架的原因有两个:其一,它对模塑化合物材料具有很强的粘附性;其二,成本低于传统 PPF 和银 (AG) 镀层铜引线框架。 
  • 客户还要求采用铜丝替代金丝 (Au) 进行引线键合互连,以进一步降低成本。 
  • 考虑到该功率半导体器件用于工业设备,需保证具有卓越的可靠性、电气性能 (RDSon) 和导热系数 (W/m-K)。工作温度升高会显著影响芯片性能。在此案例中,芯片最高承受 150°C 的温度。

性能要求

  • 芯粘接片材料的导热能力,是决定这种采用铜引线框架和铜丝的封装能否实现目标性能的关键因素。粘接材料会与芯片直接接触,是最主要的散热路径。 
  • 芯片与封装件之间如果电阻过高,就会产生大量热量,从而降低器件的能效。芯片粘接层是影响电阻 RDS(on) 的关键因素,因此,需要使用一种能够降低电阻进而提高能效的材料。 
  • 该材料需要在高温 (200°C - 250°C) 下保持较高的模量,以确保既能有效支撑引线键合工艺,又不会出现连接盘不粘(NSOP)问题。 
  • 除了铜引线框架外,这款芯片粘接材料最好还要与其他引线框架表面以及背面金属化或未金属化的芯片兼容,以便适应不同的封装设计。

汉高解决方案

  • 汉高开发了一种芯粘接化学体系,专门满足功率半导体封装对高导热性、低电阻和高可靠性的需求。 
  • 本案例中使用的材料 LOCTITE Ablestik ABP 6395T 便是基于这一全新体系。其独特的环氧树脂化学配方和银填料技术带来以下优势: 

- 优异的导热性能(30 W/m-K,无需烧结)。 

- 低应力。 

- 低电阻,具有优异的 RDS(on)。 

  • 该材料满足最严苛的可靠性标准,适用于多样化的引线框架和芯片表面组合。使用该材料时,在芯片尺寸不超过 3.0 mm x 3.0 mm 的情况下,大多数的芯片/引线框架组合均可达到汽车行业 Grade 0 和 MSL 1 可靠性等级。一些竞品材料虽然也能达到 MSL 1 等级,但导热系数仅达 25 W/m-K。 
  • 凭借 LOCTITE Ablestik ABP 6395T,该客户成功推进了功率器件的新型 QFN 设计,并实现单器件成本降低约 2%。 
  • LOCTITE Ablestik 6395T 还具有出色的可持续性,符合多项严格的安全标准。该材料不含卤素且符合 RoHS 标准,第三方检测未检出有害物质

关键成果

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