칩 본딩 용 하이브리드 소결 페이스트 (elektronik industrie 12/2024)
"전자산업 2024년 12월"
SiC와 GaN을 이용한 파워 일렉트로닉스에서는 반도체와 기판의 접합에 극단적인 요구가 붙어 있습니다. 높은 열전도율과 향상된 기계적 특성을 가진 하이브리드 소결 페이스트 예를 들어 전기 이동성 및 이동 통신에서의 까다로운 요구를 견딜 수 있는 이용을 가능하게 한다.
탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN) 같은 소재를 사용하여 웨이퍼가 점점 얇아지고 있으며, 그 결과 전력 밀도가 높아지고 있습니다. 전기차, 이동통신 기지국, 그리고 고출력 스위칭이 필요한 다양한 응용 분야에 사용되는 반도체 제조업체들은 이러한 기술의 한계를 뛰어넘기 위해 노력하고 있습니다.
그 때, 병목 현상이 되는 것은, 반도체 칩을 본딩할 때에 반도체와 기판의 접촉을 보증하는 페이스트 입니다. 기판은 회로 기판 이나 세라믹일 수도 있지만, 파워 일렉트로닉스에서는 대부분 금속판입니다. 페이스트는 양 부품의 기계적으로 확실한 영구적 접합을 동시에 칩에서 외부로의 열의 분산을 보장합니다.
본딩에는 다양한 페이스트 사용하는 다양한 방법이 있습니다. 페이스트 는 기판 상에 도포 또는 인쇄되고, 그 위에 반도체 칩이 배치된다. 이 샌드위치 구조물은 가열되어 각 페이스트에 따라 다른 화학적 및 물리적 공정이 진행됩니다. 그런 다음 와이어 본딩을 통해 전기 접점을 만들고 칩을 하우징에 캡슐화합니다.
칩 본딩 방법
칩 본딩에는 종래 기술로서 두 가지 방법이 있다. 접착과 소결 입니다.
부착
에폭시 수지 또는 다른 합성 수지를 재료로 하는 페이스트의 경우, 접합은 접착 수지의 접착에 의해 실현됩니다. 그러나 열전도율은 낮고 몇 W/m·K입니다. 은과 같은 금속 입자를 페이스트에 첨가하면 열전도율을 50W/m·K까지 증가시킬 수 있습니다. 그러나 그 이상은 매우 어렵습니다. 열은은 입자의 접촉면을 통해 전해지지만, 접촉면이 금속적으로 단단히 접합되어 있지 않기 때문입니다. 접착 방법은 오늘날 매우 널리 이루어지고 있으며 발열이 적은 로직 칩에 적합합니다.
소결
페이스트 에는 금속 분말과 소결 시 제거되는 용매와 같은 유기 성분이 포함되어 있습니다. 페이스트는 200 ° C ~ 250 ° C로 가열되어 은 입자가 서로 결합하고 기판과 칩에 금속으로 결합합니다. 소결 에 소결: 페이스트 에는 금속 분말과 소결 시 제거되는 용매와 같은 유기 성분이 포함되어 있습니다. 페이스트는 200℃에서 250℃로 가열되어 은 입자가 서로 결합하고 기판과 칩과 금속으로 결합합니다. 소결 용매는 증발하고 기공은은에 남아 있습니다. 열전도율은 매우 높고 200W/m·K를 초과하고 있습니다. 이 방법은 파워 일렉트로닉스에서 사용하기에 적합하며, 예를 들어 전기 자동차 및 이동 통신 기지국의 고전압 인버터에 사용되는 SiC 및 GaN과 같은 반도체 재료에 이상적입니다.
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