可靠性與熱管理是影響LED照明高品質(zhì)的重要因素，蔓延在產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)，一直備受關(guān)注。隨著半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)及市場的不斷成熟，進(jìn)入新的發(fā)展階段，進(jìn)一步提高LED的發(fā)光效率和降低LED的制備成本更為非常重要，絲毫不能放松。
11月15日，一年一度的行業(yè)盛會(huì)--第十三屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2016）在北京國際會(huì)議中心召開。在17日舉行的 “可靠性與熱管理技術(shù)”上，來自河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院樊嘉杰介紹了“HEMT封裝上金錫共熔晶粒黏貼的可靠性優(yōu)化”研究報(bào)告。
他表示，典型的基于SiC和GaN的寬禁帶半導(dǎo)體用于制造功率半導(dǎo)體器件引起了廣泛關(guān)注，由于它與常規(guī)的硅基器件相比，熱導(dǎo)率高，擊穿場強(qiáng)高，操作溫度高，功率損耗低。一些功率器件的操作溫度超過200℃，對(duì)于芯片鍵合層的可靠性來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致各種分層和差的熱界面。
金-錫共熔焊接合金熔點(diǎn)高，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高，高溫穩(wěn)定性好，可濕性極好，焊點(diǎn)強(qiáng)度高，無焊料焊接實(shí)用性強(qiáng)，是最有潛力的芯片鍵合材料。然而，關(guān)于功率半導(dǎo)體器件的芯片和襯底材料的疲勞損壞的聯(lián)合效應(yīng)的信息很少。因此，為優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，芯片和襯底材料合并的芯片鍵合層的可靠性很有研究價(jià)值。
金-錫共熔焊接合金熔點(diǎn)高，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高，高溫穩(wěn)定性好，可濕性極好，焊點(diǎn)強(qiáng)度高，無焊料焊接實(shí)用性強(qiáng)，是最有潛力的芯片鍵合材料。然而，關(guān)于功率半導(dǎo)體器件的芯片和襯底材料的疲勞損壞的聯(lián)合效應(yīng)的信息很少。因此，為優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，芯片和襯底材料合并的芯片鍵合層的可靠性很有研究價(jià)值。
樊嘉杰表示，每個(gè)溫度周期中積累的金-錫共熔焊接合金鍵合層在不同HEMT封裝中采用不同芯片和襯底條件下的疲勞損傷。每個(gè)周期的疲勞損傷的特點(diǎn)為來源于FEA的粘塑層能量積累。本文討論了芯片和襯底材料以及它們之間的相互作用對(duì)疲勞損傷積累的影響。
對(duì)于CaN芯片，為保持與Si芯片Cu襯底系統(tǒng)接近的壽命，應(yīng)采用薄的有彈性的襯底。結(jié)果還表明，增加芯片鍵合層的焊點(diǎn)高度可以有效避免AuSn層中的裂紋萌生，尤其對(duì)于GaN系統(tǒng)。最終，對(duì)于具體的封裝給出了選擇合適材料的指導(dǎo)方針。
