جولائی 2026 میں، پاور سیمی کنڈکٹر انڈسٹری نے قیمتوں میں اضافے کے ایک اور دور کا تجربہ کیا۔ Infineon نے دوسری بار اپنی قیمتوں کو ایڈجسٹ کیا، تقریباً 20 مینوفیکچررز نے اس کی پیروی کرتے ہوئے، ڈیلیوری سائیکل کو 40-50 ہفتوں تک بڑھا دیا۔ اس رجحان کے پیچھے نئی انرجی گاڑیاں، AI ڈیٹا سینٹر HVDC پاور سپلائیز، اور انرجی اسٹوریج PCS جیسے شعبوں میں تیسری-جنریشن SiC/GaN سیمی کنڈکٹرز کی دھماکہ خیز نمو ہے۔ 800V نئی توانائی والی گاڑیوں کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے، SiC پاور ماڈیولز کی مارکیٹ میں رسائی کی شرح 60% سے تجاوز کر گئی ہے، جبکہ AI ڈیٹا سینٹرز میں اعلی{10}}پاور کثافت پاور سپلائیز کی مانگ SiC ٹیکنالوجی کے تیز رفتار ارتقاء کو موجودہ اور اعلی جنکشن درجہ حرارت کی طرف لے جا رہی ہے۔
However, the high-reliability packaging of SiC power modules is becoming a key bottleneck in the industry chain. The thermal conductivity of traditional soldering processes is approximately 50 W/m·K, with a temperature limit of only 220℃, which can no longer meet the requirements of SiC modules for junction temperatures >175℃ and process temperatures >350℃. Silver sintering technology, with its thermal conductivity >200 W/m·K and temperature resistance >350 ڈگری، SiC پاور ماڈیولز میں اعلی-ریلیبلٹی انٹر کنیکٹس کے لیے مرکزی دھارے کے عمل کا انتخاب بن رہا ہے۔
I. سلور سنٹرنگ کے بنیادی اصول
سلور سینٹرنگ بنیادی طور پر ایک ٹھوس-ریاست بازی بانڈنگ کا عمل ہے۔ سولڈرنگ کے مائع-فیز ری فلو کے برعکس، سلور سنٹرنگ نینو-چاندی کے ذرات (یا مائیکرو-چاندی کے ذرات) کو کم-درجہ حرارت (220-250 ڈگری) اور ہائی پریشر (20-40MP) کے ذریعے دھاتی پرت کی شکل میں استعمال کرتی ہے۔ ذرات اور گردن کی نشوونما کے طریقہ کار کے درمیان پھیلاؤ۔
اس عمل کو تین مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
مرحلہ 1: ذرات کی دوبارہ ترتیب۔ دباؤ کے تحت، چاندی کے ذرات جسمانی رابطے اور دوبارہ ترتیب سے گزرتے ہیں، ابتدائی سوراخ کو ختم کرتے ہیں۔
مرحلہ 2: گردن کی نشوونما۔ ملحقہ ذرات کے رابطے کے مقامات پر ایٹم اناج کی حدود کے ساتھ پھیلتے ہیں، "گردن" بناتے ہیں، ذرات کے درمیان تعلقات کی طاقت کو تیزی سے بڑھاتے ہیں۔
مرحلہ 3: تاکنا کا خاتمہ۔ مسلسل پھیلاؤ اناج کی نشوونما اور پوروسیٹی کے سکڑنے کا سبب بنتا ہے، جس کے نتیجے میں چاندی کی گھنی تہہ بنتی ہے۔ سنٹرنگ کے بعد، چاندی کی تہہ کی تھرمل چالکتا خالصتاً دھاتی ہوتی ہے، جو روایتی سولڈرز میں انٹرمیٹالک کمپاؤنڈ (IMC) پرت کی تھرمل مزاحمت کو ختم کرتی ہے۔ تھرمل چالکتا 200-250 W/m·K تک پہنچ جاتی ہے، SnAg سولڈر کے 50 W/m·K سے 4-5 گنا زیادہ۔
Reliability Verification: After more than 2000 temperature cycling tests (-55℃~200℃), the shear strength of the silver sintered layer remains >15MPa، آٹوموٹو کی 1000-سائیکل کی ضرورت-گریڈ AEC-Q101 معیار سے کہیں زیادہ ہے۔ یہ خصوصیت الیکٹرک گاڑی کے مین ڈرائیو پاور ماڈیولز اور اعلیٰ قابل اعتماد ایرو اسپیس ایپلی کیشنز کے لیے چاندی کو سنٹر کرنے والی ترجیحی انٹرکنیکٹ ٹیکنالوجی بناتی ہے۔
II عمل کے چیلنجز اور کلیدی ٹیکنالوجیز
سلور سینٹرنگ کے اہم فوائد کے باوجود، اس کے عمل کے کنٹرول کو متعدد چیلنجوں کا سامنا ہے:
1. سنٹرنگ یونیفارمٹی کنٹرول
Uniform sintering of large-area chips (>20×20mm) بنیادی چیلنج ہے۔ چاندی کے پیسٹ کی rheological خصوصیات، پریشر ٹرانسمیشن کی یکسانیت، اور درجہ حرارت کے میدان کی تقسیم سبھی حتمی باطل تناسب کو متاثر کرتی ہیں. 1. چپ کے کنارے اور مرکز کے درمیان 10% سے زیادہ کثافت کا فرق تھرمو مکینیکل تناؤ کے ارتکاز کا باعث بنے گا، جو آپس میں جڑی ہوئی تہہ کی تھکاوٹ کی ناکامی کو تیز کرتا ہے۔
2. انٹرفیس میٹالائزیشن لیئر میچنگ
چپ کی پچھلی میٹالائزیشن پرت (عام طور پر Ag، Al، یا TiN) اور سنٹرڈ سلور لیئر کے درمیان تھرمل ایکسپینشن (CTE) کے گتانک میں فرق کو عمل کی کھڑکیوں کے ذریعے ٹھیک ٹھیک پورا کیا جانا چاہیے۔ مثال کے طور پر Ag/silver sintering/Ni-Au-DBC سسٹم کو لے کر، CTEs بالترتیب 17، 19، اور 7 ppm/ڈگری ہیں۔ انٹرفیس پر تھرمل تناؤ کو پریشر وکر کی اصلاح کے ذریعے کم کرنے کی ضرورت ہے۔
3. باطل شرح کنٹرول
صنعت عام طور پر کی ایک باطل شرح کی ضرورت ہے<5% in the sintered layer (tested according to IPC-A-610), but in actual production, void rate control for large-area chips is a core challenge. Current mainstream solutions include:
مرحلہ-بذریعہ-مرحلہ دباؤ لوڈنگ: ایک دو-مرحلہ دباؤ کا منحنی خطوط جس میں کم-پریشر پری ہیٹنگ اور اس کے بعد ہائی-پریشر سنٹرنگ شامل ہے۔
نینو سلور پیسٹ فارمولیشن آپٹیمائزیشن: سنٹرنگ ایکٹیویشن انرجی کو کم کرتا ہے اور کثافت حرکیات کو بہتر بناتا ہے۔
آن لائن X-Ray معائنہ: 100% X-Ray void ریٹ کا پتہ لگانا، عمل کی حالت پر حقیقی-وقت کی رائے فراہم کرنا۔
4. سیرامک سبسٹریٹ ہم آہنگی۔
ڈی بی سی (ڈائریکٹ کاپر کلڈ) اور اے ایم بی (ایکٹو میٹل بریزنگ) سیرامک سبسٹریٹس اور سلور سنٹرڈ پرت کے درمیان انٹرفیس کا ملاپ بھی اتنا ہی اہم ہے۔ AMB سلکان نائٹرائڈ سبسٹریٹس، اپنے بہترین تھرمل ایکسپینشن میچنگ (CTE تقریباً 2.5ppm/ ڈگری) کے ساتھ، تیزی سے روایتی AlN-DBC سلوشن کو SiC پاور ماڈیولز میں بدل رہے ہیں، ماڈیول پاور سائیکل کی زندگی کو بہتر بنا رہے ہیں۔
III PCBA میں حتمی لنک -سے-ختم ہونے کے لیے قابل اعتماد ہے۔
سلور سنٹرنگ کا عمل نہ صرف چپ سے سبسٹریٹ تک آپس میں جڑنے کے مسئلے کو حل کرتا ہے بلکہ پاور ماڈیول پیکیجنگ → PCBA اسمبلی کے اختتام-سے{1}}ختم ہونے کے اعتبار سے بھی پریشان ہے۔
ایس آئی سی پاور ماڈیول کے سنٹرنگ اور انٹر کنکشن مکمل ہونے کے بعد، پی سی بی سے اس کا برقی کنکشن، تھرمل مینجمنٹ ڈیزائن، اور مکینیکل فکسنگ سبھی کو سسٹم کی سطح کی وشوسنییتا کے لحاظ سے غور کرنے کی ضرورت ہے:
حرارت کی کھپت کا ڈیزائن: ایک موثر تھرمل پاتھ کو چاندی کی سنٹرڈ تہہ کے نیچے ڈیزائن کرنے کی ضرورت ہے، چپ جنکشن کے درجہ حرارت سے لے کر محیطی درجہ حرارت تک مکمل تھرمل مزاحمتی سلسلہ کو بہتر بناتا ہے۔
سبسٹریٹ لے آؤٹ: ڈی بی سی/اے ایم بی سیرامک سبسٹریٹ کے اسٹیک اپ ڈھانچے اور پی سی بی کو تھرمو مکینیکل سمولیشن سے مشروط کرنے کی ضرورت ہے۔
سولڈرنگ پروسیس ونڈو: ماڈیول اور پی سی بی کے ری فلو سولڈرنگ ٹمپریچر پروفائلز کو سلور سنٹرڈ پرت کے درجہ حرارت کی حد سے ملنے کی ضرورت ہے۔
کنکریٹ کوٹنگ: پاور ماڈیول کی کوٹنگ کے عمل کو چاندی کی پرت کی سطح کی مطابقت پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔
