Optimisation du processus de liaison TLPS et des propriétés des joints utilisant de la pâte Ni-Sn pour des applications de modules de puissance à haute température

Récemment, avec l'augmentation de l'intérêt pour les véhicules écologiques tels que les véhicules électriques et hybrides, la demande pour les semi-conducteurs de puissance, un composant clé, augmente également. Les semi-conducteurs de puissance convertissent, distribuent et contrôlent l'énergie et fonctionnent dans des environnements difficiles tels que des températures élevées et de fortes pressions. Afin d'assurer une fiabilité stable dans de tels environnements difficiles, des recherches sur une technologie qui peut former de manière stable des joints même à des températures élevées sont essentielles. La liaison par phase liquide transitionnelle (TLP) a été proposée comme une technologie de liaison de puces de semi-conducteurs de puissance à haute température, qui présente l'avantage de former une phase de composé inter-métallique (IMC) avec un point de fusion élevé au niveau du joint. Cependant, il faut beaucoup de temps pour convertir le joint en phase IMC complète. Par conséquent, dans cette étude, afin de réduire le temps de traitement, une pâte a été fabriquée en mélangeant de la poudre de métal Ni ayant un point de fusion élevé et de la poudre de métal Sn ayant un point de fusion bas, et un joint a été formé par un processus de liaison TLPS (frittage par phase liquide transitionnelle) en utilisant la pâte. Des pâtes de compositions différentes ont été préparées en ajustant le rapport des poudres de Ni et de Sn. La puce et le substrat ont été liés par un processus de liaison par thermocompression (TC), et la résistance au cisaillement la plus élevée a été obtenue à une température de liaison de 250 ℃ pendant 10 min. Un traitement thermique a été effectué à 200 ℃ pendant jusqu'à 500 h pour évaluer la fiabilité à long terme à haute température des joints. Les joints liés par TLPS Ni-Sn sont restés fiables après un test de vieillissement à long terme à une température élevée de 200 ℃.