淺談錫膏是如何給芯片降溫的？-深圳福英達(dá)
淺談錫膏是如何給芯片降溫的？
錫膏通過優(yōu)化材料導(dǎo)熱性、強(qiáng)化冶金連接結(jié)構(gòu)以及適配不同應(yīng)用場景的合金設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)芯片的高效散熱，其降溫機(jī)制可從以下三個(gè)層面解析：
一、材料革新：高導(dǎo)熱合金構(gòu)建散熱通道
傳統(tǒng)銀膠依賴環(huán)氧樹脂粘合，銀粉填充的導(dǎo)熱率僅5-15W/m·K，且高溫下易發(fā)生銀遷移導(dǎo)致電阻率上升。而固晶錫膏采用高純度錫基合金（如SnAgCu、SnSb），其導(dǎo)熱率可達(dá)60-70W/m·K，是銀膠的5倍以上。例如，某功率模塊廠商在IGBT封裝中使用固晶錫膏后，芯片結(jié)溫從125℃降至105℃，降幅達(dá)16%，完全符合JEDEC JESD51熱測試標(biāo)準(zhǔn)，模塊壽命延長30%。這一特性對功率密度超過100W/cm2的SiC、GaN等第三代半導(dǎo)體器件尤為重要，可有效避免因過熱導(dǎo)致的性能衰減與失效。
二、結(jié)構(gòu)強(qiáng)化：冶金結(jié)合提升熱傳導(dǎo)效率
固晶錫膏通過回流焊形成金屬間化合物（IMC）層，使焊點(diǎn)具備卓越的機(jī)械強(qiáng)度（剪切強(qiáng)度達(dá)40MPa以上，是銀膠的2-3倍）。這種冶金結(jié)合不僅增強(qiáng)了連接的穩(wěn)固性，還優(yōu)化了熱傳導(dǎo)路徑：
微觀層面：IMC層消除了銀膠中有機(jī)粘合劑的熱阻，使熱量能直接通過金屬晶格傳遞；
宏觀層面：焊點(diǎn)與芯片、基板的接觸面積更大，減少了熱傳導(dǎo)的界面損失。例如，在Mini LED芯片封裝中，固晶錫膏的超細(xì)粉末精準(zhǔn)填充芯片與陶瓷基板的間隙，焊點(diǎn)熱阻降低40%，有效減少LED光衰（1000小時(shí)光通量下降<5%）。
三、場景適配：合金設(shè)計(jì)滿足差異化需求
針對不同芯片的耐溫性、功率密度及工藝要求，錫膏通過調(diào)整合金成分實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)散熱：
高溫場景（耐溫>150℃）：
采用高溫型SnAgCu合金（熔點(diǎn)≥217℃），焊點(diǎn)可承受150℃長期工作溫度，150℃老化1000小時(shí)后強(qiáng)度下降<5%。例如，在高壓快充、服務(wù)器電源等場景中，此類錫膏確保了芯片在極端溫度下的穩(wěn)定性。
中溫場景（耐溫≤150℃）：
中溫型SnBi/SnAgBi合金（熔點(diǎn)138-172℃）的焊接峰值溫度可控制在190℃以內(nèi)，避免熱敏芯片受損，同時(shí)兼容回流焊與激光焊接工藝，適用于LED、CIS傳感器等器件。
極致散熱需求（功率>200W）：
高導(dǎo)型固晶錫膏（添加Cu/Ni增強(qiáng)相）將導(dǎo)熱率提升至70W/m·K以上，配合銅基板使用，可將芯片結(jié)溫降低20℃，顯著提升器件壽命。例如，在固態(tài)激光雷達(dá)發(fā)射模塊中，此類錫膏成為關(guān)鍵散熱材料。
四、工藝協(xié)同：精細(xì)化控制保障散熱性能
錫膏的降溫效果還依賴于工藝參數(shù)的精準(zhǔn)控制：
粉末粒度：間隙<50μm的精密場景需選擇5-10μm的T7級粉末，搭配低黏度配方，確保焊點(diǎn)填充均勻；
環(huán)境適應(yīng)性：高濕高振環(huán)境需采用無鹵素配方，確保殘留物表面絕緣電阻>1013Ω，避免電化學(xué)腐蝕；
焊接工藝：通過優(yōu)化回流焊溫度曲線，使IMC層厚度控制在1-3μm，既保證機(jī)械強(qiáng)度，又避免因IMC過厚導(dǎo)致熱阻增加。
總結(jié)：錫膏降溫的核心價(jià)值
錫膏通過材料、結(jié)構(gòu)與工藝的三重優(yōu)化，將芯片與基板的連接從“脆弱的粘合”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺€(wěn)固的焊接”，從根本上解決了高功率器件的散熱難題。其價(jià)值不僅體現(xiàn)在降低芯片溫度、延長壽命，更在于為第三代半導(dǎo)體、先進(jìn)封裝（如AI芯片、GPU）等高密度集成場景提供了可靠的散熱解決方案，成為高端電子制造中不可或缺的關(guān)鍵材料。
-未完待續(xù)-
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