Frittage d'une pâte de nano-poudres d'argent : une solution alternative aux brasures classiques haute température

Amandine Masson (1)

1 AMPERE - Ampère

Face aux limitations des composants en silicium pour des applications haute température (au-delà de 175 °C), de nombreuses recherches ont été menées sur d'autres matériaux comme le carbure de silicium (SiC). Depuis 2001, des composants de puissance en SiC sont disponibles sur le marché: cependant, l'environnement de la puce (brasures, polymères, encapsulants...) doit être entièrement modifié afin de pouvoir résister à des températures ambiantes supérieures à 200 °C. Cet article présente le frittage de nano-poudres d'argent, une technique d'attaches de puces alternative aux soudures classiques pour des applications haute température. Le travail réalisé porte sur l'optimisation du procédé expérimental, la caractérisation des propriétés morphologiques et mécaniques du joint. L'originalité de cette étude porte sur nombre important d'assemblages réalisés permettant d'étudier l'influence de très nombreux paramètres (épaisseur de la pâte déposée, pression, rugosité du substrat, taille de la puce) sur la qualité de l'attache. Cet article présente aussi les résultats d'essais de frittage simultané de deux puces sur un même substrat. Silicon devices are commonly used in power electronics modules but they are not reliable over 175°C. Different materials have been studied and silicon carbide dies are commercially available since 2001: they can be used at 200°C and more. However, classical environment (solders, polymers...) are not adapted for that range of temperature and a new packaging must be considered. Classical solders are not adapted for high temperature applications because the device can be damaged during the assembly process. Different alternatives, known as "Low Temperature Joining Techniques", are realized at low temperature whereas the melting point of the final attach is much higher. This article will focus on nano-silver sintering and particularly on the study of experimental parameters: a large number of samples have been realized in order to determine an optimized process. Die-attaches have been characterized by microscopic techniques and using a shear-test equipment. First, this article describes briefly some theoretical considerations, then, the experimental procedure is described and the major experimental results are given.

Mots clés: SiC; Haute température; Nanoparticules; Attache de puce; Frittage

Domaines: Energie électrique

Amandine Masson. Frittage d'une pâte de nano-poudres d'argent : une solution alternative aux brasures classiques haute température. JCGE, Dec 2011, Belfort, France. pp.1-10. ⟨hal-00707812⟩