麦德美爱法:烧结银已被100+万辆SiC汽车采用

原创 第三代半导体风向 2024-09-09 17:57

8月28-30日,PCIM Asia 2024展在深圳举行。“行家说”进行了为期2天的探馆,合计报道了200+碳化硅相关参展企业(.点这里.)。

其中,“行家说”还重点采访了麦德美爱法(MacDermid Alpha)等企业,深入了解了他们在碳化硅领域的最新技术进展、产品创新以及市场战略。接下来我们还将推送更多受访企业的的深度报道,敬请期待!

家说三代半: 首先请简单介绍一下贵公司这次在PCIM Asia展亮相的重点产品。

麦德美爱法我们麦德美爱法是一家聚焦于电子线路、电子组装和半导体行业的综合性封装解决方案公司,我们这次展会面向功率半导体领域主推3个系列产品,主要包括:

● 一是烧结银材料——Argomax® 8022烧结银膜。这是一种用于银烧结的开创性解决方案,提供更高的生产效率,并增强与更大层压面积的兼容性。这项创新技术可以客制化,以满足特定的生产需求,从而创造更可靠、更一致的层压工艺。

二是Trueheight®预成型焊片:焊片可为功率半导体组装提供更高的质量和可靠性,我们的优质合金可以进一步提高性能,如PowerBond® 2050、2110和Innolot®

三是热界面材料(TIM)产品组合。我们扩展了一系列TIM产品,包括导热间隙填料、垫片、一体式导热凝胶和薄介垫片,进一步丰富了我们集成解决方案的产品组合。

此外,我们旗下品牌叫易力高(Electrolube)也展示了聚氨酯树脂、灌封胶等导热材料,这与我们金属材料业务形成良性互补,可以为客户提供连接、导热和三防等整体封装解决方案。

家说三代半: 贵公司是全球少数实现烧结银材料上车应用的厂商之一,能否介绍一下贵公司在这块的优势?

麦德美爱法:在烧结银材料方面,我们的优势体现在6个方面。

首先,我们全球最早推动银烧结技术的厂商之一。银烧结广为人知始于2017年特拉斯的采用,此后大家就越来越熟悉。但是我们公司的技术开发要更早,早在2007 年,我们就开始研究纳米银烧结技术,Argomax®产品线在十年前就已成型了,并提供客户开始使用,只是那个时候很多人不了解。

其次,纳米银上车历经的验证时间更久。十多年前,我们公司开发了纳米银产品,然后与汽车等终端客户以及设备厂商共同开发了烧结银工艺,获得了终端厂商的认证后率先实现上车。经过这么多年的使用,证实我们纳米银技术的可靠性,目前全球超过了100万辆在跑车型搭载了我们烧结银材料。

第三,纳米银可靠性和成本优势。众所周知,烧结银技术目前几乎都是基于纳米技术,在同样烧结条件下,我们的纳米银粉可提供更高的可靠性,而且可以降低烧结压力和温度,因此整体的银烧结使用成本会更低,设备的损耗也会更低。

第四,品质和供应管控更好。目前,部分纳米银膏厂商是通过第三方外购纳米银粉料,而我们整套Argomax®银膏和纳米银粉都是在同一个工厂完成的,因此整体的品质、物流和供应链管控会更好。例如,前几年受疫情影响,部分纳米银供应链被打断,而我们没有受到影响。

第五,大规模供应能力。我们的新加坡工厂正在扩产,预计今年就完成产能大规模扩产,我们的大批量供应能力可以做到通过一个工厂满足全球客户需求。而且由于新工厂位于新加坡,因此对亚洲客户,特别中国客户在地理位置上也非常友好。

第六,支持客户创新的能力。除了纳米银产品本身,我们在上海投资数千万元巨资打造了一个实验室,目的是更好地服务中国和其他亚洲客户。尽管银烧结早已“声名在外”,但很多新进入厂商对烧结银工艺和设计还比较陌生,我们的实验室可以帮助他们验证设计方案,使得客户前期不需要投资数千万元产线设备投入,就可以完成可行性分析,同时我们的实验室可以持续不断的支持客户的技术创新,这些创新想法的落地验证也间接地推动了整个产业链的发展。

行家说三代半:今年陶瓷基板与散热片之间的大面积银烧结概念开始流行,您如何看待这项技术的市场前景?

麦德美爱法:其实在大面积银烧结方面,我们公司是当之无愧的领先者,我们很早就提出了这个概念。

散热片与陶瓷基板的银烧结肯定是增加了纳米银的用量,我们也非常乐见其成,但目前这个还不是主流。大面积烧结的好处是可以改善SiC MOSFET的散热能力,可靠性会更好,同时可提升单颗SiC MOSFET的出流能力,进而减少芯片数量降低成本。但是目前,SiC MOSFET价格在下降,而纳米银成本依旧较高,这个降本效益并不显著,因此在目前市场很卷的情况下,下游厂商采用大面积银烧结的动力并不强烈。

此外,大面积银烧结的工艺问题也有待解决。这个工艺必须采用银膏,银膜太薄了很难承受大面积烧结,因为会出现热膨胀系数差异。在这方面,我们可以提供湿法烧结或干法烧结工艺,给客户提供更多的工艺选择。我们现在已经做到了大面积烧结,50mm×50mm面积采用湿法烧结都没有问题,在进行-40℃至125℃冷热冲击循环时,基本上看不到任何开裂表现。

行家说三代半:今年铜烧结也是热点,您怎么看待这项技术的成熟度?

麦德美爱法铜烧结是一个趋势,但是我们公司认为,铜烧结不是现在,而是未来,因为目前这项技术还存在几个方面的问题。

一是缺乏强而有力的标杆客户。当初碳化硅模块从焊锡转向银烧结得益于意法半导体等头部厂商的联合开发,并获得了特斯拉等终端客户的认可和使用。对于铜烧结技术来说,谁是第一个吃螃蟹的?我相信今年不会有,明年的可能性也不是很大。铜烧结技术的流行必须要满足几个条件,一是下游厂商具有足够的勇气,二是下游厂商的体量要足够大,大到能够将这项技术从研发阶段推向SOP,再从SOP阶段推向真正量产。

二是技术瓶颈。除了做焊锡和银烧结,我们也提前布局做了铜烧结,这是因为铜烧结拥有相当多的优势,但是它有一个无法回避的问题——氧化。

不同于银烧结,银膏印刷完后可以直接在空气中进行烘干、热贴等工艺,不需要额外的保护就可以进行一步的烧结工艺。但是铜烧结从印刷、烘干、热贴到烧结,每一步都要考虑氧化问题,需要全程流程的氮气保护。而且由于氧化问题,铜烧结无法采用热贴工艺,需要采用湿贴工艺。

三是产线重置问题。由于铜烧结需要氮气保护和湿贴工艺,这意味着整条生产线几乎要推倒重来,而烧结设备产线投资金额巨大,这对客户原先的固有投资构成了挑战,谁会有动力区追加新的投资呢?除非是一个很有体量的新玩家,可以采购全新的设备产线来去做铜烧结。

四是可靠性标准尚未建立。银烧结工艺由于已经被使用了很多年,例如我们公司的产品线在十几年前就已经成型了,我们有充分的数据,与客户合作去建立整套的可靠性标准,例如车规级标准AQG324。为此,铜烧结工艺未来要获得广泛认可,也一定要加强车规级可靠性标准的建立,例如氧化层的厚度对核心参数会怎样的影响,现在没人能说得清楚,更没有现成的标准。

所以回到前面的话题,铜烧结的推广,除了铜烧结技术本身的进步,更需要有足够影响力的头部功率模块厂商和终端客户共同去建立标准。

五是铜烧结目前的成本优势并未确立。大家都会觉得铜材料同比银便宜,那么铜烧结一定会比银烧结便宜很多。但实际上,今天有很多客户告诉我,他们实际去购买的铜膏价格比银膏还要贵。一方面是纳米铜产量低、良率不高;另一方面纳米铜是通过较大的铜块,加工成纳米铜粉,加工费在铜膏总成本中的占比很大。

行家说三代半:今年碳化硅产业链上下游的行情并不是很好,贵公司今年的市场表现如何?

麦德美爱法:因为我们是上市公司,具体市场数据以财报为准,我们最新财报显示,我们今年的业务比去年实现了比较好的增长。

行家说三代半:在碳化硅模块中,烧结银成本占比比较靠前,部分厂商提出未来纳米银材料成本可下降40%左右。您认为银烧结有哪些降价方法?贵公司如何看待价格竞争?

麦德美爱法:我个人认为,未来纳米银价格应该还是有下降的空间,例如大面积烧结工艺推行开来,使用量大幅增加,一定程度上是有降低成本的空间。

但是纳米银本身的价格下降空间很小,因为它是贵金属,它的成本摆在那里(注:2022年3月白银期货价格达到26美元/盎司)。而且在纳米银粉和银膏的制备过程中,每一步都有损耗,这是它是比焊锡材料贵很多的主要原因。

我们正在通过扩产和精益生产,来降低我们纳米银粉和银膏的内部成本,但是从技术角度,降价幅度要达到40%是很难的。

行家说三代半:贵公司对未来烧结银需求有什么样的判断?

麦德美爱法:我觉得未来烧结银市场需求依旧会高速增长,增长的主要驱动力还是来自于新能源汽车。尽管中国的新能源汽车最新的渗透率已经达到50%,但是搭载碳化硅模块的新能源汽还很少,只有百分之十几。未来随着碳化硅车型的渗透率从百分之十及增长到50%以上,银烧结的需求也会水涨船高。

此外,纳米银在IGBT模块中的应用也会增加。IGBT的性能按照目前的封装方式已经达到极限了,为了进一步“榨干”IGBT的性能,部分厂商已经采用了烧结银技术。从去年开始,我们有很多客户找到我们,启动了IGBT银烧结项目。由于IGBT芯片尺寸更大,它的单颗烧结银材料的用量比碳化硅会大很多,所以对我们材料厂商来讲是个好事。

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