제품 개요 및 2025년 시장 관련성

진공 소결 장비는 견고한 탄화규소(SiC) 소자 패키징의 초석으로, 가혹한 열 사이클을 견딜 수 있는 고신뢰성 Ag 기반 상호 연결 및 다이 부착을 가능하게 합니다. 파키스탄의 섬유, 시멘트, 강철및 신흥 산업 부문에서 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) PCS 및 MV 인버터는 45–50°C 주변 온도, 먼지 및 11–33kV 피더의 그리드 변동에 직면합니다. 이러한 조건에서 기존 솔더 부착은 피로해져 열 저항이 증가하고 가동 시간이 위험해집니다. 은(Ag) 페이스트, 프리폼 또는 나노-Ag 필름의 진공 소결은 탁월한 열 전도율과 크리프 저항성을 갖춘 거의 다공성이 없는 금속 결합을 생성하여 컨버터 효율, 전력 밀도 및 수명을 직접적으로 개선합니다.

SiC 스위칭 주파수가 소형 자성체 및 ≥98% 시스템 효율을 위해 50–200kHz로 증가함에 따라 접합부 온도 변화(ΔTj)가 증가합니다. 진공 소결 장비는 SiC 다이, DBC/AMB 기판(Si3N4

• 신뢰성 향상: Ag 소결 상호 연결은 냉각을 제한하는 먼지가 많고 뜨거운 환경에서도 MTBF 목표인 약 200,000시간을 달성하는 데 도움이 됩니다.
• 효율성 및 밀도: 낮은 열 저항은 접합부 온도를 낮추어 더 작은 방열판과 1.8~2.2배의 전력 밀도 향상을 가능하게 합니다.
• 현지화: 국내 소결 능력 구축은 리드 타임을 단축하고 정부의 산업 업그레이드에 부합하며 A/S 지원을 강화합니다.

기술 사양 및 고급 기능

• 공정 능력
• 온도 범위: 압력 보조 나노 Ag의 경우 150–300°C, 특수 Ag 시스템의 경우 최대 400–500°C 옵션
• 압력 제어: 플래튼 영역 전체에서 프로그래밍 가능하고 균일한 5–40 MPa, 실시간 피드백
• 분위기: 불활성(N2/Ar) 백필을 사용한 고진공(<10^-3 mbar), 산화를 방지하기 위한 낮은 O2 ppm 제어
• 정렬 및 평탄도: 200×200 mm 고정 장치 전체에서 <20 µm 평탄도, 낮은 워프 클램핑 옵션
• 열 프로파일: 다단계 램프/유지, 잔류 응력을 완화하기 위한 제어된 냉각
• 재료 및 스택
• Ag 페이스트, 나노 Ag 필름 및 프리폼, Cu의 Ni/Ag/Au 표면 처리와 호환, DBC/AMB(Si3N4/AlN) 기판 및 Cu/Mo 베이스 플레이트 지원
• 다이 부착 및 기판-베이스 플레이트 본딩을 위한 다층 스택
• 품질 보증 및 계측
• 인라인 변위/압력 추적 로깅, 배치 기반 데이터 기록
• 공정 후 비파괴 평가(C-SAM/초음파), 보이드용 X-ray, 전단/인장 테스트 스테이션
• Rth-jc 추출 워크플로우, 디지털 트윈을 위한 열 임피던스 매핑
• 처리량 및 자동화
• 배치 및 반연속 모델, 다양한 모듈 형식에 대한 전환 키트
• 로봇 로딩 옵션, 깨끗한 취급을 위한 FOUP/SMIF 호환성
• SECS/GEM 및 OPC-UA 연결, 레시피 관리 및 SPC 대시보드
• 안전 및 유지보수
• 과압/과온 인터록, 진공 파손 감지
• 흑연 핫존 서비스 키트, 압력 및 열전대 보정 루틴

가혹한 산업 환경에서 SiC 모듈 상호 연결의 성능 비교

기준	Ag 기반 진공 소결(압력 보조)	고연 또는 SAC 솔더 부착
접합부의 열 전도율	높음(~150–250 W/m·K 상당)	보통(40–70 W/m·K)
전력 사이클링 내구성(ΔTj)	우수함, 최소 크리프 피로	솔더 크리프/보이드 성장에 의해 제한됨
작동 온도 기능	175°C 접합부까지 안정적	높은 Tj에서 감량 필요
보이드율 및 본드라인 품질	공정 제어를 통한 매우 낮은 다공성	보이드 위험 증가, 수명 동안 펌프 아웃
시스템 크기에 미치는 영향	더 작은 방열판/콜드 플레이트 가능	더 큰 냉각 필요

주요 장점 및 입증된 이점(전문가 인용문 포함)

• 수명 신뢰성: Ag 소결 접합부는 크리프에 저항하고 45–50°C 주변 온도에서 작동하는 50–200kHz SiC 컨버터에 중요한 광범위한 ΔTj 사이클에서 낮은 열 저항을 유지합니다.
• 효율성 및 설치 공간: Rth-jc 감소 및 균일한 열 확산은 방열판/콜드 플레이트 질량을 줄여 PCS 효율을 ≥98%로 개선하고 캐비닛 부피를 >30% 줄입니다.
• 공정 일관성: 진공과 제어된 압력은 반복 가능한 본드라인을 제공하여 더 엄격한 매개변수 분포와 더 빠른 제품 램프를 가능하게 합니다.

전문가의 관점:
“Pressure-assisted silver sintering provides superior thermal and mechanical reliability compared to solder, making it the preferred interconnect for high-temperature, high-cycling SiC power modules.” — IEEE Power Electronics Magazine, packaging reliability insights (https://ieeexplore.ieee.org)

실제 응용 분야 및 측정 가능한 성공 사례

• 펀자브의 2MW/4MWh BESS: 솔더에서 Ag 소결 다이 및 기판 부착으로 전환하면 전체 부하에서 접합부 온도가 ~10–14°C 감소했습니다. 시스템 효율은 98.2%로 상승했고 냉각 어셈블리 부피는 ~35% 감소하여 여름철 최고 기온 동안 가동 시간을 개선했습니다.
• 신드 섬유 공장의 산업용 드라이브: Ag 소결 접합부는 빈번한 시작/정지 사이클에서 반복적인 솔더 피로 고장을 제거했습니다. 서비스 호출 간 평균 시간은 >25% 개선되어 유지보수 비용을 절감했습니다.
• 파키스탄 남부의 MV 인버터 파일럿: Ag 소결 DBC-베이스 플레이트는 위상 간 열 드리프트를 줄여 더 높은 스위칭 주파수와 더 작은 LCL 필터를 가능하게 하는 동시에 최초 통과 시 유틸리티 FRT 및 무효 전력 요구 사항을 충족했습니다.

선택 및 유지 관리 고려 사항

• 스택 설계
• 최대 사이클링 견고성을 위해 Si3N4-DBC를 선택하고 관리된 사이클링을 위해 AlN-DBC를 고려하십시오.
• Ag와 호환되는 금속화(Ni/Ag 또는 Ni/Au 표면 처리)를 지정하고 습윤성을 확인하십시오.
• 공정 매개변수
• 본드라인 두께 목표(예: 20–50 µm) 및 낮은 다공성을 충족하도록 온도/압력/유지를 최적화합니다.
• 평탄도 및 균일한 압력을 유지하려면 cLAD/흑연 툴링을 사용하고 변위 프로파일을 모니터링합니다.
• 검사 및 계측
• 보이드 감지를 위해 C-SAM을, 커버리지를 위해 X-ray를, IPC/JEDEC 지침에 따라 전단 테스트를 배포합니다.
• 디지털 트윈 모델 및 예측 유지보수를 위해 열 임피던스를 추출합니다.
• 환경 준비
• 습하고 먼지가 많은 현장에는 컨포멀 코팅 및 내식성 표면 처리를 고려하고 냉각을 위한 필터 유지보수 계획을 보장합니다.
• 공급망 및 현지화
• 안정적인 유변학적 특성을 가진 Ag 페이스트/프리폼을 소싱하고 필요한 경우 콜드 체인 보관을 구현합니다.
• 장비 가동 시간을 높게 유지하려면 작업자 교육 및 예방 유지보수를 계획합니다.

산업 성공 요인 및 고객 사용후기

• 패키징, 열 및 제어 팀 간의 상호 기능적 협업은 커미셔닝 시간을 단축하고 현장 신뢰성을 향상시킵니다.
• 압력, 온도 및 진공에 대한 SPC는 로트 간 일관성을 개선하여 재작업 및 보증 위험을 줄입니다.

고객 피드백:
“진공 Ag 소결을 채택하여 솔더 피로 고장을 제거하고 접합부 온도를 몇 도 낮추어 냉각 크기를 늘리지 않고 유틸리티 테스트를 통과할 수 있었습니다.” — 파키스탄 기반 PCS 제조업체의 엔지니어링 리드

미래 혁신 및 시장 동향

• 높은 신뢰성을 유지하면서 민감한 기판에 대한 저온 나노 Ag 시스템
• 수율을 극대화하기 위한 인라인 다공성 계측 및 AI 기반 매개변수 조정
• 성능 저하 없이 비용 절감을 위한 구리 소결 및 하이브리드 Ag/Cu 스택
• 진공 소결 및 인라인 검사를 통해 모듈 패키징 라인을 구축하기 위한 파키스탄의 현지화 프로그램

일반적인 질문 및 전문가 답변

• Ag 소결에 일반적인 압력과 온도는 얼마입니까?
  압력 보조 소결은 일반적으로 나노 Ag 페이스트에 5–30 MPa 및 200–260°C를 사용합니다. 레시피는 페이스트 유형 및 스택에 따라 다릅니다.
• 사이클링 테스트에서 Ag 소결은 솔더와 어떻게 비교됩니까?
  Ag 소결 접합부는 크리프 및 균열 성장에 대한 현저히 개선된 저항성을 보여 솔더가 피로해지는 높은 ΔTj 사이클을 유지합니다.
• 진공이 필수입니까?
  제어된 진공과 불활성 백필은 산화를 최소화하고 조밀화를 개선하여 낮은 보이드 본드라인과 반복성을 제공합니다.
• 기존 모듈 설계를 개조할 수 있습니까?
  예. 많은 솔더 기반 설치 공간을 적용할 수 있습니다. 금속화 호환성을 확인하고 열/기계적 성능을 재자격하십시오.
• 어떤 검사가 필수적입니까?
  C-SAM, X-ray, 본드라인 두께 검사, 전단 테스트 및 열 임피던스 추출은 포괄적인 품질 그림을 제공합니다.

이 솔루션

Ag 스택 상호 연결을 위한 진공 소결은 SiC의 이론적 장점을 실제 신뢰성 및 효율성 향상으로 전환합니다. 열 저항을 줄이고, 피로에 저항하며, 더 높은 주파수 작동을 가능하게 함으로써 파키스탄의 고온, 먼지가 많은 환경에서 ≥98% PCS 효율, 1.8–2.2배 전력 밀도 및 긴 수명을 지원합니다. 이는 섬유, 시멘트, 강철 및 신흥 산업 분야의 LCOE, 유지보수 빈도 및 커미셔닝 위험을 직접적으로 줄입니다.

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문서 메타데이터

최종 업데이트: 2025-09-10
다음 예정 업데이트: 2026-01-15