1. 项目背景与市场需求分析
以碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体，凭借其高耐压、高导热、耐高温及高频特性，正成为电动汽车、光伏储能、5G通信等高功率密度应用的核心器件。随着电动汽车800V高压平台的快速普及，对电驱系统的效率、功率密度及长期可靠性提出了前所未有的要求。
传统基于软钎焊（焊锡）的芯片贴装工艺面临根本性瓶颈：其连接层熔点通常低于300℃，允许的模块工作结温普遍低于150℃。在SiC器件迈向175-200℃甚至更高结温的趋势下，传统焊料层会急剧退化，成为系统失效的薄弱环节。因此，银烧结技术作为新一代芯片互连方案脱颖而出。它在较低温度（通常200-300℃）下形成高熔点（＞900℃）的冶金连接，具有导热性更优、机械强度更高、高温可靠性极佳等优势，可使功率模块的寿命提升5-10倍甚至更高。
预烧结贴片机，正是实现高性能银烧结工艺的核心前置装备。它负责在正式高温高压烧结之前，将SiC芯片与烧结材料（银膏、银膜或预成型焊片）精确、稳定地贴装至基板预定位置，并完成初步的预压和预加热，为后续烧结奠定基础。其性能直接决定了芯片位置精度、烧结层均匀性以及最终模块的良率与可靠性。
2. 预烧结贴片机的核心功能与技术要求
一台合格的SiC功率器件预烧结贴片机，需满足以下严苛的技术要求：
高精度与高稳定性：为应对多芯片、高密度模块封装，需具备亚微米级（如±5µm @ 3σ）的视觉对位与贴装精度，确保芯片与焊盘精准对位。工作平台需采用高刚性双驱龙门结构或精密微调机构，以抵抗热压过程中的应力变形。
精准的力热耦合控制：配备大范围、高精度的贴装压力头（通常需求覆盖0.5N至500N以上），以适配从敏感小芯片到大功率芯片的不同需求。同时，贴片头和工作台需具备独立加热功能（最高可达200℃以上），实现精确的预烧结温度控制。
广泛的工艺与物料兼容性：必须支持主流的银烧结工艺材料，包括银膏印刷、银膜贴装以及预烧结银焊片（GVF） 的拾放（Pick & Place）。设备还需兼容SiC芯片、直接覆铜（DBC/AMB）基板、散热端子（Clip）、温度传感器（NTC/DTS）等多种物料的同步或顺序贴装。
高生产率与自动化：为满足车规级量产需求，单位小时产出（UPH）需达到数千颗级别（如1.8K UPH）。设备需集成SECS/GEM通信协议，支持自动上下料、吸嘴更换，并能无缝对接前后道工序，融入全自动化产线。
芯片保护与防位移设计：SiC芯片薄且脆，贴装过程中的高压、高温和机械冲击是主要风险。先进的设备需集成超声波监测、压力缓释等保护机制。此外，还需解决预贴装后物料在传输至烧结炉过程中的位移问题，可采用物理限位（如专利中的聚四氟乙烯膜限位槽）或临时粘合技术。
选型建议：
追求高性价比与全面工艺兼容：可选择国产设备如格润，其在银烧结工艺覆盖和性价比方面表现突出。
3.关键工艺流程与集成方案
预烧结贴片并非孤立环节，其效能取决于前后工序的协同。一个完整的预烧结贴装工艺流程如下：
基板与物料准备：基板（DBC/AMB）经过等离子清洗（如采用中的在线式微波等离子清洗机），去除有机污染物和氧化物，大幅提高表面能。同时，准备银烧结材料（膏、膜、片）。
烧结材料施加：若使用银膏，需通过高精度丝网印刷机（如ASMPT DEK NeoHorizon）印刷至基板焊盘。若使用预成型银焊片，则直接由贴片机拾取。
芯片预烧结贴装（核心工序）：
视觉对位：设备通过多相机系统，分别识别拾取的芯片和基板焊盘上的标记，进行高精度位置校准.
加热与贴合：贴片头携带芯片下降，在设定的预加热温度（如150-200℃）和压力（如10-100N，依芯片尺寸而定）下，与基板上的烧结材料接触并保持一定时间。此步骤使烧结材料初步软化定型，形成足够的临时粘接力。
防位移处理：采用如专利所述技术，在基板上覆盖带定位筋和元件贴装槽的聚四氟乙烯膜，利用膜边缘的物理限位，确保芯片在传输过程中不移位，实现“室温无压”状态下的安全转移。
传输与最终烧结：完成预贴装的基板通过自动化轨道，转移至专用的银压力烧结机（如格润智能SIC纳米银预烧贴片机）。在惰性气体保护下，施加更高的温度（250-300℃）和压力（数MPa至数十MPa），完成银颗粒的致密化烧结，形成最终的高可靠性连接层。
4. 行业发展趋势与战略建议
技术融合化：未来设备将更强调多种工艺的集成。例如，将预烧结贴片与热压超声键合（TCB） 结合，形成DTS+TCB（Die Top System + Thick Cu Bonding）工艺，在完成芯片贴装的同时，为顶部铜线或Clip键合制备高质量的表面（预烧结银焊盘），从而将模块使用寿命提升50倍以上，载流能力提高50%以上。
产线智能化与模块化：设备作为智能工厂的节点，数据交互（SECS/GEM）和智能工艺控制（如根据芯片尺寸自动匹配压力温度曲线）将成为标配。模块化设计便于客户根据产能需求灵活扩展。
服务于新兴封装架构：为适应电动汽车对更紧凑、更高效率电驱的需求，半桥模块、双面散热（DSC）和嵌入式封装日益流行。预烧结设备需开发适配新结构的贴装方案，如针对嵌入式PCB单元的大面积、多芯片同步贴装技术。
国产替代深化：在供应链安全与成本控制驱动下，国产预烧结贴片设备正从“可用”向“好用、领先”迈进。以格润等为代表的企业，在核心精度、工艺兼容性和可靠性上不断突破，为客户提供了高性价比的国产化选择。
实施建议：在投资预烧结贴片方案时，建议采取“工艺先行，设备适配”的策略。首先明确自身主流产品（如TO-247单管或半桥模块）对连接电阻、热阻、功率循环寿命的具体指标要求，进而确定最优的烧结材料和工艺路线（银膏、银膜或预烧结焊片）。在此基础上，选择工艺兼容性强、升级扩展性好、且能提供本地化快速响应的设备供应商，以确保顺利投产并持续提升竞争力。
