在第三代半导体（如SiC/GaN）功率器件的Die Attach（芯片贴装）工艺中，真空烘箱的除气作用对器件可靠性至关重要，直接影响界面热阻、机械强度及长期稳定性。以下是其作用机制、工艺优化及研究进展的深度解析：
问题根源：贴装材料（银浆、烧结银、导电胶等）在固化/烧结过程中会释放有机溶剂残留（如环氧树脂中的挥发性成分）、吸附气体（H₂O、O₂、N₂）、烧结银中的孔隙（尺寸微米级）。这些气体会在高温运行时膨胀，导致-分层（界面热阻升高，散热失效）、裂纹扩展（机械应力集中，器件断裂）。
真空烘箱的作用：通过真空环境（通常10⁻²~10⁻³ Pa）和梯度升温，强制排出材料内部气体；抑制气泡生成，实现致密化界面（孔隙率可降低至<1%）。
1. 温度-真空度协同控制
低温阶段（50-100℃）：高真空（10⁻³ Pa）去除吸附水和低沸点溶剂。
中温阶段（150-250℃）：中等真空（10⁻² Pa）分解高分子有机物（如环氧树脂固化剂）。
高温阶段（>250℃，烧结银专用）：低氧环境（Ar/H₂混合气体）防止银氧化，同时真空辅助孔隙坍塌。
典型工艺曲线
2. 材料适配性
纳米银烧结：真空除气后需快速升温至280℃以上，促进纳米颗粒扩散（避免长时间真空导致银表面钝化）。
导电胶：需控制真空抽速（过快会导致胶体起泡）。
3. 设备要求
快速抽真空能力（≤3分钟达到10⁻² Pa）。
温控精度（±1℃@250℃）。
防污染设计：无油干泵+钣金密封，避免碳氢污染。
界面孔隙率对比（实验数据）：
（数据来源：《Vacuum-Assisted Sintering of Nano-Ag for SiC Die Attach》, IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 2022*）*
真空烘箱通过物理除气和化学抑制氧化，显著提升Die Attach界面的致密性与可靠性，尤其对高功率SiC/GaN器件不可或缺。未来研究方向将聚焦：多场耦合工艺（真空+压力+超声波辅助）；AI驱动的参数优化（基于气排放预测模型）；低成本真空方案（如微型涡旋泵替代机械增压泵）。
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