大面积烧结银AS9387成为碳化硅功率器件封装的首选

大面积烧结银AS9387成为碳化硅功率器件封装的首选

传统功率模块中，芯片通常通过锡焊材料连接到基板。在热循环过程中，连接界面通过形成金属间化合物层形成芯片、锡焊料合金与基板的互联。目前电子封装中常用的无铅焊料熔点低于250℃，适用于低于150℃的服役温度。然而，在175-200℃乃至更高的使用温度下，这些连接层的性能将急速下降甚至熔化，严重影响模块的正常运行和长期可靠性。

2018年标志性的转变---使用碳化硅MOSFET替换传统硅基IGBT于主驱逆变器中，为碳化硅技术在电动汽车中的广泛应用奠定了基础。此后，多家国内新能源汽车领先品牌纷纷投身碳化硅器件的研发应用。新技术的不断涌现，如800V高压快充，以及新能源汽车市场的持续扩张，促进了碳化硅的飞速发展。

在新能源汽车取得巨大成功的背后，碳化硅功率模块扮演了举足轻重的角色。从传统功率模块转型到碳化硅功率模块，对功率电子模块及其封装工艺提出了更高的要求，尤其是芯片与基板的连接技术在很大程度上决定了功率模块的寿命和可靠性。传统的锡焊料由于熔点低、导热性差，难以满足封装高功率器件在高温和高功率密度条件下的应用需求。随着芯片工作温度要求的不断提升，至175°C甚至更高，连接技术的机械和热性能要求也随之提升。传统方法中常见使用锡焊将芯片做贴装的封装技术已经无法满足大部分碳化硅模块的应用需求。随着800V碳化硅技术日益普及，烧结银技术为汽车电力电子产品封装提供了革命性的解决方案，其应用前景备受关注。

一 烧结银：功率器件封装的革命性技术

AS9387加压烧结银

善仁新材作为全球低温浆料的领导品牌，时刻关注低温浆料在汽车领域的应用，早在2013年，公司开发的低温银浆就用在了汽车电子产品里面；2018年，公司的纳米银墨水在汽车电子的射频器件到了应用；2019年，随着纯电动汽车的突破性进展，公司的烧结银产品找到了在碳化硅功率模组的应用场景。

汽车中碳化硅功率模块的广泛使用，对封装材料提出了日益苛刻的要求，特别是需要具备更高熔点、更强耐疲劳性、高热导率、低电阻率的焊接材料。

烧结银的独特优势主要表现在“三高”方面：高温工作：—烧结银的工作温度可达到300℃，甚至更高；高热导率—对于碳化硅模块这类小尺寸、高功率应用，能够有效导出热量，提高功率密度；高可靠性—其在汽车应用中的车规级要求极为严格，烧结银的高熔点、低蠕变倾向为整体系统提供了卓越的稳定性。烧结银技术因此非常适合碳化硅功率模块的封装，完美满足了其对高工作温度、高功率密度和高可靠性的严格要求。

从2017年起，善仁新材在烧结银材料的研发与生产方面走在行业前沿，提供多款产品以适应各种应用场景。从AS9000系列银墨水，到AS9100系列纳米银浆、再到AS9300系列烧结银膏，善仁新材一直引领烧结银的技术应用，以满足市场的多样化需求。

二 大面积烧结的应用拓展

烧结银技术作为封装领域的一个突破，凭借无铅、环保性和优异的导电导热性能获得了广泛关注。该技术已在市场上得到了大范围的认可。在逆变器系统中，烧结银可以被应用于芯片与氮化硅AMB基板的邦定；或用于DTS烧结芯片顶部处理；或再将功率模块焊接到散热器底板上。

从芯片封装领域来看，此技术已广泛普及，很多现有量产或即将量产的车型已经采用烧结银来封装其碳化硅功率模块，一些传统的硅基IGBT考虑到功率密度与可靠性也有时采用烧结银方案。烧结银技术已经从最初的小尺寸芯片贴片封装逐渐过渡到更广泛的功率模块大面积应用。

在功率模组设计中，寻找可靠性、工艺参数、工作温度及性能之间的精细平衡至关重要。

从2022年9月份开始，善仁新材开发的针对功率模块焊接到散热器上的大面积有压烧结银AS9387，在珠三角的客户端得到客户的广泛认可，此款烧结银可以200度的烧结条件下表现很好的性能，帮助客户实现了高效的散热效果。此款烧结银不但可以在金银表面进行烧结，也可以在裸铜表面上进行烧结，并且剪切强度高达50MPA以上。

AS9375无压烧结银

此款烧结银解决了以下三大问题：

1性价比高：大面积烧结会大幅增加客户对烧结银膏的用量，而烧结银成本相对较高，作为中国烧结银的领航者，善仁新材完美的解决了这一困扰客户的难题。

2低温低压烧结效果好：为了适应大面积烧结，烧结银膏需要较低的温度和压力下达到良好的烧结效果，同时需要确保烧结质量的一致性和模块的可靠性。善仁新材利用自主研发的纳米银粉解决了这一问题。

3印刷性好：在大面积上进行印刷要求银膏的印刷性要足够好，需要调整银膏的触变性和黏度以适应大面积印刷。

善仁新材第一研究院认为：随着越来越多的碳化硅模块制造商、封装厂商乃至汽车制造商开始采用大面积烧结银工艺，相信未来大面积烧结技术在高端车型中的采用率会越来越高。

功率模块封装技术的重要趋势之一是在功率模块中越来越多地使用碳化硅MOSFET作为Si IGBT的替代品，特别是在电动车的应用中。这导致了对能够承受更高工作温度的功率模块封装材料的日益增长的需求，例如银烧结芯片粘接、先进的低杂散电感电气互连、Si3N4-AMB衬板、结构化底板以及高温稳定的封装材料。

随着技术的不断演进和优化，烧结银技术在高工作温度、高热导率和高可靠性方面的优势将更加明显，善仁新材也在通过技术创新、工艺改进和产业生态合作来推动烧结银的应用。

善仁新材的系列烧结银已经出口到德国，美国，英国，俄罗斯，马来西亚，芬兰等国家。

再次展示了善仁新材的“扎根中国，服务全球”的战略格局。

GVF9880预烧结银焊片

审核编辑 黄宇