低溫納米燒結銀賦能第四代半導體,開啟功率器件新篇章

低溫納米燒結銀賦能第四代半導體,開啟功率器件新篇章

燒結銀技術在第四代半導體（如氧化鎵、金剛石、氮化鋁等超寬禁帶材料）中的應用，因其高導熱性、耐高溫性及可靠性，成為突破傳統封裝瓶頸的核心技術。以下是其具體應用方向及技術優勢的總結：

1功率件互連與可靠性提升

硅（SiC）與氧化鎵（Ga?O?）封裝
第四代半導體如SiC和Ga?O?的芯片工作溫度可超300℃，傳統焊料（熔點<300℃）易因熱疲勞失效。燒結銀通過低溫（<250℃）工藝形成耐高溫（>700℃）互連層，AS9376的導熱率高達240 W/m·K，孔隙率低于5%，顯著提升功率模塊的循環壽命。例如，***采用雙面銀燒結的功率模塊壽命比傳統焊料提升10倍以上。

金剛石基器件封裝
金剛石熱導率（>2000 W/m·K）雖高，但其硬度過大難以加工。燒結銀AS9335X作為中介層，結合金剛石基板與芯片，既緩解熱膨脹系數失配，又實現高效散熱。例如，在高壓射頻器件中，燒結銀層可將熱阻降低40%。

2. 散熱管理與熱應力優化

氧化鎵（Ga?O?）異質集成散熱
Ga?O?自身熱導率低（~10 W/m·K），需通過燒結銀與高導熱襯底（如SiC）鍵合，形成異質結。例如，采用銀燒結的Ga?O?/SiC異質結構，散熱效率提升3倍，支持器件在500℃高溫下穩定運行。

氮化鋁（AlN）功率模塊
AlN的熱膨脹系數與SiC接近，燒結銀互連可減少熱應力導致的界面開裂。日本研究團隊通過銀燒結技術實現AlN器件的P型摻雜，推動其在深紫外光電器件中的應用。

3. 高頻與射頻器件性能增強

5G/6G毫米波通信
燒結銀的低電阻率（<9 μΩ·cm）和高頻特性，適配GaN-on-Diamond等射頻器件，減少信號衰減。例如，在40 GHz以上頻段，銀燒結互連的傳輸效率比傳統焊料提升30%。

微波功率放大器
燒結銀AS9335X1用于金剛石基微波器件，結合其高導熱與高頻特性，支持更高功率密度。實驗顯示，燒結銀互聯的微波器件輸出功率密度可達傳統技術的2倍。

4. 極端環境適應性

航空航天與**領域
第四代半導體器件需耐受高輻射、高溫（>500℃）環境。燒結銀的多孔結構可吸收熱應力，且銀的熔點（961℃）遠超工作溫度，**航天器電源模塊的長期可靠性。

新能源汽車高壓系統
電動汽車800V快充系統需耐高壓的SiC逆變器，燒結銀AS9385封裝使模塊結溫耐受能力從150℃提升至200℃，功率循環壽命延長2-3倍。

5 技術挑戰與未來方向

成本與規模化：燒結銀材料成本為傳統焊料的5-10倍，需通過納米銀粉粒徑優化（10及回收技術降本。

工藝精細化：第四代半導體晶圓尺寸小（如6英寸Ga?O?），需開發超精密印刷（線寬<5 μm）和低溫鍵合技術。

異質集成創新：例如Ga?O?與金剛石的異質外延，結合燒結銀中介層，可同時優化散熱與電性能。

總結

燒結銀技術通過低溫工藝、高可靠性互連及散熱優化，成為第四代半導體從實驗室走向產業化的關鍵推手。隨著氧化鎵、金剛石等材料的規模化制備突破，燒結銀將在特高壓電力電子、深紫外光電器件及量子計算等領域進一步釋放潛力。