低温纳米烧结银赋能第四代半导体,开启功率器件新篇章

低温纳米烧结银赋能第四代半导体,开启功率器件新篇章

烧结银技术在第四代半导体（如氧化镓、金刚石、氮化铝等超宽禁带材料）中的应用，因其高导热性、耐高温性及可靠性，成为突破传统封装瓶颈的核心技术。以下是其具体应用方向及技术优势的总结：

1功率件互连与可靠性提升

硅（SiC）与氧化镓（Ga₂O₃）封装
第四代半导体如SiC和Ga₂O₃的芯片工作温度可超300℃，传统焊料（熔点<300℃）易因热疲劳失效。烧结银通过低温（<250℃）工艺形成耐高温（>700℃）互连层，AS9376的导热率高达240 W/m·K，孔隙率低于5%，显著提升功率模块的循环寿命。例如，***采用双面银烧结的功率模块寿命比传统焊料提升10倍以上。

金刚石基器件封装
金刚石热导率（>2000 W/m·K）虽高，但其硬度过大难以加工。烧结银AS9335X作为中介层，结合金刚石基板与芯片，既缓解热膨胀系数失配，又实现高效散热。例如，在高压射频器件中，烧结银层可将热阻降低40%。

2. 散热管理与热应力优化

氧化镓（Ga₂O₃）异质集成散热
Ga₂O₃自身热导率低（~10 W/m·K），需通过烧结银与高导热衬底（如SiC）键合，形成异质结。例如，采用银烧结的Ga₂O₃/SiC异质结构，散热效率提升3倍，支持器件在500℃高温下稳定运行。

氮化铝（AlN）功率模块
AlN的热膨胀系数与SiC接近，烧结银互连可减少热应力导致的界面开裂。日本研究团队通过银烧结技术实现AlN器件的P型掺杂，推动其在深紫外光电器件中的应用。

3. 高频与射频器件性能增强

5G/6G毫米波通信
烧结银的低电阻率（<9 μΩ·cm）和高频特性，适配GaN-on-Diamond等射频器件，减少信号衰减。例如，在40 GHz以上频段，银烧结互连的传输效率比传统焊料提升30%。

微波功率放大器
烧结银AS9335X1用于金刚石基微波器件，结合其高导热与高频特性，支持更高功率密度。实验显示，烧结银互联的微波器件输出功率密度可达传统技术的2倍。

4. 极端环境适应性

航空航天与**领域
第四代半导体器件需耐受高辐射、高温（>500℃）环境。烧结银的多孔结构可吸收热应力，且银的熔点（961℃）远超工作温度，**航天器电源模块的长期可靠性。

新能源汽车高压系统
电动汽车800V快充系统需耐高压的SiC逆变器，烧结银AS9385封装使模块结温耐受能力从150℃提升至200℃，功率循环寿命延长2-3倍。

5 技术挑战与未来方向

成本与规模化：烧结银材料成本为传统焊料的5-10倍，需通过纳米银粉粒径优化（10及回收技术降本。

工艺精细化：第四代半导体晶圆尺寸小（如6英寸Ga₂O₃），需开发超精密印刷（线宽<5 μm）和低温键合技术。

异质集成创新：例如Ga₂O₃与金刚石的异质外延，结合烧结银中介层，可同时优化散热与电性能。

总结

烧结银技术通过低温工艺、高可靠性互连及散热优化，成为第四代半导体从实验室走向产业化的关键推手。随着氧化镓、金刚石等材料的规模化制备突破，烧结银将在特高压电力电子、深紫外光电器件及量子计算等领域进一步释放潜力。