低温烧结银膏突破硅光芯片散热瓶颈，助推光模块发展

低温烧结银膏突破硅光芯片散热瓶颈，助推光模块发展

烧结银膏作为先进封装领域的革新材料，通过其独特的物理特性和工艺优势，正在成为解决硅光芯片散热难题、推动光模块技术升级的关键解决方案。以下从技术原理、散热性能提升、光模块集成优化及产业化影响四个维度分析：

一 烧结银膏的技术特性与散热机制

1 高导热性与低热阻
烧结银膏通过纳米银颗粒的固态扩散形成致密银层，导热系数可达140-300 W/m·K，是传统焊料的3-6倍。在硅光芯片封装中，银膏AS9335形成的导热通路可将芯片产生的热量快速传导至封装基板或散热结构，显著降低结温。例如，在SiC MOSFET封装中，银膏可将热阻降低50%，延长器件寿命20%。

2低温工艺兼容性
烧结温度通常为150-200℃，无压工艺AS9338烧结银膏甚至低至130℃，远低于传统焊料的220℃以上，避免了对硅光芯片中敏感光学元件，如波导、调制器的热应力损伤。同时，低温烧结可焊接纳米银浆AS9120W低温特性支持与柔性基板如聚酰亚胺的集成，适用于可穿戴光通信设备。

3高可靠性与环保性
烧结银层无铅无卤素，符合RoHS标准；剪切强度达30-103MPa，抗电迁移性能优异，热循环寿命超过1000次（-55~175℃）。其免清洗工艺减少化学污染，适配高洁净度光模块封装需求。

二 硅光芯片散热痛点与烧结银膏的解决方案

1硅材料的热光耦合效应
硅的热膨胀系数CTE与氮化硅光波导材料不匹配，高温下易导致波导折射率漂移，影响光信号传输效率。烧结银膏AS9335通过高效散热将芯片温度稳定在合理范围，抑制热致信号失真。

2高密度集成带来的热积累
硅光芯片通过3D堆叠集成光器件与驱动电路，功率密度可达500W/cm²以上。传统焊料难以满足高热流密度需求，而烧结银膏AS9335的致密银层可将局部热点温度降低20-30℃，**器件长期稳定性。

3光模块封装的轻薄化需求
烧结银膏支持微凸点互连和HDI高密度互连工艺，实现10μm级线宽/线距，满足1.6T光模块对紧凑封装的要求。例如，在CoWoP封装中，银膏AS9338替代ABF基板，使模块厚度减少30%。

三 烧结银膏推动光模块技术升级的典型案例

1 CPO（共封装光学）技术
在硅光子芯片与驱动IC的共封装中，烧结银膏的低损耗特性，信号传输损耗降低20%和高温稳定性**了高速电光转换效率。英伟达H100 GPU采用类似技术后，算力密度提升60TOPS/mm³，散热效率提高3倍。

2 高速光模块（如1.6Tbps）
烧结银膏的高密度互连能力支持多通道并行封装，解决传统焊料在30μm线宽下的可靠性问题。实测表明，采用银膏AS9376封装的400G/800G光模块，工作温度降低15℃，误码率（BER）改善至10⁻¹⁵以下。

3车规级光通信模块
在新能源汽车的激光雷达（LiDAR）和车载光网络中，烧结银膏AS9376的的耐高温（200-300℃）和抗振动特性，满足车规AEC-Q100认证可靠性要求，推动硅光芯片在ADAS系统中的应用。

四 产业化挑战与未来趋势

1工艺控制与成本优化
当前烧结银膏的孔隙率需控制在5%以下，且纳米银粉成本较高，是传统焊料的10倍。需开发智能化烧结设备（如压力/温度闭环控制系统）和规模化生产工艺以降低成本。

2与先进封装技术深度融合
烧结银膏与硅通孔TSV、扇出型封FOW装LP的结合，将进一步推动硅光芯片的3D异构集成。例如，微电子所开发的仿生微流散热结构与银膏联用，可使芯片功率密度提升208 W/cm²。

五、结论

烧结银膏AS系列通过高导热、低温兼容、高可靠性等特性，有效解决了硅光芯片在高功率密度下的散热瓶颈，为1.6T光模块、CPO等*技术提供了核心材料支撑。随着善仁新材AS系列国产化替代和工艺成熟，其成本优势将进一步释放，推动光模块向更高性能、更低功耗、更小尺寸演进，成为AI算力、自动驾驶、6G通信等领域的关键使能技术。