燒結(jié)銀，99.99%的人真的不懂？

燒結(jié)銀是一種通過納米銀顆粒低溫?zé)Y(jié)技術(shù)制備的高性能材料，因其在功率半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的顛覆性應(yīng)用而被稱為 “半導(dǎo)體封裝的未來材料”。盡管 99.99% 的人對其陌生，但它已悄然成為新能源汽車、5G 通信、航天**等高端領(lǐng)域的核心技術(shù)支撐。以下從技術(shù)原理、應(yīng)用場景、行業(yè)挑戰(zhàn)及未來趨勢四個(gè)維度展開深度解析：

一、技術(shù)突破：納米銀顆粒的 “原子級焊接”

傳統(tǒng)銀制品通過鑄造或鍛造工藝成型，而燒結(jié)銀采用納米級銀粉（粒徑 50-200 納米），在150-280℃低溫和5-20MPa 壓力下實(shí)現(xiàn)固態(tài)擴(kuò)散連接。這一過程中，銀顆粒表面自由能驅(qū)動(dòng)原子遷移，形成多孔但致密的微觀結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)熱率可達(dá)260W/m·K（接近純銀），而傳統(tǒng)焊料僅為30-50W/m·K。

關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢：

高溫服役能力：銀的熔點(diǎn)高達(dá) 961℃，使燒結(jié)銀在300℃以上仍能保持穩(wěn)定，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)焊料的150℃極限。

高可靠性：抗熱循環(huán)能力是傳統(tǒng)焊料的10 倍以上，在 - 40℃至 175℃冷熱沖擊下無開裂。

環(huán)保特性：無鉛化工藝符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，而傳統(tǒng)焊料含鉛量普遍超過 0.1%。

二、應(yīng)用場景：從新能源汽車到航天**

1. 新能源汽車：碳化硅模塊的 “心臟起搏器”

電機(jī)控制器：燒結(jié)銀AS9385用于 SiC 芯片與氮化硅基板的連接，使逆變器效率提升5%，功率密度提高30%。

800V 高壓平臺(tái)：比亞迪、特斯拉等車企采用燒結(jié)銀技術(shù)，解決了傳統(tǒng)焊料在高壓下的電遷移問題，模塊壽命延長至10 萬小時(shí)以上。

2. 工業(yè)與能源：高溫環(huán)境的 “穩(wěn)定器”

光伏逆變器：在沙漠等高溫環(huán)境中，燒結(jié)銀AS9337確保 IGBT 模塊在200℃下長期運(yùn)行，故障率降低80%。

智能電網(wǎng)：用于變壓器的高壓開關(guān)連接，耐受1500V以上電壓，減少電弧放電風(fēng)險(xiǎn)。

3. 消費(fèi)電子與醫(yī)療：微納尺度的 “精密連接器”

5G 基站：燒結(jié)銀薄膜GVF9500（厚度 10-50 微米）用于射頻芯片封裝，信號損耗降低3dB，支持6GHz 以上高頻通信9。

醫(yī)療設(shè)備：銀 / 氯化銀燒結(jié)AS5900電極用于腦電圖監(jiān)測，噪聲低于1μV，漂移電位小于0.1mV/h，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電極性能。

三、行業(yè)挑戰(zhàn)：技術(shù)瓶頸與成本困局

1. 工藝復(fù)雜度高

大面積燒結(jié)：50×50mm 以上的燒結(jié)需精確控制溫度梯度（±2℃）和壓力均勻性（±5%），設(shè)備投資超千萬元。

晶圓級應(yīng)用：在 300mm 晶圓上實(shí)現(xiàn)10 微米以下的厚度偏差，良率僅70-80%。

2. 成本壓力

材料成本：納米銀粉價(jià)格約50000 元 / 公斤，是傳統(tǒng)焊料50倍。

量產(chǎn)難題：SHAREX善仁新材的燒結(jié)銀的年產(chǎn)能200噸/年。

AS9385燒結(jié)銀

3. 替代技術(shù)競爭

銅燒結(jié)：善仁新材等企業(yè)研發(fā)的銅燒結(jié)材料成本降低60%，但抗氧化性以及量產(chǎn)性仍需突破。

納米金燒結(jié)：AS9700金顆粒燒結(jié)溫度更低（120℃），但成本是銀的80 倍，僅用于航天等高附加值領(lǐng)域。

四、未來趨勢：技術(shù)迭代與市場爆發(fā)

1. 技術(shù)路線圖

2025-2030 年：納米銀粉純度提升至99.99%，粒徑控制精度達(dá)±5 納米，推動(dòng)燒結(jié)銀AS系列溫度降至130℃以下，150℃燒結(jié)銀AS9335已經(jīng)量產(chǎn)。

2. 產(chǎn)業(yè)鏈整合

上游：善仁新材、SHAREX、ALWAYSTONE等企業(yè)實(shí)現(xiàn)納米銀粉自主可控，純度達(dá)99.9%。

下游：華為、比亞迪等資本加速布局，推動(dòng)燒結(jié)銀在車規(guī)級封裝的滲透率從15%（2024 年）提升至40%（2030 年）。

結(jié)語：隱形冠軍的 “技術(shù)突圍”

燒結(jié)銀雖不為大眾熟知，卻在高端制造領(lǐng)域掀起了一場材料革命。其背后是納米技術(shù)、半導(dǎo)體封裝與新能源產(chǎn)業(yè)的深度融合。隨著成本下降和工藝優(yōu)化，這一 “小眾材料” 正加速向消費(fèi)電子、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域滲透。未來，善仁新材的AS系列燒結(jié)銀有望成為連接物理世界與數(shù)字時(shí)代的 “納米橋梁”，推動(dòng)人類社會(huì)向高效能、低能耗的方向躍遷。