低温银烧结:SiC器件“高烧不退”的终极解药!
导语
在工业电源、电动汽车与航空航天领域,碳化硅(SiC)功率器件的高效率与耐高温特性正逐步替代传统硅基器件。然而,SiC芯片的高功率密度与高温运行需求,对封装技术提出了前所未有的挑战——传统焊料在高温下易疲劳失效,成为制约性能释放的关键瓶颈。
银烧结技术凭借低温工艺与超高可靠性,成为解锁SiC潜力的‘银钥匙’。爱仕特基于此技术开发的碳化硅模块,已在多个应用场景中验证其性能优势,为行业提供高效、稳定、可靠的解决方案。
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银烧结技术:低温工艺破解高温难题
银烧结技术利用纳米银颗粒在低温(<250℃)下致密化形成导电层,兼具优异的导电性、散热性、机械强度三重优势,完美适配SiC器件的严苛需求。
▲银烧结互连示意图
- 性能对比:全面超越传统焊料
指标 |
银烧结技术 |
传统焊料 |
优势提升 |
电阻率 |
3×10⁻⁶ Ω·cm |
1×10⁻⁵ Ω·cm |
导电性提升3倍 |
热导率 |
>200 W/(m·K) |
50 W/(m·K) |
散热效率翻4倍 |
最高工作温度 |
250℃ |
150℃ |
耐温提升66% |
功率循环次数 |
>5000次 (-40℃~200℃) |
<1000次 (-40℃~125℃) |
寿命延长5倍 |
▲钎焊与银烧结工艺对比
- 银烧结如何解决SiC器件的关键问题?
- 高温稳定性:烧结温度低于250℃,避免芯片热损伤;连接层在200℃以上仍能稳定工作。
- 高效散热:优化单面散热设计,热阻降低至0.1℃/W(传统焊料>0.3℃/W)。
- 抗疲劳性:弹性模量低,抵御热循环应力,寿命比传统焊料延长5倍以上。
02
技术解析:爱仕特持续优化工艺与应用深度融合
- 高精简四步工艺流程
- 衬板印刷:银膏厚度误差<3%,确保SiC芯片与陶瓷基板的低阻抗连接,适配车规级模块设计。
- 银膏固化:梯度预热工艺去除溶剂,抑制气泡生成,提升结构致密性。
- 芯片贴装:±10μm精度满足高密度封装需求,适配高频、高压场景。
- 加压烧结:通过低温和压力辅助烧结,孔隙率<3%,支持双面散热设计。
▲银烧结技术工艺流程
- 材料创新与应用关联
- · 纳米银低温烧结技术:采用纳米银膏,抗热疲劳性能优于普通焊料10倍以上,热导率轻松达到200W/(m·K)。
- · 银铜复合结构设计:芯片底部通过银烧结(高导热)、顶部铜片烧结(低成本高载流)与铜线键合(大电流互联)的复合设计,实现SiC模块的超高热-电-机械性能平衡。
▲SiC模块剖面图
03
场景化实验:技术落地的多维验证
电动汽车:续航与快充的双重突破
· 场景痛点:逆变器高温导致效率下降,传统焊料寿命不足。
· 解决方案:采用ASC800N1200DCS12模块(1200V/800A),通过银烧结连接实现。
-
热阻降低至0.1℃/W以下,支持150℃结温下连续工作;
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功率循环寿命>5万次(ASC800N1700DCS12 过了30万次秒级功率循环);
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某车企实测数据:逆变器效率提升至98.5%,续航增加8%。
▲ASC800N1200DCS12产品介绍
工业电源:极端环境下的稳定守护者
· 场景痛点:变频器在重载、高温环境下频繁故障。
· 解决方案:采用ASC600N1700ME3模块(1700V/600A),结合银烧结技术实现。
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-40℃~150℃温差下,5000次热循环后电阻变化<1%;
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某工厂应用案例:
能耗降低12%,年维护成本减少30%。
▲ASC600N1700ME3产品介绍
航空航天:轻量化与高可靠的平衡术
· 场景痛点:器件重量与散热能力影响飞行器性能。
· 解决方案:采用ASC600N1200MD3模块(1200V/600A),通过银烧结技术实现。
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器件减重20%,满足NASA减重标准;
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通过MIL-STD-810G振动测试,200℃真空环境下寿命超10万小时。
▲ASC600N1200MD3产品介绍
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技术纵深:银烧结的工艺创新与未来方向
爱仕特通过优化银膏配方与烧结参数,将孔隙率控制在5%以下,确保连接层的高致密性。目前,其量产模块良率已稳定在98%以上。
未来,银烧结技术将朝两个方向迭代:
· 材料创新:通过纳米银颗粒的尺寸优化,提高界面致密性降低热阻,同时可兼容更敏感的芯片材料;进一步降低烧结温度至180℃,降低热应力,保护芯片。
· 成本控制:开发微米级银膏规模化生产工艺,推动成本降低30%以上,拓展至光伏逆变器、5G基站等民用领域。
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结语:以银烧结技术,定义SiC器件新标准
银烧结技术通过低温工艺与高可靠连接,为SiC功率器件提供了突破高温瓶颈的终极方案。爱仕特基于实测数据与行业验证,持续优化产品性能,助力客户在工业电源、电动汽车与航空航天领域实现效率与可靠性的双重跃升。随着材料与工艺的迭代,这项技术有望在更广阔的能源领域释放潜力,推动电力电子系统向更高效、紧凑的未来迈进。