技术专题:电力电子的革新——支撑新一代半导体可靠性和热性能的银胶

​银粘合剂作为下一代模具粘合材料

银粘合剂作为一种新型高温高功率应用接合材料，正引起人们的关注。它们具有高导热性、优异的电性能和机械弹性，实现了传统材料难以兼顾的综合性能。

这种材料形成低阻抗的热通路，与传统接合材料相比，散热效率更高，同时还能吸收芯片与基板热膨胀系数差异引起的机械应力。此外，与焊料相比，它还具有可在较低温度（通常低于200°C）下加工的显著优势，从而降低安装过程中的热应力，使其适用于对温度敏感的半导体结构。

通过混合烧结材料提高性能

为了进一步提高可靠性，正在开发一种混合型烧结银浆，在烧结银网络中加入了一种特殊树脂。传统的烧结银具有极高的导热性，但刚性较高，在反复的温度循环中容易分层。另一方面，基于树脂的粘合材料具有出色的柔韧性，但在大功率应用中所需的散热性能有限。

混合烧结技术结合了金属银优异的导热性能和树脂的弹性和应力吸收特性，从而提高了接合强度，抑制了芯片分层，并增强了在高温环境下的抗分层性能。因此，在温度波动和高载荷环境下，疲劳失效显著降低，使其成为SiC和GaN器件的理想接合材料。

扩大适用于高温、高功率用途

随着碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件的广泛应用，对接合材料提出了更高的要求，即需要能够承受更严苛的热载荷和机械载荷。银粘合剂作为一种满足这些要求的材料，在各个工业领域得到了越来越广泛的应用。

在电动汽车领域，逆变器和车载充电器暴露于高温环境下的连续操作，振动和温度循环。银胶有助于加强传热路径和提高接合可靠性，有助于提高系统稳定性和降低故障风险。

在工业自动化领域，电机驱动器和机器人设备需要在高温高负荷下长时间运行。银胶粘合剂具有高接合强度和稳定的热性能，可实现紧凑高效的设计。此外，即使在长期功率循环下也能保持结构稳定性，从而有助于实现预测性维护。

在可再生能源领域，存在诸如太阳能逆变器的高温峰和风力发电的低温/高振动环境的特定问题。银胶提供稳定的电/热接口，抑制由于温度波动引起的性能下降。另外，由于其高导热性和弹性，有助于提高室外环境下的可靠性。

在航空航天和国防领域，需要在极端温度变化和强振动等恶劣条件下运行。银粘合剂结合了耐高温和机械韧性，即使在严重的热和机械应力下也能保持连接界面的完整性，并在关键任务应用中实现高可靠性。

支持下一代功率器件的基础技术

随着全球对高性能半导体的需求不断增长，接合与密封和保护这些半导体的材料也需要取得类似的进步。银粘合剂，包括混合烧结型银粘合剂，是一种很有前景的解决方案，能够同时应对热学、机械和环境方面的挑战。

银粘合剂具有优异的导热性、应力吸收性、耐高温性，并且由于无铅而具有环保性，是实现更可靠、更高效的电力系统的重要基础。

随着材料技术创新的加速和宽带隙半导体成为主流，这种连接技术不仅支持未来的电动化和高性能功率器件设计，而且还被定位为实现这一目标的核心技术。

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