【導讀】功率模塊是現代工業和技術領域不可或缺的組件，它們負責高效、可靠地進行電能的轉換和控製。這些模塊直接影響到一個係統的性能、效率和耐用性
，是各類電子設備和係統中關鍵的技術基礎。

引言：

功率模塊是現代工業和技術領域不可或缺的組件
，它們負責高效
、可靠地進行電能的轉換和控製。這些模塊直接影響到一個係統的性能

、效率和耐用性，是各類電子設備和係統中關鍵的技術基礎。在現代工業和技術領域中

，功率模塊主要應用在以下幾個場景：

可再生能源：在(zai)太(tai)陽(yang)能(neng)和(he)風(feng)能(neng)等(deng)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)
，功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)用(yong)於(yu)有(you)效(xiao)轉(zhuan)換(huan)和(he)調(tiao)配(pei)從(cong)自(zi)然(ran)資(zi)源(yuan)中(zhong)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)能(neng)量(liang)。例(li)如(ru)
，將(jiang)太(tai)陽(yang)能(neng)板(ban)產(chan)生(sheng)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)轉(zhuan)換(huan)為(wei)可(ke)用(yong)於(yu)家(jia)庭(ting)或(huo)輸(shu)送(song)至(zhi)電(dian)網(wang)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)。

電動汽車 (EVs)：gonglvmokuaizaidiandongqichezhongyongyuguanlidianchitigongdedianneng，zhichidiandongjidegaoxiaoyunxing。tamenbangzhuyouhuadiannengdeshiyong

，yanchangdianchishouming
，bingtigaozhengchexingneng。

工業自動化與控製係統：在(zai)自(zi)動(dong)化(hua)生(sheng)產(chan)線(xian)和(he)機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)中(zhong)，功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)控(kong)製(zhi)電(dian)機(ji)和(he)其(qi)他(ta)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)的(de)功(gong)率(lv)供(gong)應(ying)

，確(que)保(bao)精(jing)確(que)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)操(cao)作(zuo)，從(cong)而(er)提(ti)升(sheng)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)和(he)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。

電力傳輸和分配：gonglvmokuaizaizhinengdianwangzhongbanyanzhongyaojiaose
，yongyudiannengdegaoxiaofenpeiheguanli。tamenzhichidianwangdewendingyunxing，tongguoyouhuadianliliuxiangjianshaonengyuanlangfei，bingyingduibuduanbianhuadefuzaixuqiu。

消費電子產品：在更廣泛的消費電子領域內，功率模塊同樣重要。它們在確保設備如筆記本電腦、智能手機和平板電腦等穩定運行和電源效率方麵起著關鍵作用。

功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)作(zuo)為(wei)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)核(he)心(xin)，不(bu)僅(jin)通(tong)過(guo)優(you)化(hua)電(dian)能(neng)使(shi)用(yong)效(xiao)率(lv)和(he)確(que)保(bao)操(cao)作(zuo)可(ke)靠(kao)性(xing)支(zhi)持(chi)現(xian)代(dai)工(gong)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)，也(ye)在(zai)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)和(he)資(zi)源(yuan)效(xiao)率(lv)方(fang)麵(mian)發(fa)揮(hui)著(zhe)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)和(he)新(xin)應(ying)用(yong)的(de)開(kai)發(fa)
，功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)在(zai)未(wei)來(lai)將(jiang)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)加(jia)。

為什麼選擇燒結銀：

傳統功率模塊中，芯片通常通過錫焊材料連接到基板。在熱循環過程中

，連接界麵通過形成金屬間化合物層完成芯片

、錫焊料合金與基板的互聯。目前電子封裝中常用的無鉛焊料熔點低於250℃
，適用於低於150℃的服役溫度。然而，在175-200℃乃至更高的使用溫度下，這些連接層的性能將急速下降甚至熔化，嚴重影響模塊的正常運行和長期可靠性。

隨著國內新能源汽車工業的發展，使用碳化矽MOSFET替換傳統矽基IGBT成(cheng)為(wei)行(xing)業(ye)主(zhu)流(liu)
，從(cong)傳(chuan)統(tong)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)轉(zhuan)型(xing)到(dao)碳(tan)化(hua)矽(gui)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)，對(dui)功(gong)率(lv)電(dian)子(zi)模(mo)塊(kuai)及(ji)其(qi)封(feng)裝(zhuang)工(gong)藝(yi)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)，尤(you)其(qi)是(shi)芯(xin)片(pian)與(yu)基(ji)板(ban)的(de)連(lian)接(jie)技(ji)術(shu)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)決(jue)定(ding)了(le)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)的(de)壽(shou)命(ming)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。傳(chuan)統(tong)的(de)錫(xi)焊(han)料(liao)由(you)於(yu)熔(rong)點(dian)低(di)
、導熱性差，難以滿足封裝高功率器件在高溫和高功率密度條件下的應用需求。隨著芯片工作溫度要求的不斷提升，至175°C甚shen至zhi更geng高gao
，連lian接jie材cai料liao的de機ji械xie和he熱re性xing能neng要yao求qiu也ye隨sui之zhi提ti升sheng。傳chuan統tong方fang法fa中zhong常chang見jian使shi用yong錫xi焊han將jiang芯xin片pian做zuo貼tie裝zhuang的de封feng裝zhuang技ji術shu已yi經jing無wu法fa滿man足zu大da部bu分fen碳tan化hua矽gui模mo塊kuai的de應ying用yong需xu求qiu。

銀燒結技術也被稱為低溫連接技術（Low temperature joining technique,LTJT），作為一種新型無鉛化芯片互連技術
，可在低溫（＜250℃）條件下獲得耐高溫（＞300℃）和高導熱率（＞200 W/m·K）的燒結銀芯片連接界麵，燒結銀的獨特優勢主要表現在三個方麵：①高工作溫度—燒結銀的工作溫度可達到300℃
，甚至更高
；②高熱導率—對於碳化矽模塊這類小尺寸、高功率應用，能夠有效導出熱量

，提高功率密度；③高可靠性—其在汽車應用中的車規級要求極為嚴格，燒結銀的高熔點
、低蠕變傾向為整體係統提供了卓越的穩定性。因此燒結銀非常適合碳化矽功率模塊的封裝，完美滿足了其對高工作溫度、高功率密度和高可靠性的嚴格要求。

圖①：為什麼選擇燒結銀—日益增長的功率密度。

圖②：功率模塊封裝形式的變化

什麼是銀燒結
？

銀燒結技術是一種對微米級及以下的銀顆粒在250℃左zuo右you進jin行xing燒shao結jie，通tong過guo原yuan子zi間jian的de擴kuo散san從cong而er實shi現xian良liang好hao連lian接jie的de技ji術shu，如ru下xia圖tu
，燒shao結jie過guo程cheng中zhong未wei發fa生sheng金jin屬shu熔rong化hua。所suo用yong的de燒shao結jie材cai料liao的de基ji本ben成cheng分fen是shi銀yin顆ke粒li
，根gen據ju粒li徑jing不bu同tong可ke分fen為wei微wei米mi粉fen和he納na米mi粉fen，根gen據ju燒shao結jie後hou是shi否fou有you有you機ji物wu殘can留liu可ke分fen為wei全quan燒shao結jie和he半ban燒shao結jie。

圖③：燒結和錫焊的區別

燒結原理

在zai燒shao結jie過guo程cheng中zhong
，隨sui著zhe不bu斷duan升sheng溫wen
，溶rong劑ji和he塗tu層ceng最zui先xian揮hui發fa分fen解jie
，銀yin顆ke粒li通tong過guo彼bi此ci接jie觸chu形xing成cheng燒shao結jie頸jing
，銀yin原yuan子zi通tong過guo擴kuo散san遷qian移yi到dao燒shao結jie頸jing區qu域yu，從cong而er燒shao結jie頸jing不bu斷duan長chang大da，相xiang鄰lin銀yin顆ke粒li之zhi間jian的de距ju離li逐zhu漸jian縮suo小xiao，形xing成cheng連lian續xu的de孔kong隙xi網wang絡luo
，隨sui著zhe燒shao結jie過guo程cheng的de進jin行xing
，孔kong洞dong逐zhu漸jian變bian小xiao，燒shao結jie密mi度du和he強qiang度du顯xian著zhu增zeng加jia，在zai燒shao結jie最zui後hou階jie段duan
，多duo數shu孔kong洞dong被bei完wan全quan分fen割ge
，小xiao孔kong洞dong逐zhu漸jian消xiao失shi，大da空kong洞dong逐zhu漸jian變bian小xiao，直zhi到dao達da到dao最zui終zhong的de致zhi密mi度du。燒shao結jie得de到dao的de連lian接jie層ceng為wei多duo孔kong性xing結jie構gou
，孔kong洞dong尺chi寸cun在zai微wei米mi及ji亞ya微wei米mi級ji別bie，連lian接jie層ceng具ju有you良liang好hao的de導dao熱re和he導dao電dian性xing能neng
，熱re匹pi配pei性xing能neng良liang好hao。

圖④：燒結過程示意圖

賀利氏燒結銀產品

賀利氏作為德國曆史悠久的企業
，一直致力於保持材料技術的創新與可持續發展。自2007年起，賀利氏在燒結銀材料的研發與生產方麵走在行業前沿

，提供多款產品以適應各種封裝需求。早期開發的產品mAgic ASP043主要麵向表麵鍍金或鍍銀的界麵。隨著技術的發展和市場需求的變化

，越來越多的用戶對裸銅表麵的燒結提出了需求。新一代產品mAgic PE338不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)在(zai)金(jin)銀(yin)表(biao)麵(mian)進(jin)行(xing)燒(shao)結(jie)，也(ye)可(ke)以(yi)在(zai)裸(luo)銅(tong)表(biao)麵(mian)上(shang)進(jin)行(xing)燒(shao)結(jie)。隨(sui)著(zhe)碳(tan)化(hua)矽(gui)應(ying)用(yong)的(de)增(zeng)多(duo)
，碳(tan)化(hua)矽(gui)芯(xin)片(pian)與(yu)基(ji)板(ban)材(cai)料(liao)之(zhi)間(jian)的(de)熱(re)膨(peng)脹(zhang)差(cha)異(yi)成(cheng)為(wei)了(le)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)問(wen)題(ti)。為(wei)了(le)適(shi)應(ying)不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)之(zhi)間(jian)的(de)熱(re)膨(peng)脹(zhang)，賀(he)利(li)氏(shi)在(zai)mAgic PE338的基礎上開發出新的mAgic PE338-28 F1510版本，其熱膨脹係數更加接近於碳化矽芯片
，極大提高了碳化矽產品的可靠性。

圖⑤：賀利氏燒結銀產品

賀利氏燒結銀的優勢

賀利氏作為燒結材料的引領者，在形形色色的同類產品中，賀利氏的燒結銀到底有哪些優勢呢，下麵我為大家一一介紹：

圖⑥：不同銀顆粒尺寸及形貌差異

①成本優勢--qubieyuyoushangsuoshiyongdenamiyinkeli，helishisuoshiyongdeweipianzhuangweimiyinkeli
，xiangbizhixia
，weimijiyinfenjuyougenggaodechanlianghegengdidegongyinandu
，chengbenshangbinamifenjuyougengdadeyoushi。

②批次穩定性高--使用微米銀顆粒不僅帶來成本上的優勢
，也避免了納米粉極易團聚和批次間差異大的問題，使得賀利氏的燒結銀批次穩定性極高。

③生物安全性--同時由於納米材料的生物毒性問題
，極易透過皮膚和黏膜進入體內，可能會導致細胞損傷
、基因突變甚至癌變等嚴重後果，賀利氏采用微米粉材料
，從根本上避免了納粉末對人體、環境的危害。

④燒結強度高--賀he利li氏shi使shi用yong特te殊shu工gong藝yi，將jiang銀yin顆ke粒li研yan磨mo成cheng片pian狀zhuang粉fen末mo，相xiang較jiao於yu球qiu形xing顆ke粒li的de點dian接jie觸chu
，片pian狀zhuang結jie構gou大da大da增zeng加jia了le燒shao結jie過guo程cheng中zhong相xiang鄰lin銀yin粉fen的de接jie觸chu麵mian積ji，使shi得de賀he利li氏shi的de微wei米mi粉fen可ke以yi達da到dao超chao越yue納na米mi粉fen的de燒shao結jie強qiang度du。

⑤高可靠性--針對SiC芯片應用場景，賀利氏推出帶填料的高可靠性版本(F1510)燒結銀，可靠性（TST）可提升2.5倍以上。SiC的CTE與Si相似，但楊氏模量更高，在相同的熱機械載荷下，碳化矽芯片的應力更高。在燒結銀中添加非銀填充材料可降低燒結膏體的CTE，大大提高了SiC芯片下的燒結層的可靠性。如下圖
，在經過1000次溫度循環後(TST, -65℃/+150℃)，不含填料的燒結層出現分層現象，分層現象隨著熱循環次數的增加而顯著增加；而帶填料的燒結層，即使在2500次循環後，也沒有觀察到明顯的分層。

圖⑦：SiC芯片不同燒結銀在SiC芯片應用上的可靠性對比

結語

賀利氏作為一家專業的材料供應商，在銀燒結領域深耕多年，自2007nianqi，helishizaishaojieyincailiaodeyanfayushengchanfangmianzouzaixingyeqianyan，gensuishichangbianhuabuduantuichenchuxin，zaimanzuchanpinxingnengdejichushang，buduanyouhuachanpinpeifang，tigongduokuanchanpinyishiyinggezhongfengzhuangxuqiu。congmAgic ASP043

、mAgic PE338，到針對碳化矽應用的mAgic PE338-28 F1510，賀利氏電子持續推動技術革新以滿足市場的多樣化需求。

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