从SiC模块到AI芯片，低温烧结银胶卡位半导体黄金赛道

电子发烧友网综合报道
所谓低温烧结银胶是一种以银粉为主要成分、通过低温烧结工艺实现芯片与基板高强度连接的高性能封装材料。其核心成分为纳米级与微米级银粉复配体系，结合烧结助剂和银前体，在150-200℃无压或低压条件下即可完成固化，形成高致密银连接层。
 
该材料具有导热系数> 100W/m・K、体积电阻率< 10μΩ・cm、粘接强度> 25MPa等特性，且烧结后可耐受500℃以上高温，显著优于传统焊料和导电胶。
 
传统银浆（如纳米银浆）的烧结温度通常在250–300°C，而京瓷的新材料通过优化银颗粒的纳米结构和添加有机载体配方，将烧结温度降至200°C以下，同时实现与高温工艺相当的键合强度和可靠性。
 
在这项技术中，采用粒径小于50nm的银颗粒，降低烧结活化能，并通过特殊分散剂和还原剂，在低温下促进银颗粒的熔融与致密化。可以无需外部加压即可完成键合，减少对芯片和基板的机械应力。
 
而日本京瓷公司对改材料进行了一些优化，让导热系统可以>200 W/m·K，接近纯银的429 W/m·K，显著优于传统焊料，粘接强度>40MPa，满足汽车电子AEC-Q101标准，同时通过1000次-55°C至175°C热循环测试，验证了其长期可靠性。
 
传统无铅焊料（如Sn-Ag-Cu）在175℃以上性能急剧退化，而低温烧结银胶可使功率模块结温提升至200℃以上，满足SiC、GaN等宽禁带半导体的高温工作需求。例如，采用双面银烧结的SiC模块寿命比传统焊料封装提升10倍以上。在新能源汽车电驱模块中，银烧结技术可将热阻降低28%，显著改善散热效率。
 
银烧结层厚度可控制在20-50μm，仅为焊料层的1/3，且孔隙率低于5%，适合3D集成和 Chiplet 技术中的精细互连。例如，台积电SoW-X晶圆级封装系统采用银烧结工艺实现12层以上HBM堆叠，提升AI芯片性能30%。
 
在第三代半导体的封装上，例如SiC和GaN器件工作温度高（200°C以上）、功率密度大，传统封装材料，例如高温焊料、导电胶等会存在热疲劳、热适配、工艺兼容性不佳的问题。
 
而低温烧结银胶可以避免高温对SiC/GaN芯片及陶瓷基板（如氮化铝AlN）的热损伤，并直接提升散热效率，降低芯片结温（Tj），延长器件寿命，银胶与基板/芯片的界面结合更稳定，也能减少热循环失效风险。
 
除了京瓷外，国内的江苏摩派半导体于2025年1月申请的“低温高导热纳米银粘合剂”专利（CN119799170A）于4月23日公开，通过纳米银粉与微米银粉复配及梯度溶剂体系设计，实现180℃无压烧结，对铜基材粘接强度达25MPa，导热系数>120W/m·K，填补国内高端封装材料空白。
 
善仁新材在4月21日发布新一代烧结银AS9378，针对大尺寸器件优化配方，烧结温度进一步降至150℃，支持310mm×310mm面板级封装，成本较传统方案下降15%。
 
小结
 
低温烧结银胶正从功率半导体向光通信、量子计算等新兴领域渗透，成为决定芯片性能的核心材料之一。随着国产替代加速和国际技术竞争加剧，该领域将迎来技术迭代与市场扩张的双重机遇。