【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)：功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)在(zai)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)中(zhong)用(yong)於(yu)管(guan)理(li)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)的(de)電(dian)能(neng)，支(zhi)持(chi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)高(gao)效(xiao)運(yun)行(xing)。它(ta)們(men)幫(bang)助(zhu)優(you)化(hua)電(dian)能(neng)的(de)使(shi)用(yong)，延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)
，並(bing)提(ti)高(gao)整(zheng)車(che)性(xing)能(neng)。

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：功gong率lv模mo塊kuai在zai智zhi能neng電dian網wang中zhong扮ban演yan重zhong要yao角jiao色se
，用yong於yu電dian能neng的de高gao效xiao分fen配pei和he管guan理li。它ta們men支zhi持chi電dian網wang的de穩wen定ding運yun行xing，通tong過guo優you化hua電dian力li流liu向xiang減jian少shao能neng源yuan浪lang費fei，並bing應ying對dui不bu斷duan變bian化hua的de負fu載zai需xu求qiu。

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

zaishaojieguochengzhong，suizhebuduanshengwen，rongjihetucengzuixianhuifafenjie，yinkelitongguobicijiechuxingchengshaojiejing，yinyuanzitongguokuosanqianyidaoshaojiejingquyu，congershaojiejingbuduanchangda
，xianglinyinkelizhijiandejulizhujiansuoxiao，xingchenglianxudekongxiwangluo，suizheshaojieguochengdejinxing，kongdongzhujianbianxiao，shaojiemiduheqiangduxianzhuzengjia

，zaishaojiezuihoujieduan，duoshukongdongbeiwanquanfenge，xiaokongdongzhujianxiaoshi，dakongdongzhujianbianxiao，zhidaodadaozuizhongdezhimidu。shaojiededaodelianjiecengweiduokongxingjiegou，kongdongchicunzaiweimijiyaweimijibie，lianjiecengjuyoulianghaodedaorehedaodianxingneng
，repipeixingnenglianghao。

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 PE338budankeyizaijinyinbiaomianjinxingshaojie，yekeyizailuotongbiaomianshangjinxingshaojie。suizhetanhuaguiyingyongdezengduo
，tanhuaguixinpianyujibancailiaozhijianderepengzhangchayichengweileyigezhongyaowenti。weileshiyingbutongcailiaozhijianderepengzhang，helishizaimAgic 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--區qu別bie於yu友you商shang所suo使shi用yong的de納na米mi銀yin顆ke粒li，賀he利li氏shi所suo使shi用yong的de為wei片pian狀zhuang微wei米mi銀yin顆ke粒li，相xiang比bi之zhi下xia

，微wei米mi級ji銀yin粉fen具ju有you更geng高gao的de產chan量liang和he更geng低di的de工gong藝yi難nan度du，成cheng本ben上shang比bi納na米mi粉fen具ju有you更geng大da的de優you勢shi。

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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