燒結銀是什么黑科技？

燒結銀是什么黑科技？？？

燒結銀是最近興起的“黑科技”，它是一種新興的材料及連接技術，在電子封裝等領域正發(fā)揮著日益重要的作用，逐漸受到廣泛關注。下面為你詳細介紹：

一、燒結銀的定義與原理

定義：

燒結銀通常是指利用銀粉或銀膏等含銀材料，在特定條件下進行燒結，從而實現(xiàn)材料連接或形成特定功能結構的技術。其中，納米燒結銀因銀粉顆粒達到納米級別，具有更獨特的性能和應用優(yōu)勢。

含有機樹脂增強粘接能力的銀膠稱為半燒結銀，比如AS9331和AS9335；不含機樹脂的則為全燒結銀，比如AS9376和AS9373。

原理

固態(tài)擴散機制：在燒結過程中，當溫度升高到一定程度，銀原子獲得足夠的能量開始活躍。以納米銀顆粒為例，在低溫燒結銀技術中，納米銀顆粒之間通過原子的擴散作用逐漸形成連接。在燒結初期，銀粉顆粒之間先是通過點接觸開始形成燒結頸，隨著原子不斷擴散，顆粒間距離縮小，表面自由能降低，頸部逐漸長大變粗并形成晶界，晶界滑移帶動晶粒生長 ，坯體中的顆粒重排，接觸處產(chǎn)生鍵合，空隙變形、縮小。在燒結中期，顆粒和顆粒開始形成致密化連接，擴散機制包括表面擴散、表面晶格擴散、晶界擴散和晶界晶格擴散等，顆粒間的頸部繼續(xù)長大，晶粒逐步長大并且顆粒之間的晶界逐漸形成連續(xù)網(wǎng)絡，氣孔相互孤立，并逐漸形成球形，位于晶粒界面處或晶粒結合點處。到了燒結后期，由于晶界滑移導致的顆粒聚合特別迅速，使得顆粒間的致密化程度進一步提高，最終形成致密的金屬結構 。

液態(tài)燒結輔助：在一些燒結銀體系中，可能會存在少量液相。例如在某些含添加劑的銀膏燒結過程中，添加劑在加熱時可能會形成液相，液相的存在有助于銀原子的擴散，促進顆粒的重排和融合，加快燒結進程，使燒結體更加致密。不過，這種液相的量需要精確控制，以避免對燒結體性能產(chǎn)生不利影響。

二、燒結銀的特性

高導電性：銀本身就是良好的導電體，燒結銀繼承了這一特性。經(jīng)過燒結后形成的銀相，其電導率與純銀相近。在電子設備中，良好的導電性至關重要，能夠確保電流高效傳輸，降低電阻帶來的能量損耗。例如在功率模塊中，高導電性的燒結銀連接層可以顯著提高傳導電流的效率，降低芯片的工作溫度，進而提高整個模塊的工作效率和可靠性 。

良好的熱導性：與高導電性類似，銀的高導熱性使得燒結銀成為電子設備熱管理的理想材料。在射頻通訊設備等工作時會產(chǎn)生大量熱量的器件中，納米燒結銀優(yōu)良的導熱性能可將設備內(nèi)部的熱量迅速導出，保持溫度穩(wěn)定。比如可以直接焊接鋁合金散熱器和基板，有效解決散熱問題，保證設備在適宜的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行 。

高熔點與高可靠性：銀的熔點高達 961℃，遠高于傳統(tǒng)焊料。這使得燒結銀在高溫環(huán)境下不易熔化或產(chǎn)生疲勞效應，具有極高的可靠性。在高溫、高濕等極端條件下，燒結銀制成的連接部位依然能夠穩(wěn)定運行。對于像新能源汽車的車載電子系統(tǒng)、光伏逆變器等在復雜環(huán)境下工作的設備來說，燒結銀的這一特性尤為重要，能夠保證設備長期穩(wěn)定運行，減少故障發(fā)生概率 。

優(yōu)異的機械性能：燒結銀具有良好的延展性和機械強度，能夠適應各種復雜的封裝結構和工藝要求。在大功率射頻空腔器件等產(chǎn)品的封裝中，納米燒結銀憑借其良好的機械性能，可為射頻元器件提供高可靠性的電氣連接，保證產(chǎn)品在振動、沖擊等機械應力環(huán)境下依然能夠正常工作 。

低溫燒結優(yōu)勢（部分類型）：低溫燒結銀是在相對較低的溫度下進行燒結的銀基材料，通常包含銀粉和有機載體。與傳統(tǒng)的高溫燒結銀相比，其能夠在更低的溫度下實現(xiàn)良好的電導性和熱導性。低溫燒結過程不僅減少了能源消耗和生產(chǎn)成本，還降低了對芯片和器件的熱損傷，特別適合精密電子元件的封裝 。

三、燒結銀的燒結工藝

燒結工藝

無壓燒結：在沒有額外壓力施加的情況下進行燒結。對于一些大面積的封裝，無壓燒結銀AS9335可以實現(xiàn)高效、低成本生產(chǎn)。例如某些電子元器件的封裝，采用無壓燒結銀技術，能夠在相對簡單的設備條件下完成燒結過程，降低了生產(chǎn)成本和工藝難度 。

有壓燒結：施加一定壓力進行燒結，這種方式可以更好地促進銀顆粒之間的結合，提高燒結體的致密度。在一些對連接強度要求較高的應用中，如有壓燒結銀AS9385技術突破了裸銅封裝的技術難點，通過壓力使銀與裸銅更好地結合，保證連接的可靠性 。

工藝步驟示例：以使用燒結銀膏進行芯片與基板連接為例，首先要清潔粘結界面，確保界面干凈無雜質(zhì)；當界面表面能太低時，建議增加界面表面能以促進粘結。如果粘結尺寸過大，一個界面可開導氣槽。在一個界面涂布燒結銀時，要涂布均勻，另外一個界面放置到涂布好的燒結銀上時，建議加一點壓力壓一下。接著進入預烘階段，一般在 150℃下保持 20 - 30 分鐘，如果界面是銅的基底建議在氮氣保護下進行（金或者銀除外）。然后是預壓階段，150℃加壓 0.5 - 1MPa，時間為 1 - 3 秒；最后是本壓階段，220 - 280℃加壓 10 - 30MPa，時間 2 - 6 分鐘。燒結結束時，建議在烘箱中逐步降溫到室溫再把器件拿出 。

四、燒結銀的應用領域

電子封裝領域

高性能集成電路封裝：在高性能集成電路中，對電子封裝材料的性能要求極高。燒結銀憑借其高導電性、良好的熱導性和高可靠性，能夠提高電子器件的性能和可靠性。在芯片與基板的連接中，使用燒結銀可以降低電阻和熱阻，提高芯片的工作效率和穩(wěn)定性，滿足集成電路不斷向高性能、高集成度發(fā)展的需求 。

功率模塊封裝：新一代碳化硅（SiC）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）芯片功率密度不斷提高，對封裝材料的要求也隨之提升。燒結銀連接層的高導電和導熱性能，能顯著提高功率模塊中傳導電流和熱量的效率，降低芯片溫度，提高模塊的工作效率和可靠性。同時，銀的高熔點使得燒結銀在高溫環(huán)境下不易失效，有效延長了功率模塊的使用壽命。此外，燒結銀不含鉛等有害物質(zhì)，屬于環(huán)境友好型材料，符合現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)對環(huán)保的要求 。

汽車電子領域

新能源汽車：在新能源汽車的車載電子系統(tǒng)中，包括電池管理系統(tǒng)、電機控制器等部件，都需要在高溫、振動等復雜環(huán)境下穩(wěn)定工作。燒結銀AS9385的高可靠性、良好的熱導性和機械性能，使其成為這些部件中電子元件連接和封裝的理想材料。例如在電池管理系統(tǒng)中，使用燒結銀連接芯片和基板，能夠確保在電池充放電過程中產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提高新能源汽車的安全性和可靠性 。

傳統(tǒng)汽車電子：在傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機控制系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)等電子設備中，燒結銀同樣可以發(fā)揮其優(yōu)勢，提高電子設備的性能和穩(wěn)定性，減少因環(huán)境因素導致的故障發(fā)生概率 。

傳感器制造領域

高精度傳感器：對于制造高精度和高穩(wěn)定性的傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器等，燒結銀AS9376的應用可以提高傳感器的性能。其良好的導電性和穩(wěn)定性，能夠確保傳感器信號傳輸的準確性和可靠性，使傳感器能夠更精確地感知外界物理量的變化 。

MEMS 傳感器：在微機電系統(tǒng)（MEMS）傳感器中，燒結銀AS9331可用于芯片與封裝基板之間的連接，滿足 MEMS 傳感器對微小尺寸、高可靠性封裝的要求，促進 MEMS 傳感器在消費電子、醫(yī)療、工業(yè)等領域的廣泛應用 。

其他領域

光伏逆變器：在光伏逆變器中，燒結銀可用于功率器件的連接和封裝。其高導熱性和高可靠性能夠保證逆變器在長時間工作過程中，將功率器件產(chǎn)生的熱量有效散發(fā)，提高逆變器的轉換效率和穩(wěn)定性，延長其使用壽命 。

5G 通信領域：隨著 5G 通信技術的發(fā)展，對通信設備的性能要求不斷提高。在 5G 基站的射頻器件等設備中，燒結銀的應用使得高頻電路具有更高的傳輸速度和更低的信號損耗，有助于提升 5G 通信網(wǎng)絡的性能 。