燒結銀膏領航者再次引領創(chuàng)新：柔性燒結銀開啟功率模組市場新紀元
在現(xiàn)代工業(yè)與科技的迅猛發(fā)展浪潮中，功率模組作為電力電子變流裝置的核心部件，其重要性愈發(fā)凸顯。從電動汽車到新能源發(fā)電，從工業(yè)自動化到智能電網(wǎng)，功率模組宛如幕后的 “電力魔法師”，默默地支撐著各種高功率場景的穩(wěn)定運行，成為推動產(chǎn)業(yè)升級與技術創(chuàng)新的關鍵力量。
功率模組是一個高度集成的功率變換單元，它如同一個精密的 “電力交響樂團”，將功率器件、功率器件驅動器、母排、電容、散熱器等元件巧妙地融合在一起，協(xié)同工作，共同完成電力的高效轉換與控制。其關鍵性能指標主要包括可靠性、功率密度和智能化，每一項指標都如同樂團中的重要樂器，缺一不可。
可靠性是功率模組的 “生命線”，它要求功率模組在面對外界各種復雜環(huán)境，如潮濕的水汽、極端的溫度、污染的空氣等挑戰(zhàn)時，依然能夠像一位堅韌的戰(zhàn)士，維持自身電性能、熱性能等關鍵性能不失效。
功率密度則是功率模組追求的 “極致效率” 體現(xiàn)，它代表著單位體積輸出的功率大小。隨著科技的不斷進步，功率模組的發(fā)展呈現(xiàn)出高功率密度趨勢，就如同一位技藝精湛的魔術師，讓終端產(chǎn)品能夠通過更小的體積實現(xiàn)更高的功率。以電動汽車為例，高功率密度的功率模組可以使車載電源系統(tǒng)更加緊湊，為車輛節(jié)省更多的空間，同時提升車輛的動力性能和續(xù)航里程，推動電動汽車行業(yè)向更高效、更環(huán)保的方向發(fā)展。
智能化是功率模組順應時代潮流的 “智慧升級”，它讓功率模組具備了自身運行狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、故障定位及系統(tǒng)交互等能力。這就好比為功率模組賦予了一顆 “智慧的大腦”，使其能夠實時感知自身的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題，大大降低了功率模組的故障率，提升了運行效率。在智能電網(wǎng)中，智能化的功率模組可以與電網(wǎng)系統(tǒng)進行實時交互，根據(jù)電網(wǎng)的負荷變化自動調(diào)整功率輸出，實現(xiàn)電力的優(yōu)化分配，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
從市場規(guī)模來看，功率模組市場近年來呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。隨著全球對清潔能源的需求不斷增長，以及新能源汽車、可再生能源等領域的快速崛起，功率模組市場迎來了前所未有的發(fā)展機遇。據(jù)善仁新材研究院推測：到2030 年全球車規(guī)級 SiC 功率模組市場規(guī)模將接近 650.3 億元，未來六年 CAGR 為 22.6% 。中國作為全球較大的新能源汽車市場和重要的可再生能源應用市場，功率模組市場規(guī)模也在不斷擴大。
在競爭格局方面，全球功率模組市場呈現(xiàn)出多元化的競爭態(tài)勢。國際上，一些知名企業(yè)如英飛凌、賽米控、丹佛斯等憑借其深厚的技術積累、豐富的市場經(jīng)驗和廣泛的客戶基礎，在市場中占據(jù)著重要地位。英飛凌的 CoolSiC?和 CoolGaN?產(chǎn)品線，涵蓋了從 650V 到 1700V 的 SiC MOSFET 和 SBD，廣泛應用于太陽能逆變器、儲能系統(tǒng)和電動汽車充電站等領域，以其高性能和可靠性贏得了市場的認可；賽米控丹佛斯結合了兩家公司在功率模塊和熱管理系統(tǒng)方面的優(yōu)勢，碳化硅模塊封裝的產(chǎn)品組合較為全面，還可根據(jù)客戶要求提供定制化方案，在電機驅動、儲能、UPS 等領域擁有廣泛的應用。
在中國市場，本土企業(yè)也在不斷崛起，逐漸在風力發(fā)電、新能源汽車等領域實現(xiàn)功率模組的國產(chǎn)化與專業(yè)化生產(chǎn)。像斯達半導、基本半導體等企業(yè)，基于產(chǎn)品高可靠性、高功率密度、高智能化等特征，在市場中嶄露頭角。此外，中國中車股份一直致力于功率半導體技術的自主研究，建有 6 英寸雙極器件、8 英寸 IGBT 和 6 英寸碳化硅的產(chǎn)業(yè)化基地，擁有芯片、模塊、組件及應用的全套自主技術，其功率半導體器件應用于軌道交通、輸配電和工業(yè)等多個領域；英諾賽科采用 IDM 全產(chǎn)業(yè)鏈模式，集芯片設計、外延生長、芯片制造、測試與失效分析于一體，為客戶提供不同封裝選擇的高性能及可靠的氮化鎵分立器件，產(chǎn)品涵蓋從低壓到高壓（15V - 1200V）的氮化鎵功率器件 。
然而，當前功率模組市場也面臨著諸多挑戰(zhàn)。在技術層面，隨著應用場景對功率模組性能要求的不斷提高，如更高的功率密度、更快的開關速度、更低的能耗等，現(xiàn)有的技術水平在某些方面逐漸難以滿足需求。例如，在新能源汽車的快速充電需求下，功率模組需要具備更高的電壓和電流承載能力，以及更高效的散熱性能，這對功率器件的材料、封裝工藝和散熱技術提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。在成本方面，雖然市場規(guī)模的擴大在一定程度上有助于降低成本，但功率模組的原材料成本，尤其是一些關鍵的半導體材料，仍然居高不下。此外，生產(chǎn)工藝的復雜性和高精度要求也導致了生產(chǎn)成本的增加，這在一定程度上限制了功率模組在一些價格敏感型市場的應用推廣。
二 柔性燒結銀膏 “黑科技” 揭秘
（一）柔性燒結銀膏是什么
柔性燒結銀膏，作為材料科學領域中一顆璀璨的新星，正逐漸嶄露頭角，成為眾多高尖端領域的關鍵材料。它是善仁新材15年研發(fā)經(jīng)驗的再次突破，是一種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 。
從微觀層面來看，柔性燒結銀膏AS9335X1主要由高純度納米銀粉、溶劑及微量添加劑組成。納米銀粉作為其核心成分，猶如大廈的基石，為銀膏提供了高導電性和高導熱性的基礎。納米銀粉顆粒如同無數(shù)微小的導電橋梁，在燒結過程中相互連接，形成一個高效的導電網(wǎng)絡，確保電流能夠暢通無阻地傳輸。而溶劑和添加劑則扮演著不可或缺的輔助角色，它們用于調(diào)節(jié)燒結銀膏的粘度、流動性和燒結性能，確保銀膏在涂布和燒結過程中能夠均勻分布并形成致密的銀膜。
根據(jù)燒結工藝的不同，柔性燒結銀膏可分為無壓燒結銀膏AS9335X和有壓燒結銀膏AS9386X兩類。無壓燒結銀膏則可以在常壓、低溫狀態(tài)下完成燒結，它更像是一位溫和的工匠，在相對寬松的條件下精心打造出優(yōu)質(zhì)的作品。這種銀膏主要應用于對壓力敏感或無法施加壓力的場景，其高導電性和高導熱性使其成為射頻通訊、智能電網(wǎng)等先進封裝領域的優(yōu)選材料。在 5G 基站的射頻前端模塊中，使用無壓燒結銀膏作為連接材料，能夠有效降低信號傳輸過程中的電阻損耗，提高信號的傳輸質(zhì)量和速度，** 5G 網(wǎng)絡的高速穩(wěn)定運行 。
有壓燒結銀膏，需要在一定的溫度和壓力下進行燒結，就如同在鍛造鋼鐵時，通過施加壓力使其更加致密和堅固。這種燒結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，適用于對連接強度要求較高的功率器件封裝場景，例如在大功率射頻空腔器件的封裝中，有壓燒結銀膏能夠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 。
（二）柔性燒結銀膏的特性優(yōu)勢
1 高導電性：銀在自然界的金屬中，一直以其出色的導電性能而聞名，而柔性燒結銀膏AS9335X1完美地繼承了這一特性。經(jīng)過燒結后形成的銀相，其電導率與純銀相近，能夠確保電流在電子設備中高效傳輸 。以功率模塊為例，高導電性的柔性燒結銀膏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。在新能源汽車的充電系統(tǒng)中，高效的電流傳導意味著更快的充電速度，柔性燒結銀膏的應用能夠有效減少充電時間，提升用戶體驗。
2 良好的熱導性：與高導電性相輔相成的是，銀的高導熱性使得柔性燒結銀膏成為電子設備熱管理的理想材料。在射頻通訊設備、大功率 LED 等工作時會產(chǎn)生大量熱量的器件中，柔性燒結銀膏優(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。在數(shù)據(jù)中心中，大量的服務器運行會產(chǎn)生巨大的熱量，若不能及時散熱，設備的性能和壽命將受到嚴重影響。使用柔性燒結銀膏將芯片與散熱器連接，可以快速將熱量傳遞出去，確保服務器的穩(wěn)定運行，**數(shù)據(jù)的安全存儲和高效處理。
3 高熔點與高可靠性：銀的熔點高達 961℃，遠高于傳統(tǒng)焊料。這使得柔性燒結銀膏在高溫環(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，柔性燒結銀膏制成的連接部位依然能夠穩(wěn)定運行。在航空航天領域，*行器在高空飛行時會面臨極端的溫度和氣壓變化，電子設備中的柔性燒結銀膏連接部件能夠在這樣惡劣的環(huán)境下保持穩(wěn)定，確保*行器的導航、通信等系統(tǒng)正常工作，為飛行安全提供堅實**。
4 優(yōu)異的機械性能：柔性燒結銀膏AS9335X1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。在可穿戴設備中，由于設備需要貼合人體的各種活動，對材料的柔韌性和機械性能要求極高。柔性燒結銀膏能夠在彎曲、拉伸等不同的機械應力下，依然保持良好的電氣連接性能，確保設備能夠準確地采集人體數(shù)據(jù)，為用戶提供精準的健康監(jiān)測服務。
5 低溫燒結優(yōu)勢：柔性燒結銀膏AS9338它可以在相對較低的溫度下（130°C）進行燒結。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 。在智能手機的芯片封裝中，低溫燒結的柔性燒結銀膏可以避免高溫對芯片造成的潛在損害，提高芯片的良品率，同時降低生產(chǎn)過程中的能源成本，符合綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念。
柔性燒結銀膏AS9335X1用于射頻器件三 柔性燒結銀膏如何重新定義功率模組市場
（一）解決功率模組現(xiàn)存難題
在功率模組的復雜體系中，芯片與基板的連接、散熱以及可靠性等方面一直存在著亟待解決的難題，而柔性燒結銀膏憑借其獨特的性能，為這些問題提供了有效的解決方案。
在芯片與基板連接方面，傳統(tǒng)的焊接工藝在面對功率模組日益增長的性能需求時，逐漸暴露出諸多問題。由于不同材料的熱膨脹系數(shù)存在差異，在功率模組工作過程中，當溫度發(fā)生波動，這種差異會導致焊接層承受額外的應力。例如，在新能源汽車的功率模組中，車輛行駛時工況復雜，功率模組的工作溫度會頻繁變化，傳統(tǒng)焊接層在熱應力的反復作用下，容易出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，進而產(chǎn)生裂紋，這不僅會影響芯片與基板之間的電氣連接穩(wěn)定性，還可能導致整個功率模組的失效 。
而柔性燒結銀膏則成為解決這一問題的關鍵。其燒結連接層主要成分為銀，銀具有優(yōu)異的物理性能。一方面，銀的高熔點（961℃）使得燒結連接層在高溫環(huán)境下具有極高的穩(wěn)定性，不易像傳統(tǒng)焊料（熔點小于 300℃）那樣在高溫下產(chǎn)生軟化、變形甚至熔化等問題，從而有效避免了因溫度波動導致的連接層疲勞失效。另一方面，柔性燒結銀膏在燒結過程中能夠與芯片和基板形成良好的冶金結合，這種結合方式大大增強了連接的可靠性，使得芯片與基板之間的連接更加穩(wěn)固，能夠承受更大的機械應力和熱應力 。
散熱問題也是功率模組面臨的重要挑戰(zhàn)之一。功率模組在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時有效地將這些熱量散發(fā)出去，會導致模組溫度升高，進而影響其性能和可靠性。熱阻是衡量散熱性能的關鍵指標，熱阻越大，熱量傳遞就越困難，模組的溫度就會越高。傳統(tǒng)的散熱材料和連接方式在降低熱阻方面存在一定的局限性 。
柔性燒結銀膏良好的熱導性為解決散熱問題帶來了曙光，在5G 基站的功率模組中，使用柔性燒結銀膏AS9335X1作為連接材料，能夠將芯片產(chǎn)生的熱量迅速傳遞到散熱器上，大大降低了模組的熱阻。
功率模組的可靠性直接關系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而傳統(tǒng)功率模組在長期使用過程中，由于受到各種環(huán)境因素和工作應力的影響，可靠性難以得到充分**。
柔性燒結銀膏AS9386X的應用顯著提高了功率模組的可靠性。除了前面提到的高熔點和良好的連接性能外，其高導電性也有助于減少信號傳輸過程中的損耗和干擾，進一步提升了模組的穩(wěn)定性。在航空航天領域，電子設備對可靠性要求極高，柔性燒結銀膏連接的功率模組能夠在極端環(huán)境下穩(wěn)定工作，為*行器的各種電子系統(tǒng)提供可靠的電力支持 。
（二）推動功率模組技術創(chuàng)新
善仁新材開發(fā)的柔性燒結銀膏如同一場技術革命，為功率模組的技術創(chuàng)新注入了強大的動力，有力地推動了雙面銀燒結技術、新型封裝結構等關鍵技術的發(fā)展，從而提升了功率模組的功率密度和效率。
雙面銀燒結技術是在柔性燒結銀膏基礎上發(fā)展起來的一項重要技術創(chuàng)新。在傳統(tǒng)的功率模組封裝中，芯片通常只在一側與基板進行連接，這種連接方式在一定程度上限制了功率模組的性能提升。而雙面銀燒結技術則通過在芯片的兩側都使用柔性燒結銀膏進行燒結連接，實現(xiàn)了芯片與基板的雙面散熱和電氣連接 。
這種技術創(chuàng)新帶來了諸多優(yōu)勢。從散熱角度來看，雙面散熱大大提高了功率模組的散熱效率。在新能源汽車的電機控制器中，功率模組工作時會產(chǎn)生大量熱量，采用雙面銀燒結技術后，熱量可以從芯片的兩側同時散發(fā)出去，有效降低了芯片的溫度。與傳統(tǒng)單面連接方式相比，雙面銀燒結技術可使芯片的工作溫度降低 10℃以上，這不僅提高了功率模組的可靠性，還能提升其功率密度 。
在電氣連接方面，雙面銀燒結技術增加了電流的傳輸路徑，降低了電阻，從而提高了功率模組的效率。在光伏逆變器中，使用雙面銀燒結技術的功率模組能夠更高效地將直流電轉換為交流電，減少了能量損耗，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率 。
新型封裝結構的發(fā)展也是柔性燒結銀膏推動功率模組技術創(chuàng)新的重要體現(xiàn)。
例如，一些新型封裝結構采用了嵌入式封裝技術，將功率芯片直接嵌入到基板中，然后使用柔性燒結銀膏進行連接和封裝。這種封裝結構不僅減小了功率模組的體積和重量，還提高了其功率密度和可靠性。在智能電網(wǎng)的分布式能源系統(tǒng)中，這種小型化、高性能的功率模組能夠更好地適應復雜的電網(wǎng)環(huán)境，提高能源的轉換和分配效率 。
此外，柔性燒結銀膏還促進了功率模組與其他先進技術的融合，如與3D封裝技術相結合，實現(xiàn)了功率模組在三維空間上的高密度集成，進一步提升了功率模組的性能和功能 。
（三）拓展功率模組應用領域
隨著新能源汽車、5G 通信基站、光伏逆變器等領域的蓬勃發(fā)展，對功率模組的性能和可靠性提出了更高的要求，柔性燒結銀膏的獨特優(yōu)勢使其成為這些領域功率模組的理想選擇，有效拓展了功率模組的應用領域，為相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持 。
在新能源汽車領域，隨著電動汽車的普及和技術升級，對功率模組的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。電動汽車的核心部件，如電機控制器、車載充電機（OBC）和直流 - 直流變換器（DC-DC）等，都離不開高性能的功率模組 。
以電機控制器為例，它是電動汽車動力系統(tǒng)的關鍵部件，負責控制電機的轉速和扭矩，直接影響汽車的動力性能和駕駛體驗。在比亞迪 e3.0 平臺中，采用了納米銀燒結工藝的 SiC 功率模塊，相比傳統(tǒng)的功率模塊，其壽命提升了 5 倍以上，連接層熱阻降低了 95% 。這不僅提高了電機控制器的可靠性和效率，還使得電動汽車的續(xù)航里程得到了顯著提升。在快充技術方面，柔性燒結銀膏的應用也發(fā)揮了重要作用。高導電性和良好熱導性的柔性燒結銀膏能夠有效降低充電過程中的電阻損耗和發(fā)熱問題，提高充電速度，滿足用戶對快速充電的需求 。
5G 通信基站作為 5G 網(wǎng)絡的基礎設施，對功率模組的性能和可靠性有著極高的要求。5G 通信的高速率、低延遲和大容量特點，需要基站具備強大的信號處理和傳輸能力，這就依賴于高性能的功率模組來實現(xiàn) 。
在 5G 基站的射頻前端模塊中，使用柔性燒結銀膏AS9335X1作為連接材料，能夠有效降低信號傳輸過程中的電阻損耗，提高信號的傳輸質(zhì)量和速度。同時，柔性燒結銀膏的高可靠性和良好的散熱性能，確保了基站在長時間、高負荷運行下的穩(wěn)定性。據(jù)統(tǒng)計，采用柔性燒結銀膏連接的 5G 基站，其信號損耗可降低 20% 以上，單機功耗減少 10W 左右，大大提高了 5G 基站的運行效率和覆蓋范圍 。
柔性燒結銀膏在光伏逆變器中的應用，有效解決了傳統(tǒng)連接材料在高溫環(huán)境下的可靠性問題。在陽光電源的 1500V 組串式逆變器中，采用了燒結銀連接技術，使得模塊的壽命從 10 萬小時提升至 15 萬小時，故障率下降了 40% 。這不僅提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，還降低了維護成本，促進了光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 。
四 市場前景與展望
（一）市場前景廣闊
隨著科技的飛速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級的不斷推進，柔性燒結銀膏在功率模組市場展現(xiàn)出了極為廣闊的發(fā)展前景。從市場規(guī)模來看，善仁新材研究院預測：2030 年全球銀燒結膏市場規(guī)模將達到 150億元，年均復合增長率（CAGR）達 13.8% 。其中，中國市場將成為增長的核心驅動力，本土市場規(guī)模占比將從 2025 年的 28% 提升至 2030 年的 35% 以上。這一增長主要受益于新能源汽車、5G 通信基站、光伏逆變器及高功率半導體模塊等應用領域的爆發(fā)式需求 。
在需求結構方面，功率半導體模塊封裝對柔性燒結銀膏的需求占比達 38%，成為其較大的應用領域。尤其是在電動汽車電控系統(tǒng)中，柔性燒結銀膏的應用增速較快，2025 - 2030 年 CAGR 預計達 21.3%。隨著新能源汽車市場的持續(xù)擴張，對高性能、高可靠性功率模組的需求不斷增加，善仁新材的柔性燒結銀膏憑借其卓越的性能，將在這一領域發(fā)揮越來越重要的作用 。
有壓燒結銀膏AS9386（二） 總結與展望
柔性燒結銀膏作為一種具有創(chuàng)新性的材料，為功率模組市場帶來了深刻的變革。它憑借自身獨特的性能優(yōu)勢，有效地解決了功率模組在連接、散熱和可靠性等方面長期存在的難題，成為推動功率模組技術創(chuàng)新的關鍵力量。通過促進雙面銀燒結技術、新型封裝結構等關鍵技術的發(fā)展，柔性燒結銀膏顯著提升了功率模組的功率密度和效率，拓展了功率模組在新能源汽車、5G 通信基站、光伏逆變器等眾多領域的應用，為這些領域的技術進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支持 。
從市場前景來看，柔性燒結銀膏在功率模組市場展現(xiàn)出了極為廣闊的發(fā)展空間。隨著全球科技的不斷進步和產(chǎn)業(yè)升級的持續(xù)推進，新能源汽車、5G 通信、可再生能源等領域對功率模組的需求將持續(xù)增長，這將為柔性燒結銀膏市場帶來巨大的發(fā)展機遇。預計未來幾年，全球柔性燒結銀膏市場規(guī)模將保持高速增長態(tài)勢，中國市場作為增長的核心驅動力，將在全球市場中占據(jù)越來越重要的地位 。
展望未來，隨著技術的不斷進步和市場的不斷成熟，柔性燒結銀膏有望在功率模組市場發(fā)揮更加重要的作用。它將繼續(xù)推動功率模組技術向更高性能、更高可靠性、更小體積的方向發(fā)展，為新能源汽車、5G 通信、可再生能源等領域的發(fā)展注入新的活力。同時，隨著柔性燒結銀膏在其他新興領域的應用不斷拓展，其市場潛力將得到進一步釋放，為整個電子材料行業(yè)的發(fā)展帶來新的機遇 。
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善仁（浙江）新材料科技有限公司
