SolidCu™固态铜焊片
为响应政府政策和全球减碳行动,全球范围内对绿色能源技术的研发投入了巨额资金。从交通系统电气化到光伏能源推广,新能源技术市场在未来将持续扩大。预计到2035年,电动汽车将在全球消费市场超越传统燃油车,占据超过50%的市场份额。这种快速增长使得相关电子技术性能提升成为迫切需求和重大挑战。
为满足工业需求,大功率器件必须向更高功能性、更高集成度和更高可靠性方向发展。根据1960年代提出的摩尔定律,集成电路单位面积元器件数量约每18个月翻一倍。但随着光刻技术逼近物理极限,集成电路微缩面临巨大挑战。过去十年,研究重点转向通过提升单体器件性能来增强等效器件密度。从第一代硅单晶材料,到第二代砷化镓、第三代碳化硅和氮化镓半导体,这些宽禁带材料凭借更高击穿电压和更低导通电阻,成为提升芯片性能的先进替代方案。
长期以来,全球产学研界主要聚焦SiC芯片材料与设计,却忽视了先进封装材料研究,导致SiC芯片性能无法充分发挥。具体而言,SiC模块封装所用焊料性能不足,造成更大的传导损耗和开关损耗。随着设备对降低功耗、增强散热和提高可靠性的需求增长,熔点150-250℃的传统锡基焊料已无法满足高功率SiC器件要求。自1990年代以来,焊料研发始终局限于锡基合金体系的有限改进。
近年来,纳米银烧结材料作为过渡方案登上舞台。但其不仅成本高昂,还存在内部孔隙过多、键合界面过早开裂等严重问题。在长期极限工况下,银电迁移会加剧界面空洞,导致器件提前失效。因此,行业亟需新一代封装焊料来满足SiC功率器件的高温工作、长期可靠性和优异热电性能需求。
针对第三代半导体功率器件的这一封装材料痛点,本项目基于香港大学材料科学领域的突破性成果,成功开发低成本固态铜烧结技术。该技术采用铜基材料,结合物理冶金与纳米技术,通过创新的"腐蚀-氧化-还原"工艺及预处理工序,制备出具有高表面扩散系数的固态铜焊料。
本技术将提供SiC晶圆级、器件级和模块级三级焊接解决方案。其焊点孔隙率极低(<1%),可显著提升导热性、降低界面电阻,避免银烧结的电迁移问题,并将器件工作温度提升至250℃以上,突破高功率封装材料的长期瓶颈。
这项技术主要应用于新能源汽车、电动飞机、高铁、风电、光伏和军工等领域,拥有自主知识产权壁垒,处于全球领先地位,将重新定义高功率封装标准。





