随着以SiC为代表的第三代半导体快速发展，电力电子器件在新能源汽车、轨道交通等高压高电流场景中加速应用，对功率模块的高功率密度、高可靠性和长寿命提出了更高要求。传统封装技术面临性能瓶颈：芯片正面铝键合线因热机械应力集中易脱落，成为主要失效原因；芯片背面互连中，纳米银烧结技术凭借优异导电导热性能已成为主流方案；而模块与散热器间的大面积焊料层，受限于锡基材料热导率低（不足50W/(m·K)）和连接强度弱，成为散热与可靠性的“双重短板”。
针对上述问题，清连科技推出功率器件封装纳米银/铜全烧结解决方案，通过在芯片正面、背面及系统级封装中全面采用烧结技术，实现高性能、高可靠性互连，显著提升散热能力与器件服役寿命。具体包括：芯片正面采用覆银膜铜片烧结+铜线键合，背面采用纳米银烧结，系统级则应用大面积铜烧结技术，如图1所示。
图1 纳米银/铜烧结技术应用场景
芯片正面覆银膜铜片烧结技术
传统铝线键合存在高温可靠性差、键合损伤风险高、散热不均等问题。清连科技采用覆银膜铜片烧结技术替代引线键合，实现芯片正面高效互连。该方案通过将预制银膜的铜箔直接烧结至芯片表面，并结合铜线键合，避免了铜线对芯片的物理损伤，提升载流能力，降低局部温升，使热量均匀分布，减少热应力影响，器件寿命可提升10倍以上。
清连科技自主研发的覆银膜铜片具备边缘完整无毛刺、烧结组织致密均匀等特点，剪切强度达60MPa以上，热导率＞200W/(m·K)，可在金、银、铜基板上实现高可靠连接，为大功率器件提供稳定封装方案，如图2所示。
图2 覆银膜铜片（芯片正面烧结）
芯片背面纳米银烧结技术
纳米银烧结技术因其优异的导电性与导热性，已成为SiC功率模块封装的主流选择。特斯拉已率先将其应用于多款车型，推动该技术商业化落地。清连科技自主研发的纳米银烧结材料性能对标国际先进产品，在导电性、导热性及剪切强度方面表现优异，适用于金、银、铜基板的高可靠连接。
尤其在裸铜AMB基板上的良好适配性，有效帮助客户省去镀银工序，降低制造成本。公司自主开发的纳米银膜已成功导入国内外主流封装厂量产线，并在北京、苏州建成规模化产线，大幅降低材料应用成本，为后续嵌入式封装和大规模推广奠定基础，如图3所示。
图3 芯片级银膏及银膜
模组与散热器间大面积铜烧结技术
随着功率密度提升，模组与散热器间的导热性能成为制约整体散热效率的关键环节。传统锡基焊料不仅热导率低，且在热冲击下易分层，存在安全隐患。尽管纳米银烧结性能优越，但高昂成本限制其广泛应用。
纳米铜烧结技术具备与银相当的导电导热性能，原材料成本仅为银的十分之一，且与覆铜陶瓷基板和散热器材料匹配度更高，是更具发展潜力的替代方案。采用大面积铜烧结可显著提升散热效率，实测数据显示，在相同工况下，相比锡基焊料封装，芯片结温更低，导热能力提升4–5倍，整体热阻下降9.23%–13.60%，如图4所示。
图4 不同封装材料下功率循环仿真中芯片结温对比
然而，纳米铜烧结面临氧化、高温高压烧结等技术难题。清连科技经过近二十年技术积累，在产业合作推动下突破关键瓶颈，成功将烧结温度降至220℃，辅助压力控制在6MPa以内，解决了工艺适配性问题。该技术已通过多家头部车企与封装厂验证，完成全部可靠性测试，具备量产条件，如图5所示。
图5 大面积互连用纳米铜膏
第三代半导体对封装材料提出更高要求，传统材料难以满足高温、高可靠运行需求。纳米金属烧结技术被视为最具竞争力的高可靠封装方案之一。清连科技针对碳化硅功率器件不同应用场景，构建了覆盖芯片正面、背面及系统级的全烧结解决方案，涵盖覆银膜铜片烧结、纳米银烧结与大面积铜烧结技术，全面提升器件可靠性与散热性能，助力国产SiC功率器件实现降本增效。