在新能源汽車、儲能和軌道交通等行業(yè)快速發(fā)展的當(dāng)下，碳化硅（SiC）功率器件憑借其耐高溫、高頻率和低損耗等優(yōu)勢，正逐漸取代傳統(tǒng)硅基器件，成為新一代半導(dǎo)體技術(shù)的核心。然而，很多人可能并未意識到，SiC器件能否充分發(fā)揮性能，很大程度上取決于封裝過程中“芯片與金屬化陶瓷基板”的連接技術(shù)——正如建造高樓，地基的牢固程度直接影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與壽命,下面深圳金瑞欣小編來跟大家講解一下：

目前，釬焊和燒結(jié)是業(yè)內(nèi)最主流的兩種連接工藝。它們雖然目標(biāo)一致，即在芯片與基板間形成穩(wěn)定連接，但實(shí)現(xiàn)路徑和實(shí)際效果卻有天壤之別，甚至直接決定了功率模塊的可靠性與服役年限。

要理解二者的區(qū)別，首先需從連接機(jī)理入手。釬焊的本質(zhì)可類比為“用熔化后的金屬膠進(jìn)行粘接”。該工藝采用熔點(diǎn)低于芯片和基板的釬料合金，如常見的 Sn-Ag-Cu 或 Ag-Cu 合金。加工時加熱至釬料熔點(diǎn)以上，使其熔化并借助毛細(xì)作用填充間隙，冷卻凝固后形成連接。該過程中，芯片與基板保持固態(tài)，僅釬料發(fā)生液固相變，原理類似傳統(tǒng)焊錫。

燒結(jié)則截然不同，更像“將微細(xì)沙粒壓合成堅固的磚塊”。它使用的并非預(yù)制合金，而是納米尺度的銀粉或銅粉等金屬粉末。在較低溫度（200–400℃）和一定壓力（1–50 MPa）下，金屬顆粒通過表面擴(kuò)散與晶界擴(kuò)散逐漸結(jié)合，形成高密度、接近體材料性能的連接層。該過程幾乎無液相出現(xiàn)，可理解為金屬顆粒“自主生長”為致密整體。

連接機(jī)制的根本差異，導(dǎo)致二者工藝參數(shù)顯著不同。釬焊溫度隨釬料種類變化較大，范圍通常在 200–800℃；燒結(jié)則集中于中低溫區(qū)間（200–400℃），更匹配 SiC 耐高溫特性，同時避免熱損傷。

壓力要求差異更為突出：釬焊一般無需額外加壓，依賴液態(tài)釬料自行填縫；而燒結(jié)必須施加壓力，以壓縮顆粒間隙、促進(jìn)擴(kuò)散與致密化，否則易產(chǎn)生孔洞，影響連接質(zhì)量。

材料方面，釬焊使用成分確定的合金釬料，常添加 Sn、In、Zn 等降熔元素；燒結(jié)則采用高純金屬粉或含有機(jī)載體的漿料（燒結(jié)中有機(jī)物揮發(fā)），以純金屬銀、銅為主。兩者均需在惰性或還原氣氛中進(jìn)行，但燒結(jié)因粉末活性高、易氧化，對氣氛純度要求更為苛刻。

這些工藝差異最終體現(xiàn)為連接層性能的巨大鴻溝，而性能恰是決定 SiC 器件表現(xiàn)的關(guān)鍵。

熱導(dǎo)率：釬焊層熱導(dǎo)率受釬料制約，Sn 基釬料通常為 50–80 W/(m·K)，Ag-Cu 系可達(dá) 200–250 W/(m·K)；燒結(jié)銀或銅層則接近塊體金屬，分別可達(dá) 250–300 與 300–350 W/(m·K)，更有利于高功率密度下的散熱，降低結(jié)溫，延長壽命。

耐高溫性：釬焊層工作溫度不能超過釬料熔點(diǎn)，Sn 基釬料耐溫不足 200℃，Ag-Cu 系也低于 780℃；燒結(jié)銀層可耐 961℃（銀熔點(diǎn)），銅層可達(dá) 1085℃，長期工作于 300–500℃ 仍穩(wěn)定可靠，與 SiC 器件的高溫運(yùn)行需求高度契合。

熱循環(huán)壽命：釬焊連接因熱膨脹系數(shù)與芯片、基板差異大，在溫度循環(huán)中易積累應(yīng)力引發(fā)開裂，通常耐受僅 1000–3000 次循環(huán)；燒結(jié)連接層熱膨脹系數(shù)匹配度更優(yōu)，且具備一定塑性，可緩沖熱應(yīng)力，壽命一般超過 5000 次，甚至達(dá)萬次以上，尤其適合新能源、儲能等溫度波動劇烈的應(yīng)用場景。

除了性能，成本亦是工藝選擇中的重要考量。釬焊技術(shù)成熟，釬料與設(shè)備成本較低，工藝周期短（保溫 5–30 分鐘），生產(chǎn)效率高，適用于對成本敏感的中低功率領(lǐng)域，如小型光伏逆變器、工業(yè)變頻設(shè)備等。

燒結(jié)目前成本較高：納米金屬粉價格昂貴（銀粉受銀價影響顯著），銅粉需防氧化處理，設(shè)備投資可達(dá)釬焊的 3–5 倍，加之工藝時間長、需緩慢升溫和保溫，產(chǎn)能較低，因此多用于高端市場，如電動汽車電驅(qū)、大型儲能變流器及軌道牽引系統(tǒng)。

值得關(guān)注的是，隨著納米銅燒結(jié)等技術(shù)的進(jìn)步，燒結(jié)工藝成本正逐步下降，未來有望成為高功率 SiC 器件封裝的主流選項(xiàng)。而釬焊憑借其經(jīng)濟(jì)性與成熟度，仍將在中低功率領(lǐng)域保持重要地位。

綜上，釬焊與燒結(jié)并無絕對的優(yōu)劣之分，只有是否契合應(yīng)用需求之別。在實(shí)際選擇時，需綜合考慮具體功率等級、可靠性要求、工作環(huán)境與成本預(yù)算?？梢源_定的是，隨著 SiC 技術(shù)不斷向高功率、高溫、長壽命方向演進(jìn)，性能卓越的燒結(jié)工藝將迎來更廣闊的應(yīng)用空間。兩者在未來將協(xié)同并進(jìn)，共同推動 SiC 功率器件封裝技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

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