低温无压烧结银的前世今生：从发明到未来趋势
低温无压烧结银（Low-Temperature Pressureless Sintered Silver, LT-PSS）作为第三代半导体封装与高端电子互连的核心材料，其发展历程贯穿了基础研究-技术突破-产业化应用的完整链条，未来将向更低温、更可靠、更智能的方向演进。以下从起源与奠基、技术突破与产业化、当前格局与挑战、未来趋势四大维度，系统梳理其前世今生。
一、前世：起源与奠基（20世纪80年代-2010年）
低温无压烧结银的技术源头可追溯至20世纪80年代末的低温烧结技术研究。1980年代末，德国科学家Scheuermann等率先提出低温烧结技术（Low Temperature Joining Technique, LTJT），通过将微米级银颗粒在300℃以下烧结，实现功率半导体器件与基板的互连。这一技术突破了传统焊料高温熔化、低温失效的局限，奠定了烧结银的核心原理——原子扩散机制：银颗粒表面原子因高表面能驱动，在低温下通过晶界扩散形成连续导电/导热网络。
1990年代至2010年，烧结银技术处于实验室研究阶段，主要解决纳米银颗粒的可控制备与低温烧结工艺优化问题。期间，日本京瓷率先实现亚微米银粉的量产，美国Alpha则聚焦烧结工艺的设备研发。但由于纳米银粉成本高、工艺窗口窄，烧结银尚未实现大规模产业化，仅应用于航空航天等高端领域。
展开剩余74%二、今生：技术突破与产业化（2010年-2025年）
2010年以来，随着第三代半导体SiC/GaN与新能源汽车的快速发展，烧结银的高导热、高可靠、低温工艺特性成为解决散热问题的关键，推动其进入产业化爆发期。这一阶段的核心突破包括：
1. 低温无压工艺的突破（2015年-2020年）
传统烧结银需250℃以上高温+ 10-40MPa的高压，易导致芯片热损伤。2015年，国内企业善仁新材SHAREX率先推出200℃无压烧结银AS9376，通过纳米银颗粒表面改性降低表面能，实现低温无压烧结。该产品无需加压设备，可在普通烘箱中完成，生产效率提升100倍：从30件/小时到3000件/小时，且剪切强度达50MPa（2*2MM），远超传统焊料的15MPa，彻底解决了高压损伤芯片的痛点。
2020年，善仁新材进一步将烧结温度降至150℃，型号为AS9335，采用自制纳米银体系，导热系数达150W/m.K，且孔隙率＜5%。这一突破使烧结银兼容柔性电子如折叠屏手机与热敏元件如5G射频模块，应用场景大幅扩展。
2. 产业化应用加速（2020年-2025年）
随着低温无压工艺的成熟，烧结银逐步从实验室走向生产线，核心应用场景包括：
新能源汽车：特斯拉Model Y、比亚迪e3.0平台采用烧结银连接SiC功率模块，结温从150℃提升至200℃以上，系统效率提升8%-12%；小鹏G9的800V高压平台通过烧结银解决热失控问题，支持兆瓦级快充（1000kW）。
第三代半导体封装：英飞凌、意法半导体的SiC MOSFET模块均采用烧结银作为芯片互连材料，寿命从10万小时延长至15万小时（热循环2000次后剪切强度保持率＞90%）。
5G与AI芯片：华为昇腾910B、英伟达H100等AI芯片采用烧结银实现3D堆叠封装，热阻降至0.12℃/W，算力密度突破60TOPS/mm³。
3. 国产化替代与标准建立（2023年-2025年）
长期以来，烧结银市场被日本京瓷、美国Alpha等国际巨头垄断。2023年，善仁新材推出150℃无压烧结银AS9335，成本降低30%；2024年推出130℃无压烧结银AS9338通过头部企业验证。在善仁新材的带领下全行业烧结银国产化率从2023年的5%提升至2025年的40%。
2024年，国内首个以善仁新材联合9家客户起草的《低温无压烧结银企业标准3.0版本》标准发布，明确了烧结峰值温度≤200℃、无需外部压力、孔隙率＜5%等核心指标，统一了测试方法，推动产业从无序竞争转向规范发展。
三、未来趋势：智能化、太空级与低成本化（2026年-2030年）
低温无压烧结银的未来发展将围绕更低温、更可靠、更智能展开，核心趋势包括：
1. 智能化封装：与MEMS传感器结合
未来，烧结银将与MEMS温度传感器集成，实现实时热管理。例如，特斯拉Dojo超算芯片采用“烧结银+MEMS传感器”，实时监测芯片温度并调整散热策略（如启动液冷系统），提升系统效率10%-15%。
2. 太空级应用：极端环境适配
烧结银的高可靠性使其有望应用于太空探索如卫星、月球探测器。中国空间站的核电池连接采用烧结银，耐受宇宙射线与极端温度，寿命达10年以上。
3. 低成本化：银包铜复合材料普及
为应对银价波动，银包铜复合浆料将成为主流。例如，善仁新材的AS9520已通过IPC/JEDEC标准测试，应用于钙钛矿组件，成本降低30%，且导热保持率达90%以上。
结论：低温无压烧结银的发展历程，是材料科学、半导体技术与产业需求协同演进的结果。从1980年代的实验室研究，到2025年的产业化爆发，其核心价值在于解决了传统焊料高温损伤、热导率低、可靠性差的痛点，成为第三代半导体、新能源汽车、AI芯片等领域的“卡脖子”材料。未来，随着智能化封装、太空级应用的推进，低温无压烧结银将进一步渗透至柔性电子、量子计算、生物医疗等新兴领域，成为推动电子产业向更高能效、更可持续方向发展的关键材料。
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