近期，日本产业技术综合研究所联合大阪大学接合技术研究所推出铜浆料快速烧结技术，首次在大气环境下实现铜基浆料的高效致密烧结，打破传统铜烧结工艺对惰性保护气氛或真空设备的依赖，为第三代功率半导体封装提供低成本铜代银解决方案，推动铜基封装材料产业化进程。

当前SiC、IGBT等功率半导体封装中，烧结银膏凭借优异的高温可靠性、高导热导电性能成为主流互连方案，但白银价格长期高位运行，大幅推高封装材料成本，行业降本压力持续攀升。铜具备与银相近的导电导热性能，原材料成本仅为银的数十分之一，是最具潜力的银烧结替代方案。然而铜粉化学性质活泼，高温下极易氧化，传统铜烧结工艺必须在惰性气氛或真空环境中进行，不仅设备投入高，且烧结节拍长达30~60分钟，生产效率低，制约了铜基封装材料的规模化应用。

本次技术突破的核心在于浆料体系与烧结机理的协同创新。研究团队在铜浆料中引入特制还原性溶剂体系，在烧结升温过程中，溶剂可原位还原铜粉表面的原生氧化膜，同时析出尺寸10nm以下的活性铜纳米粒子，为铜颗粒间的扩散烧结提供活化位点，从而无需保护气氛即可在大气环境下实现铜颗粒的致密颈部结合。得益于活化后的快速扩散效应，整个烧结过程可在5分钟内完成，相比传统工艺效率提升6倍以上，大幅缩短生产节拍。检测结果显示，烧结后的铜接合层无明显氧化缺陷，力学强度、热导率与电导率均满足功率器件的封装要求，可靠性匹配车规级工况标准。

相较于现有主流方案，该技术的成本优势显著。相比银烧结工艺，铜基原材料成本大幅下降；相比传统真空铜烧结工艺，省去了真空设备与气氛保护系统的投入，同时生产效率大幅提升，综合工艺成本显著降低。目前技术已完成实验室级验证，主要瞄准车载SiC功率模块、AI数据中心大功率器件、光伏逆变器等核心应用场景，可直接替代高端烧结银膏，为功率封装产业降本增效提供新路径。

随着新能源汽车与算力产业快速扩容，功率半导体市场持续高速增长，封装材料降本需求迫切。本次大气快速铜烧结技术的突破，扫清了铜基封装材料量产的核心工艺障碍，有望加速铜代银路线的产业化落地。同时该技术路线也为国内金属浆料与封装工艺领域的研发提供参考，推动国内功率半导体封装材料向低成本、自主可控方向发展。

参考来源：大阪大学产业科学研究所官网 & 高端金属粉体大会

崇材电子( www.mogreat.com ) 整理发布