無壓納米燒結(jié)銀：AI時代FC-BGA的關(guān)鍵材料

無壓納米燒結(jié)銀作為AI時代FC-BGA倒裝芯片球柵格陣列封裝的關(guān)鍵材料，其核心價值在于解決了傳統(tǒng)封裝材料焊錫、有壓燒結(jié)銀在熱管理、互連可靠性、工藝兼容性等方面的瓶頸，支撐了AI芯片如GPU、CPU、ASIC向高密度、高速度、低功耗方向的升級。

一 FC-BGA封裝的技術(shù)需求：高I/O密度與大功率散熱的雙重挑戰(zhàn)

FC-BGA是AI芯片的主流封裝形式，其核心要求是高I/O密度、低信號損耗、高散熱效率。隨著AI芯片尺寸不斷增大，如10mm×10mm-30mm*30mm的大尺寸SiC/IGBT芯片，傳統(tǒng)有壓燒結(jié)技術(shù)易使芯片內(nèi)部應(yīng)力集中甚至開裂，而焊錫的熱導(dǎo)率無法滿足500W/cm2以上高功率密度的散熱需求。無壓納米燒結(jié)銀通過低溫?zé)o壓工藝與高導(dǎo)熱性能，完美解決了這兩個痛點(diǎn)。

二 無壓納米燒結(jié)銀在FC-BGA中的核心作用

1大尺寸芯片的高可靠互連：無壓工藝的突破

傳統(tǒng)有壓燒結(jié)需施加>10MPa高壓，易導(dǎo)致大尺寸芯片內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響可靠性。無壓納米燒結(jié)銀通過納米銀顆粒的高表面能，在150-200℃低溫、無壓或者或≤3MPa輔助壓力的條件下，實(shí)現(xiàn)顆粒間的強(qiáng)結(jié)合，形成孔隙率≤5%的致密銀層。

例如，善仁新材料的AS9335無壓燒結(jié)銀，通過優(yōu)化銀粉形貌與配方設(shè)計(jì)，在200℃下實(shí)現(xiàn)了10mm×10mm芯片的互連，剪切強(qiáng)度達(dá)49.4MPa，孔隙率≤5%；AS9378X1無壓燒結(jié)銀膏，實(shí)現(xiàn)了在裸銅框架上的可靠連接，滿足50mm*50mm大尺寸芯片的溫度循環(huán)可靠性要求。

2 高效熱管理：解決AI芯片高功率密度的散熱瓶頸

AI芯片如GPU、AI加速器的功率密度可達(dá)500W/cm2以上，傳統(tǒng)焊料的熱導(dǎo)率約50W/m·K，無法滿足散熱需求。無壓納米燒結(jié)銀的熱導(dǎo)率≥200W/m·K，是傳統(tǒng)焊料的4-5倍，能有效將芯片熱量傳導(dǎo)至DBC、AM封裝基板：

善仁新材料的AS9331無壓燒結(jié)銀，導(dǎo)熱系數(shù)≥130W/m·K，能將SiC功率模塊的結(jié)溫降低15-20℃，提升器件壽命20%以上。

AS9376無壓燒結(jié)銀，導(dǎo)熱率達(dá)266W/m.K，剪切強(qiáng)度高于50MPa，滿足AI服務(wù)器中GPU的高散熱需求。

3工藝兼容性：適配現(xiàn)有產(chǎn)線，降低轉(zhuǎn)換成本

無壓納米燒結(jié)銀的低溫?zé)o壓工藝，無需額外購買昂貴的高壓設(shè)備，可與現(xiàn)有芯片粘接設(shè)備兼容。例如，某光模塊廠商采用無壓燒結(jié)銀AS9335封裝硅光芯片后，1.6T光模塊的工作溫度從85℃降至55℃，誤碼率BER改善至10?1?以下，同時降低了工藝轉(zhuǎn)換成本。

三 無壓納米燒結(jié)銀的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

1 國產(chǎn)化突破：中國企業(yè)占據(jù)技術(shù)高地

長期以來，燒結(jié)銀市場被日本京瓷、美國Alpha等國際巨頭壟斷。2023年，善仁新材推出150℃無壓燒結(jié)銀AS9335，成本降低30%；2024年推出130℃無壓燒結(jié)銀AS9338通過頭部企業(yè)驗(yàn)證。全行業(yè)燒結(jié)銀國產(chǎn)化率從2023年的5%提升至2025年的45%。

2 AI芯片廠商的應(yīng)用案例

某頭部GPU：采用無壓納米燒結(jié)銀AS9376實(shí)現(xiàn)3D堆疊封裝，熱阻降至0.06℃/W，算力密度突破60TOPS/mm3。

某頭部GPU：采用無壓燒結(jié)銀封裝，結(jié)溫降低25-33℃，提升算力保持率10%以上。

四 未來趨勢與挑戰(zhàn)

1 趨勢：更低溫、更可靠、更智能

低溫化：開發(fā)130℃以下的無壓燒結(jié)銀，兼容塑料基板等柔性材料。

智能化：通過AI優(yōu)化燒結(jié)工藝，提升工藝一致性。

2 挑戰(zhàn)：降低成本與提升工藝一致性

成本問題：銀的價格較高（約25元/克），需通過銀包銅、低溫?zé)o壓燒結(jié)等技術(shù)降低銀用量。

工藝一致性：大尺寸芯片如30mm×30mm的燒結(jié)需更精準(zhǔn)的工藝控制，以確保批量生產(chǎn)的高良率。

結(jié)論：無壓納米燒結(jié)銀作為AI時代FC-BGA的關(guān)鍵材料，其低溫?zé)o壓工藝、高導(dǎo)熱性能、高可靠互連等優(yōu)勢，使其成為推動AI芯片向高密度、高速度、低功耗發(fā)展的核心動力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，無壓納米燒結(jié)銀的應(yīng)用場景將進(jìn)一步拓展，為AI時代的算力提升奠定基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇