新型大功率半导体热界面材料纳米银纸

1、 获奖情况

8月29日，2023年湖南省颠覆性技术创新大赛决赛在湘潭市举行，本次大赛以“创新创业，圆梦湖南”为主题，面向全省各高校、企业、研究机构等征集颠覆性技术创新项目184项。经专家评审，25个项目入围最终决赛，以公开路演方式进行决赛评选，入围项目涉及集成电路、人工智能、未来网络与通信、先进材料、生物技术等领域，最终国防科技大学某团队申报的新型大功率半导体热界面材料纳米银纸项目以并列第一名的成绩获得本次比赛“十强项目奖”。

2、 背景介绍

大功率半导体器件的小型化、集成化、高性能化使其体积更小、重量更轻、信息处理时间更短，其发热密度越来越高，散热问题已成为器件技术发展的瓶颈，解决散热问题的关键是开展高导热高性能热界面材料的研究。

3、 项目介绍

该项目针对大功率半导体器件散热的迫切需求，受到湿法造纸技术的启发，将一维的银纳米线制备成二维的纳米银纸。作为新型高端热界面材料，纳米银纸具有纯度高、尺寸可控、力学性能优异可机械裁剪、熔点低等特性，因此作为热界面材料具有使用简单和低温焊合（≤280℃）的工艺特点，互连后具有服役温度高（≤800℃）、导热快（≥260W/mK）和界面结合强度高（约100MPa）等性能特点，其中热导率比传统锡银焊料提高了2倍多，对比国外新型界面材料纳米银膏提高了40%。纳米银纸在以大功率的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、电磁波、光电等器件为典型应用的高科技技术领域和以有源相控雷达、高能固体激光器等为典型应用的国防技术领域具有重要的应用前景。

图1、纳米银纸的宏观形貌

图2、纳米银纸的微观形貌

图3、纳米银纸的可裁剪动图

图4、纳米银纸低温热压烧结后的微观形貌

图5、纳米银纸低温热压烧结工艺与热导率的关系