社会随笔碎片
2026-08-12 20:50来自 科学看点

铜代银技术除了光伏,还能应用在哪些领域?

  上海团队近期研制出名为“蒙烯铜粉”的新型铜基导电材料,通过在铜粉表面披覆石墨烯“铠甲”攻克了铜易氧化腐蚀的行业难题,这项技术不仅大幅降低光伏电池的导电浆料成本,更能在电子封装、功率半导体、储能电池等多个领域替代昂贵的银,开启“铜代银”的产业化新路径。

  一、核心技术突破:石墨烯“铠甲”为铜粉穿上防护衣

  技术原理:中国科学院上海微系统与信息技术研究所于庆凯研究员团队采用“双振动辅助”高温重熔化学气相沉积(CVD)技术,在微米级铜粉表面完整包覆高质量石墨烯层,制得新型“蒙烯铜粉”。石墨烯作为包覆层,既保留了铜优异的导电和导热性能,又大幅提升了其抗氧化和抗酸蚀能力。

  关键创新:团队利用纳米镍颗粒作为辅助烧结材料,在保证石墨烯包覆层完整性的前提下,实现了铜颗粒之间在400℃低温下的有效导电互连,成功解决了石墨烯钝化层会抑制烧结互连的行业难题。

  性能优势:测试显示,蒙烯铜粉的起始氧化温度比纯铜粉高出25.9%,其抗氧化性能与商用银包铜粉相当,抗酸蚀性能则显著优于后者。铜的导电性与银相近,但价格仅为银的约1%,成本优势极为突出。

  二、电子封装领域:从MLCC到先进封装的全方位替代

  MLCC端电极与LTCC互连:在微电子封装领域,微米级铜粉已成为MLCC(片式多层陶瓷电容器)端电极、LTCC(低温共烧陶瓷)封装互连的核心导电相。“蒙烯铜粉”的抗氧化性能使其在高温烧结过程中不易失效,可替代传统银浆,大幅降低器件的制造成本,同时提升电子产品的长期耐用性和寿命。

  半导体封装引线框架:在半导体封装中,铜基镀银引线框架是主要材料之一,但其铜面和镀银区易受空气影响发生化学腐蚀,导致焊线脱落和封装分层。“蒙烯铜粉”技术有望直接用于引线框架的保护层或导电涂层,从根本上解决铜面氧化和银迁移引发的老化问题。

  

  三、功率半导体与新能源:从电驱到储能的全场景渗透

  功率半导体封装:芯异质联科技依托哈尔滨理工大学研发的自还原型铜烧结浆料,突破了铜颗粒易氧化和烧结致密度低这一行业瓶颈,推动功率半导体封装迈入“铜代银”新阶段。其产品已在新能源汽车电驱系统、光伏逆变器、AI数据中心电源等领域实现批量测试,首批产品通过数千级循环可靠性验证。

  水系储能电池:通过原创配位络合工艺制备的氧化铜离子粉末,能以分子级均匀状态参与可逆氧化还原反应,成为水系储能体系的核心活性材料,从根本上解决了传统铜粉易氧化失效、银粉成本高昂的问题。