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新材料技术

本项目研究过程中紧贴当前第三代功率器件领域实际工程需求这一应用背景，聚焦碳纳米管（CNT）增强烧结纳米银焊层材料的高温力学性能研究这一前沿科学问题，通过对CNT增强烧结纳米银焊层的高温疲劳和断裂力学性能的理论与实验研究，探索到了通过添加特定含量的碳纳米管提高烧结银机械性能的最优化方法。其基本原理是利用CNT加入界面相进而增强整体烧结银层的剪切抗力和剪切断裂韧度。实验研究结果表明，本项目所提出的方法相对于传统烧结银焊料而言其关键剪切断裂韧性指标提高了一倍以上，能够显著提高烧结银焊层的互连可靠性。此外，研究过程中本课题组还提出了智能可控温的第三代功率半导体功率循环实验装置，该实验装置能够满足未来第三代功率半导体领域功率循环实验要求，具有进一步转化的潜力。

本项目所发展出的CNT增强烧结银制造工艺技术和高温智能功率循环实验装置具有经济适用、低碳环保等特点，满足未来“双碳”目标下的高温功率器件的互连技术需求，同时技术途径相对简便易控，具备在不改变现有工艺技术体系的前提下进行性能增强的技术优势，有利于大规模产业化应用。本项目所研究得到的相关研究结果和技术成果可以在未来推广应用到风力发电、智能电网、 高速铁路、新能源以及混合动力汽车等领域的强电运行、弱电控制以及实现功率转换功能的关键功率半导体器件产品中。

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