En teknologi til trykløs sintringssammenføjning til næste generations krafthalvledere

Sølv mikron-partikel sintringsteknologi udviklet af professor SUGANUMA Katsuaki ved Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka Universitet, er lovende for næste generations halvledere, GaN. Ved at forbedre sølvpastaen, han har udviklet trykløs matricebinding ved lav temperatur, som kan bruges til alle typer elektroder, inklusive Cu og Au, samt sølvbelægning. Disse præstationer har muliggjort lave omkostninger, pålidelig varmebestandig monteringsteknologi til matricefastgørelse og til trykte ledninger uden at ændre en konventionel billig elektrodestruktur.

Sølv mikron-partikel sintringssammenføjningsteknologi udviklet af Prof. Suganuma har muliggjort lavtemperatur- og trykløs formbinding i et omgivende miljø til en lav pris. Fordi denne teknologi viste høj pålidelighed ved høje temperaturer over 250°C, dets brug spreder sig over hele verden som en næste generations hovedkrafthalvleder-matricebindingsteknologi. Selvom hans gruppe præciserede bindingsmekanismen på nanoniveau sidste år, materialet af elektroder var begrænset til sølv (Ag), fordi nøglen til den teknologi var baseret på interaktioner mellem Ag og oxygen (O).

Nikkel/guld (Ni/Au) eller kobber (Cu) bruges ofte til elektroder til silicium (Si), siliciumcarbid (SiC) og galliumnitrid (GaN) halvledere samt direkte bundet kobber (DBC) substrater. Dermed, binding til Ni/Au- eller Cu-elektroder er meget efterspurgt i halvlederindustrien, og filmbindingen vil udvide omfanget af dens anvendelse betydeligt.

For at løse disse elektrode-relaterede udfordringer, i fælles forskning med Daicel Corporation, denne gruppe har udviklet et opløsningsmiddel til at fremme grænsefladeaktivering af Ag, opnåelse af trykløs sintringsteknologi til at forbinde forskellige elektroder selv ved 200°C, lavere end ved konventionel teknologi. Med denne nye type opløsningsmiddel (pasta), en lav elektrisk resistivitet på 4×10-6Ωcm, omkring to gange af Ag, blev opnået, som kun kan fås med Osakas-sølvpasta.

I konventionelle krafthalvlederfremstillingsprocesser, film (eller ark) bruges ofte i stedet for pasta som et matricefastgørelsesmateriale. Denne gruppe udviklede teknologi til at aktivere overfladen af ​​en Ag-film ved at slibe den. Indførelsen af ​​denne forarbejdning dannede rigelige bakker på overfladen af ​​Ag-filmen ved temperaturer fra 200 til 250°C, demonstrerer, at dette ville føre til udviklingen af ​​ny filmbindingsteknologi. (Figur 1)

Denne gruppes forskningsresultater vil ikke kun muliggøre højtydende formbinding af næste generations halvledere som SiC og GaN, men også ledninger i henhold til overfladeruheden af ​​en matrice med lavere støj, ved ingen belastning og lave temperaturer proces. Dette vil opnå reduktion af energitab under strømkonvertering, som er karakteristisk for SiC og GaN effekthalvledere. Dette reducerer også strømomformere, i høj grad bidrager til energibesparelser og reduktion af CO2-gas over hele verden.