Development of low-temperature low-pressure large-area bonding technology by high heat-resistant and high-heat dissipation Ag solid porous materials

高耐热高散热Ag固体多孔材料低温低压大面积键合技术开发

• 批准号: 22K04243
• 负责人: 陳 伝とう
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04243/
• 关键词: Ag シート接合; 短時間焼結; 高放熱; 信頼性評価; パワーモジュール構造; 低温低圧接合技術; Ag粒子圧粉材; 大面積接合; 高放熱モジュール; 多素子実装

本研究開発では次世代パワー半導体の超低損失素子の特長を活かした小型・低消費電力の電力変換器を広い範囲で実用化するための基盤実装技術として、有機溶剤を一切使用せずに、短時間でミクロンサイズの粒子を加圧することにより高放熱のマイクロポーラス圧粉材を開発し、新規低温低加圧下で圧粉材接合の要素技術を確立した。Ag粒子の圧粉材の作製プロセスが検討され、わずか60秒程度の粒子の加圧、加熱により300 W/mKに近い高放熱Agポーラスシートを実現している。また、Agの圧粉材研磨層接合界面は広い面積でもほぼ隙間のない接合を確認している。300℃、4MPa, 60秒短時間での加熱加圧条件でSiC/Cu基板との接合構造は50MPa以上のせん断強度が得られた。EBSD表面解析の結果により、表面研磨する際に銀表面に薄いナノ層とナノ結晶構造が形成され、短時間で界面拡散することができ、界面接合が可能となると考えられる。本研究の圧粉材の低温低圧焼結技術では接合材料開発の低コスト化・短周期化と製造プロセスの簡単化が実現可能と期待される。

在这项研究和开发中，我们通过在短时间内按微米大小的颗粒而无需使用任何有机溶剂作为基础安装技术来实践使用小型低功率转换器，从而利用超低功率元素的下一代电源元件的超低元素来使下一代元素的高温和低温降低粉底混合量，从而，我们开发了一种微孔粉末紧凑型材料，而无需使用任何有机溶剂作为基础安装技术。已经研究了制造Ag颗粒粉末压实的过程，通过按下和加热颗粒仅60秒钟，可以实现高热量耗散Ag多孔板（接近300 W/MK）。此外，AG粉末压实材料磨料层的粘结界面即使是大面积，也几乎没有间隙。在300°C的加热和加压条件下，在4MPA下，持续60秒，与SIC/CU基板的键合结构中获得了超过50MPa的剪切强度。基于EBSD表面分析的结果，据信薄的纳米层和纳米晶体结构将在表面抛光时在银表面形成，从而使界面扩散在短时间内进行，从而允许界面粘合。预计在这项研究中，用于粉末压实材料的低温，低压烧结技术将降低成本并缩短联合材料开发时期，并简化制造过程。

项目成果

Novel Al /AlN bonding by micro-sized Ag particles sinter joining in low temperature low pressure air conditions

在低温低压空气条件下通过微米级银颗粒烧结连接实现新型 Al/AlN 接合

• 发表时间: 2023
• 作者: Chuantong Chen ;Yang Liu;Minoru Ueshima;Katsuaki Suganuma
• 通讯作者: Katsuaki Suganuma