Silvermikron-partikelsintringsteknologi utvecklad av professor SUGANUMA Katsuaki vid Institutet för vetenskaplig och industriell forskning, Osaka University, är lovande för nästa generations krafthalvledare, GaN. Genom att förbättra silverpasta, han har utvecklat trycklös formbindning vid låg temperatur, som kan användas för alla typer av elektroder, inklusive Cu och Au, samt silverbeläggning. Dessa prestationer har möjliggjort låga kostnader, pålitlig värmebeständig monteringsteknik för att fästa matriser och för tryckta ledningar utan att ändra en konventionell billig elektrodstruktur.

Silvermikron-partikelsintringsteknik som utvecklats av Prof. Suganuma har möjliggjort lågtemperatur- och trycklös formbindning i en omgivande miljö till en låg kostnad. Eftersom denna teknik visade hög tillförlitlighet vid höga temperaturer över 250°C, dess användning sprider sig över hela världen som en nästa generations bindningsteknologi för huvudkrafthalvledare. Även om hans grupp förtydligade bindningsmekanismen på nanonivå förra året, materialet i elektroderna var begränsat till silver (Ag), eftersom nyckeln till den tekniken baserades på interaktioner mellan Ag och syre (O).

Nickel/guld (Ni/Au) eller koppar (Cu) används ofta för elektroder för kisel (Si), kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN) halvledare samt direkt bunden koppar (DBC) substrat. Således, bindning till Ni/Au- eller Cu-elektroder är mycket efterfrågad inom halvledarindustrin, och filmbindningen kommer att utöka tillämpningsområdet avsevärt.

För att lösa dessa elektrodrelaterade utmaningar, i gemensam forskning med Daicel Corporation, denna grupp har utvecklat ett lösningsmedel för att främja gränssnittsaktivering av Ag, uppnå trycklös sintringsteknik för att sammanfoga olika elektroder även vid 200°C, lägre än för konventionell teknik. Med denna nya typ av lösningsmedel (pasta), en låg elektrisk resistivitet på 4×10-6Ωcm, ungefär två gånger så mycket som Ag, uppnåddes, som endast kan fås med Osakas-silverpasta.

I konventionella processer för tillverkning av krafthalvledare, filmer (eller ark) används ofta istället för pasta som ett stansmaterial. Denna grupp utvecklade teknologi för att aktivera ytan på en Ag-film genom att slipa den. Införandet av denna bearbetning bildade rikliga kullar på ytan av Ag-filmen vid temperaturer från 200 till 250°C, som visar att detta skulle leda till utvecklingen av ny filmbindningsteknik. (Figur 1)

Denna grupps forskningsresultat kommer inte bara att möjliggöra högpresterande formbindning av nästa generations krafthalvledare som SiC och GaN, men också ledningar enligt ytjämnheten hos en form med lägre ljud, utan belastning och låga temperaturer. Detta kommer att uppnå en minskning av energiförlusten under kraftomvandling, vilket är karakteristiskt för SiC- och GaN-krafthalvledare. Detta minskar också effektomvandlare, i hög grad bidrar till energibesparing och minskning av CO2-gas över hela världen.