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日本三菱综合材料开发出第三代半导体功率模块用烧结性接合材料

2017-01-16 285浏览 标签: 日本烧结性接合材料

2017111日,日本三菱综合材料株式会社(以下简称三菱综合材料)宣布开发出一种以使用低温分解的有机分子涂覆的银颗粒(以下简称新涂覆银颗粒)为主要成分的烧结性接合材料(以下简称新产品,见1),开始样品试销。

 

图: 三菱综合材料开发的烧结性接合材料

 

新产品有望应用于混合动力汽车高输出马达电源控制逆变器等第三代功率模块中。在高输出马达电源控制用逆变模块迅速普及的背景下,可在200℃以上高温环境下工作的SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)等高温半导体元件也得到了快速发展。据预测,在此市场背景下,上述功率模块中使用的烧结性接合材料的市场规模将在2025年超过70亿日元/年。

 

传统高温半导体元件在接合时使用的烧结性接合材料一般以使用表面活性剂涂覆的银颗粒为主要成分,但是这种接合材料存在以下问题:

1、需要超过200℃的高温加热工艺,有可能会影响相邻零部件。

2、由于接合层间的空隙会降低散热性和接合可靠性,所以尽可能减少接合层之间的空隙,需要在加热过程中附加高压工艺。

 

此次三菱综合材料开发的新产品与传统产品拥有相同的结合强度(20MPa以上)和耐热性(200℃以上),而且可以解决传统材料的上述工艺问题,发挥以下特性:

1、新产品与导电胶粘剂拥有相同的烧结加热条件(150℃以上60分钟),且无需加压工艺与传统产品相比,可在更短时间、更低温度进行烧结。新涂覆银颗粒的保护剂是一种有机分子,加热后会分解成二氧化碳等,促进银颗粒之间的烧结。

2、与传统产品相比,新产品可大幅减少小型(10mm见方)高温半导体元件中接合层的空隙。

 

新产品的上述优势满足了第三代半导体功率模块对高耐热性和可靠性的需求,因此新产品在该领域的应用将会扩大。另外,该新产品还有望应用于对导热率有较高要求的LED芯片等高发热元件中。

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