適用於次世代功率模組的高耐熱接合材料

 

刊登日期:2019/4/15
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三菱材料針對次世代功率模組,新開發出2款燒結型接合材料。其一是採用次微米(submicron)銅粒子且具低溫燒結性之新品,另一種則是錫膜覆銅之內核外殼(Core-shell)型粒子的新品。預計對混合動力車當中的高功率馬達電源控制反流器的用途擴大販售。新品皆採用獨家的材料技術,耐熱性足以用於高溫半導體零件的接合,該公司企圖以此爭取現行無鉛電鍍產品無法適用的領域。預估2025年,次世代功率模組所使用的燒結型接合材料一年的市場規模超過70億日圓。

有鑑於中國與歐洲等主要汽車市場,加速推動電動汽車化,控制用反流器模組等車用裝置開始追求高輸出功率。因此,目前常見的半導體元件中,可在高溫環境作動的SiC與GaN的需求將有所擴大。然而就零件的接合來說,既有的無鉛電鍍耐熱性不足僅200℃,須有新的耐熱材料。在這背景下,三菱材料於2017年開發出一款燒結型接合材料,主要成分是塗布了低溫分解有機分子的銀粒子。加熱條件(150℃以上60分鐘)與導電性接著劑相當,短時間燒結。在高需求的10mm以下正方形的高溫半導體元件上,實現大幅度減少氣洞的接合層。 

此次推出的2款新品則是後續的開發結果。解決了上一代產品的既有課題,且具備極高的耐熱性。燒結型銅接合材來說,既有的技術中為了去除銅粉表面氧化膜,須使用活性氣體做還原處理。新品則使用了低溫分解的有機分子作塗佈,實現低溫、非活性環境下的接合;利用液相燒結的金屬間化合物接合方面,既有課題是須長時間的熱處理,而新開發的內核外殼型接合材料因其構造,利用錫與銅的反應活化性實現短時間的接合。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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