以奈米銀粒子作為低溫接合材料 應用於SiC功率半導體的散熱板裝配上

 

刊登日期:2019/9/16
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SiC功率半導體在電動汽車、鐵路車輛、產業機器設備上日漸普及,而為了發揮高輸出性能,運作溫度須達250℃以上,因此會裝配鋁散熱板。具體來說,SiC晶片夾在銅層與陶瓷層(氧化鋁、氮化矽等)間,再與鋁散熱板接合。接合材料通常採用銀膏、高溫銲料等,然而銀膏中由於混入樹脂容易燒焦,有耐用度問題,高溫銲料則是耐熱性尚不足。

 日本橫濱大學衍生新創企業Kankyo Resilience開發出的銀奈米粒子「True NANOSilver」,是採用非水系有機熱分解法---配體交換(Ligand Change)法製造,粒徑5~15nm,保護基採用低溫可分解的酒精。粒徑5nm來說,原子的40%會在表面,因此反應性高。保護基與核心部分的體積比可自行控制,若把核心部分的比例提升至80%以上的話,除了可降低接合部位的空隙,還可在較低的壓力下進行燒成,形成較細密的結構。

 該銀奈米粒子對於SiC、銅、陶瓷、鋁等材料,皆能發揮優異的接合性能。接合溫度為較低的230℃,不會影響周邊零件。融化之後會變成純銀,發揮高度耐熱性及優秀的熱傳導性。此外,原本使用銅做接合的馬達、電線等領域,逐漸有廠商改用較便宜的鋁材取代,該公司認為該領域也有希望置換成銀奈米粒子。經過實驗證實,銀奈米粒子也成功應用在鋁/鋁、鋁/銅的接合上,Kankyo Resilience也將「True NANOSilver」做為有助於低成本、輕量化之技術展開推廣。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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