日本花王旗下的化學品事業將推動以自有開發製品拓展次世代功率半導體的市場,近來除了熱銷的「Clean Through系列」高機能精密洗淨劑之外,並開發了適用於接合材料用途的「次微米銅粒子」,且已確立量產技術。兩款製品均採用了界面控制等獨家技術,有助於提高元件品質,可望適用於次世代電動車(EV)電源模組。今後花王期以兩種產品創造綜效,在展開應用推廣的同時將活用化學品事業的全球據點,以因應日本國內、歐洲、北美等市場的需求。
前景看好的碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等次世代功率半導體具有耐高壓、可高溫驅動的能力,但隨著大電力化,工作溫度達到200℃以上,相關組件材料對於熱穩定性、散熱性的需求亦隨之增加。因此,在基板的接合材料方面,熔點與熱傳導率高於銀且可促進低成本化之銅接合材料的開發持續發展中。此外,為了確保散熱性,最表面層為銅材之絕緣電路板的使用也在增加。
花王開發的「次微米銅粒子」具有在親水性與疏水性溶劑中的高分散性,以及對半導體的損害較小之低溫燒結性(300℃以下)的特徵。目前已確認將「次微米銅粒子」與α-松油醇(α-Terpineol)、丁基卡必醇(Butyl Carbitol)、二伸乙甘醇(Diethylene Glycol)混合,可使其分散性達到97重量%(wt%),達到極佳的印刷性。在氮氣中10 MPa、260℃、120~490秒的加壓燒結條件下,可形成緻密、具有優異接合強度的銅接合層,因此具有高熱穩定性,即使在嚴苛的熱環境下也不會發生斷裂等結構變化。此外,在銅粉的氧化問題方面,由於與溶劑的親和性高,因此具有良好的抗氧化性。
目前花王已成功達到銅粒子的量產合成與精製,並著手與日本國內外多家公司展開膏劑、乾粉等接合材料的製品開發,且進一步投入半導體製造領域的採用推廣。另一方面,花王的「Clean Through系列」高機能精密洗淨劑可以有效率地清除基板表面的氧化銅或黏合材料的殘留有機物,有助於減少下一道製程的不良率。在與散熱電路板(AMB)的驗證中,已確認了清潔效果大幅超越接合標準。除了銅之外,花王亦提供適用於銀基板的製品。