大陽日酸は2020年1月28日、銅ナノ粒子を用いたシート状の接合材を開発したと発表した。SiCやGaNといった次世代パワーデバイスの接合材での用途を見込む。
同社は、粒子径100nm程度で表面が数nm程度の亜酸化層で覆われている銅ナノ粒子を酸素燃焼技術により乾式で大量に製造できる技術を有している。同プロセスを用いることで合成された粒子は、還元雰囲気下において150℃での低温焼成が可能となる。
同プロセスによる銅ナノ粒子を使用し、少量の還元剤を加えて接合層の構造の最適化を行うことで、水素などの還元性ガスを加えずに窒素雰囲気中で予備乾燥なしに接合できるシート状接合材を開発した。
300℃、5分接合における接合圧力とせん断強度の相関
開発されたシート状接合材を用いてSiCと銅板との接合を行ったところ、1000回を超えるヒートサイクル試験においても界面剥離が起こらないことが確認された。
従来のSiパワーデバイスの接合材であるはんだ付け材料は、耐熱性に乏しく、高温環境で使用する次世代パワーデバイスには不向きであり、高温動作に耐えられる接合材が必要とされている。代替候補材の金属ナノ粒子では、イオンマイグレーション耐性や製造コストの観点で、特に銅ナノ粒子が期待されている。
金属ナノ粒子接合材は、溶媒除去のために予備乾燥工程が必要であったり、ナノ粒子を焼結させる際にバインダーの熱分解除去により発生するガスが接合層にボイドやクラックを形成するリスクを抱えているため、高い接合強度の維持と信頼性の確保が課題であった。今回の開発品は、次世代パワーデバイスの接合材として高い接合強度と優れた信頼性を併せ持つ。
同社は今後、今回開発した接合材の販売促進およびユーザー展開に努める。
