2020 Fiscal Year Annual Research Report
Large area bonding for power device by effective dispersion of pillar-shaped IMC
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17K06371
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
荘司 郁夫 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (00323329)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | パワー半導体 / 鉛フリーはんだ / パワーサイクル / き裂進展 / 金属間化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究にて優れた高温疲労特性を示したSn-Sb-Ag系はんだ（Sn-6.4Sb-3.9AgおよびSn-6.4Sb-3.9Ag-0.25Ni-0.003Ge）を用いて、Siチップのダイボンド接合部をCu板上に形成して、パワーサイクル模擬試験を実施した。接合体にはCu板とSiチップ（Ti/Ni/Auめっき）を用いた。水素還元炉を用いて接合温度300℃、接合時間10minにて接合を行ったところ、Siチップ側の界面には棒状のIMCが、Cu側の界面にはスカラップ上のIMCが形成することが明らかとなった。生成するIMC相は(Cu,Ni)6Sn5であったが、Siチップ側ではTi層と(Cu,Ni)6Sn5の間にNi3Sn4が生成することも確認された。
パワーサイクル模擬試験は、100℃から200℃の温度域にて、100℃から200℃までの昇温時間を2秒、その後100℃までの冷却と保持を含めて18秒とする温度プロファイルにて行った。超音波探傷検査法にて、接合部のき裂進展挙動を調査した。その結果、Sn-6.4Sb-3.9Agの接合部においては、Siチップ側の(Cu,Ni)6Sn5とNi3Sn4の間をき裂が進展してNi,Geを添加したものよりもき裂進展が早く進行することが明らかとなった。また、いずれのはんだにおいてもSn-Ag-Cu系はんだの接合部で見られた縦割れ損傷は抑制されることが明らかとなった。Ni,Ge添加の効果については、濡れ性の向上による接合端部のフィレットの形成も影響していることが示唆された。
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Research Products
(6 results)
