Development of low temperature low pressure large area heat resistant bonding technology

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15046
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Chen Chuantong 大阪大学, 産業科学研究所, 特任准教授(常勤) (50791703)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アルミシート接合 / パワーモジュール / パワー半導体 / 高温信頼性

Outline of Final Research Achievements

Electronic devices used in high-temperature environments, such as automotive inverters, require large-area bonding technology for semiconductor chips such as SiC as they become more compact and energy-saving. In order to guarantee operation in the high-temperature region temperature range exceeding 250°C, it is necessary to innovate mounting materials that combine heat resistance and heat dissipation. In this research, we developed a large area bonding technology with inexpensive Cu or Al sheets for SiC die attach that guarantees operation up to 250℃. A large area bonding of 10 mm square SiC has a bonding strength of 31.5 MPa. It proved to be highly reliable and superior to other die attach joints. Albonded substrates are powerful because they are excellent in stress relaxation ability due to the softness of Al material, and thus they are also expected to have a great stress-relaxation effect as an intermediate layer.

Free Research Field

電子デバイスおよび電子機器関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本提案の直接的成果は、先進半導体を多く用いる領域でニーズが高まっている高温環境下（250℃以上）で動作可能な高温ワイドバンドギャップ（WBG）高温WBG半導体素子実装材料として、焼結材料のコストを削減すると同時に参加問題を解決し、関連するプロセスにもイノベーションを波及させることが可能であることが強みである。半導体材料としての焼結材料のイノベーションは、世界が求めるパワーモジュール実現のコア技術となるため、豊富な展開可能性を秘めていると考えられる。また、本技術が実現・展開することによるモジュールの電力削減などのアウトカムは、確実にSDGs項目への貢献に繋がる。