パワー半導体接合における銀焼結接合材料の開発と機械特性の評価

第1部 パワー半導体向け銀焼結接合および新規接合材料と信頼性評価

(2025年3月25日 10:30〜12:00)

　SiCやGaNなどのワイドバンドギャップ (WBG) 半導体材料を利用し、省エネ高効率化と小型軽量化の双方を兼ね備えるパワーデバイスの実現には、実装の長期信頼性構築が不可欠である。そのため、WBGパワーデバイスが曝される200°C〜300°Cの高温度領域でも動作保証する放熱材料、構造、冷却技術の革新的な技術の開発と信頼性評価が必要となる。 　この講座では高耐熱と高熱伝導率の焼結Agペーストを紹介し、新しい高機能性高信頼性の複合焼結実装材料とシート状実装材料の開発、またそれによる接合構造の新展開、構造信頼性と大面積接合をわかりやすく、解説する。

1. WBGパワー半導体
   1. WBGパワー半導体の特徴
   2. WBGパワーモジュールの構造および開発動向
2. 高温向けに求める実装技術
   1. 鉛フリーはんだと固液相接合
   2. 金属粒子焼結接合
   3. 低温固相接合
3. 銀粒子焼結接合技術と異種材界面の接合
   1. 銀粒子焼結接合技術の特徴
   2. 新型ミクロンサイズ銀粒子の低温焼結
   3. 異種材界面接合とメカニズム
4. 新型銀の複合ペースト焼結接合
   1. 新型銀ーシリコン粒子複合ペースト構造信頼性
   2. 新型銀ーアルミ粒子複合ペースト構造信頼性
5. 銅ペースト接合と信頼性評価
   1. 銅ペースト焼結と性能評価
   2. 銅ペーストの信頼性評価
6. シート型接合材料について
   1. 銀ポーラスシート接合
   2. 他シート型接合技術
• 質疑応答

第2部 焼結銀接合に適用可能な低温焼結性銀ナノ粒子の開発

(2025年3月25日 13:00〜14:30)

　パワー半導体デバイスの実装に用いられる焼結銀接合材に関して、構成成分の一つである銀ナノ粒子について述べる。あわせて焼結銀接合の用途別に銀ナノ粒子の開発事例を紹介する。

1. 焼結銀接合について
   1. 焼結銀接合材とは
   2. 接合方法とその特徴について
2. 銀ナノ粒子について
   1. 銀ナノ粒子とは
   2. 粒子設計と最密充填
   3. 銀ナノ粒子の合成について
3. 各種プロセスに合わせた銀ナノ粒子の開発事例
   1. 加圧プロセス
   2. 無加圧プロセス
• 質疑応答

第3部 SiCデバイス接合へ向けた銀焼成接合材の機械特性評価

(2025年3月25日 14:45〜16:15)

　SiCパワーデバイスは、電力ロスが少ないため。パッケージ品の大電力密度化へ期待されている。この優れたSiCの特性を活かすためには、異種材との高耐熱・熱伝導接合が重要になる。さらに、実駆動を模擬した信頼性試験後も、特性保持し続ける必要がある。 　本講座は、銀焼成材の熱信頼性に焦点を当て、将来の新パッケージに必要な評価方法について説明する

1. 大電力パワー密度パッケージ化へ向けて
   1. ワイドバンドギャップ半導体
   2. ダイボンディング技術
   3. 低熱抵抗パッケージ
   4. 熱信頼性試験後の課題と評価方法
2. 銀焼成材の薄膜引張機械特性
   1. 銀ペースト
   2. 焼結プロセス
   3. 銀焼成の空孔組織
   4. 一軸引張試験
   5. 破面観察
3. 銀焼成接合体の信頼性試験評価
   1. 信頼性試験評価技術
      • 熱サイクル試験
      • 曲げ試験技術
   2. ダメージパラメータの考え方
   3. 接合劣化度の分析結果
4. 銀焼成材の劣化メカニズム
   1. 凝集破壊の駆動力
   2. 空孔成長の駆動力
   3. SEM内In-situ引張試験技術
5. 結言:熱信頼性試験評価フローの考え方
• 質疑応答