Tecnologia di giunzione per sinterizzazione di particelle di micron d'argento sviluppata dal professor SUGANUMA Katsuaki presso l'Istituto di ricerca scientifica e industriale, Università di Osaka, è promettente per i semiconduttori di potenza di prossima generazione, GaN. Migliorando la pasta d'argento, ha sviluppato l'incollaggio di stampi senza pressione a bassa temperatura, che può essere utilizzato per tutti i tipi di elettrodi, compresi Cu e Au, così come il rivestimento in argento. Questi risultati hanno consentito a basso costo, affidabile tecnologia di montaggio resistente al calore per il collegamento del die e per il cablaggio stampato senza modificare una struttura di elettrodi economici convenzionali.

La tecnologia di giunzione per sinterizzazione di particelle di micron d'argento sviluppata dal Prof. Suganuma ha consentito l'incollaggio di stampi a bassa temperatura e senza pressione in un ambiente ambiente a basso costo. Poiché questa tecnologia ha mostrato un'elevata affidabilità alle alte temperature oltre i 250 °C, il suo utilizzo si sta diffondendo in tutto il mondo come tecnologia di die bonding per semiconduttori di potenza principale di nuova generazione. Sebbene il suo gruppo abbia chiarito il meccanismo di legame a livello nanometrico l'anno scorso, il materiale degli elettrodi era limitato all'argento (Ag), perché la chiave di quella tecnologia era basata sulle interazioni tra Ag e ossigeno (O).

Nichel/oro (Ni/Au) o rame (Cu) sono spesso usati per elettrodi per silicio (Si), semiconduttori in carburo di silicio (SiC) e nitruro di gallio (GaN), nonché substrati in rame a legame diretto (DBC). Così, il legame con elettrodi Ni/Au o Cu è molto richiesto nell'industria dei semiconduttori, e l'incollaggio del film amplierà significativamente l'ambito della sua applicazione.

Per risolvere queste sfide relative agli elettrodi, in una ricerca congiunta con Daicel Corporation, questo gruppo ha sviluppato un solvente per promuovere l'attivazione interfacciale di Ag, ottenere la tecnologia di sinterizzazione senza pressione di unire vari elettrodi anche a 200°C, inferiore a quello della tecnologia convenzionale. Con questo nuovo tipo di solvente (pasta), una bassa resistività elettrica di 4×10-6Ωcm, circa il doppio di quello di Ag, è stato raggiunto, che può essere ottenuto solo con la pasta d'argento di Osaka.

Nei processi convenzionali di fabbricazione di semiconduttori di potenza, le pellicole (o fogli) vengono spesso utilizzate al posto della pasta come materiale di fissaggio dello stampo. Questo gruppo ha sviluppato una tecnologia per attivare la superficie di un film Ag macinandolo. L'introduzione di questa lavorazione ha formato abbondanti collinette sulla superficie del film Ag a temperature comprese tra 200 e 250°C, dimostrando che ciò porterebbe allo sviluppo di una nuova tecnologia di incollaggio del film. (Figura 1)

I risultati della ricerca di questo gruppo consentiranno non solo il die bonding ad alte prestazioni di semiconduttori di potenza di prossima generazione come SiC e GaN, ma anche cablaggi in base alla rugosità superficiale di uno stampo con minor rumore, senza carico e processo a basse temperature. Ciò consentirà di ridurre la perdita di energia durante la conversione di potenza, caratteristica dei semiconduttori di potenza SiC e GaN. Questo riduce anche i convertitori di potenza, contribuendo notevolmente al risparmio energetico e alla riduzione del gas CO2 in tutto il mondo.