據日媒報道，7月17日，日本材料公司Daicel與大阪大學共同宣布成功開發(fā)出一種新型銀硅復合燒結材料，可提高碳化硅（SiC）功率半導體的性能。
這一成就是由Daicel和大阪大學科學與工業(yè)研究所柔性3D封裝合作研究所特聘副教授滕頭領導的聯合研究團隊取得的。
據悉，此前功率半導體通常由硅制成，但隨著應用功率的逐步增大，硅逐步失去話語權。目前，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體在大功率領域已得到了實際應用。雖然碳化硅功率半導體的普及是意料之中的事情，但其在200℃以上高溫環(huán)境下的工作仍面臨一些阻礙。要解決此類問題，必須開發(fā)出保證穩(wěn)定運行的耐熱和散熱技術，以及保持結構可靠性的材料，但這些技術的開發(fā)卻進展緩慢。
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迄今為止，人們主要考慮使用銀納米粒子（粒徑小于100nm）燒結和接合技術來解決這些高溫操作問題。然而，在嚴重的熱沖擊試驗（-50~250°C）中，銀鍵合與半導體器件鍵合之間的界面（邊界）出現裂紋和結構破壞等問題仍然存在。 因此，研究團隊嘗試開發(fā)一種新的銀硅鍵合材料。
這種新型鍵合材料在銀硅鍵合界面的硅表面有一層氧化膜，可確保形成低溫界面，實現低熱膨脹系數的鍵合材料，顯著改善界面開裂和結構破壞問題。 此外，通過調整硅的添加量，還可以控制熱膨脹系數。
此外，通過使用研究開發(fā)的銀硅復合燒結材料作為碳化硅功率半導體和DBC基板（帶銅電路的陶瓷基板）之間的結合材料，成功地減少了碳化硅功率半導體和結合材料之間的熱膨脹不匹配。 即使在惡劣的工作環(huán)境中，也不易在接合界面上出現裂縫和結構破壞，從而實現了出色的接合可靠性。 此外，與傳統(tǒng)的純銀鍵合材料相比，硅的加入有望降低材料成本。（文：集邦化合物半導體Morty整理）
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