プレスリリース

2017年1月11日

次世代型パワーモジュール向け焼結型接合材料を開発

三菱マテリアル株式会社(取締役社長:竹内 章、資本金:1,194億円)は、低温で分解する有機分子でコーティングされた銀粒子(以下「新コーティング銀粒子」)を主成分とする焼結型接合材料(以下「新製品」、図1)を開発し、サンプル出荷を開始しましたので、お知らせいたします。

新製品は、ハイブリッド自動車の高出力モーター電源制御用インバータをはじめとする次世代型パワーモジュール向けに採用が期待されています。高出力モーター電源制御用インバータモジュール等の普及が加速する中、200℃以上の高温環境下でも動作可能なSiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)等の高温半導体素子(図2)の採用も進んでおります。これらに伴い、同モジュール等に使用する焼結型接合材料についても2025年には70億円/年を超える市場が見込まれています※1

高温半導体素子の接合には、従来、界面活性剤などでコーティングされた銀粒子を主成分とする焼結型接合材料(以下「従来品」)等が使われていますが、従来品には次の問題点がありました。

1.
200℃を超える高温での加熱工程が必要であり、周辺部材への悪影響が懸念される。
2.
放熱性や接合信頼性を低下させるボイド※2が少ない接合層を形成するためには、加熱中に高い圧力を加える工程が必要。

このたび当社が開発した新製品は、従来品と同等の接合強度(20MPa以上)と耐熱性(200℃以上)を実現することに加え、前述の問題点を解決する、次の各特性を発揮します。

1.
新製品は、導電性接着剤並みの加熱条件(150℃以上60分)での焼結が可能であり、さらに加圧工程も不要。従来品より、短時間・低温での焼結を実現。
※新コーティング銀粒子を覆う保護剤である有機分子が、加熱により二酸化炭素などに分解し、銀粒子間の焼結反応を促進。
2.
ニーズの高い小型(10mm角以下)の高温半導体素子において、従来品より大幅にボイドが少ない接合層を実現(図3)。

新製品は、以上の優位性により、高い耐熱性と信頼性が求められる次世代パワーモジュール向けの焼結型接合材料としての利用の拡大が見込まれるほか、高い熱伝導率を必要とするLEDチップなどの高発熱素子への応用も期待されます。今回の開発については、1月18日から1月20日に東京ビックサイトにて開催される「第46回 インターネプコン ジャパン - エレクトロニクス 製造・実装技術展 -」でも発表する予定です。

当社グループは、長期経営方針に「ユニークな技術により、地球に新たなマテリアルを創造し、循環型社会に貢献するNo.1 企業集団」となることを掲げており、今後も「複合事業体として特徴のあるシナジーの創出=マテリアル・プレミアム」を実現していくことで、社会のニーズに応える製品の開発、製造を進めてまいります。

※1.出典は、「2016年版 次世代パワーデバイス&パワエレ関連機器市場の現状と将来展望(株式会社富士経済刊行)」。

※2.ボイド:ここでは、接合層内に形成される10μmを超える空隙を差す。ペーストを構成する溶剤の揮発によって発生する。図3(1)で観察される1μm以下の空隙はマイクロボイドと呼び、このボイドとは異なる。

図1 当社が開発した焼結型接合材料当社が開発した焼結型接合材料 (画像をクリックして拡大イメージを表示)
図2 高温半導体素子使用時の模式図高温半導体素子使用時の模式図 (画像をクリックして拡大イメージを表示)
図3 接合層断面の走査型電子顕微鏡像接合層断面の走査型電子顕微鏡像 (画像をクリックして拡大イメージを表示)

以上

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