マルチレーザ加工技術を用いた先進パワー半導体用ヒートシンクシステムの創成

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本研究では、次世代のパワー半導体として期待されているシリコンカーバイド（SiC）製パワー半導体の活用に向けて、-40度から300度までの温度変動環境下において、SiC半導体とヒートシンクとの間に、健全性ならびに冷却機能を保持する、新たな接合技術の開発を目的としている。2022年度は、昨年度に実施した熱間等方圧加熱法（HIP : Hot Isostatic Pressing）を用いたα-SiC板と純タングステン薄膜との接合体作製試験結果に基づき、純タングステン薄膜への銅肉盛層形成試験を行うための、接合体作製を行った。接合体作製に用いたα-SiC板の厚さは、パワー半導体への利用を考慮して、昨年度の板厚の半分である1.0 mmとした。一方、純タングステン薄膜については、昨年度0.025 および1.0 mmの二種類で試験を行い、両者に大きな差が認められ、0.025 mmではシリコン原子が銅肉盛層中に拡散してしまう弊害が認められたため、0.1 mm厚さの純タングステン薄膜を用いて、健全な接合体が作製可能であることを明らかにした。作製したα-SiC板／純タングステン薄膜接合体の純タングステン薄膜表面への銅肉盛層の形成には、昨年度に引き続き、複数の青色レーザを熱源とするマルチレーザ加工システムを用いた。昨年度に同定した連続的な銅肉盛層形成条件での、銅肉盛層の作製試験を行ったが、α-SiC板および純タングステン薄膜の板厚の違いが、マルチレーザ照射による接合体への昇温プロセスに大きく影響を及ぼし、その結果として、新たに銅肉盛層形成条件の探索が必要であることが分かった。そのため昨年度と同様、改めて青色レーザの出力およびマルチレーザ加工システムの移動速度を変化させた実験を行い、部分的ではあるが連続的な銅肉盛層が形成可能となる条件を見出すことに成功した。