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

使用多激光加工技术为先进功率半导体创建散热器系统

• 批准号: 21K04709
• 负责人: 芹澤 久
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04709/
• 关键词: レーザ加工; 異材接合; パワー半導体; ヒートシンク; レーザ肉盛溶接; 拡散接合; セラミックス材料

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。

In this study, the next-generation equipment is expected to be used in the environment at 300 degrees Celsius (- 40 degrees Celsius), the temperature of 300 degrees Celsius (- 40 degrees Celsius), the temperature of 300 degrees Celsius (40 degrees Celsius), the temperature of 300 degrees Celsius (40 degrees Celsius), the temperature of 300 degrees Celsius (40 degrees Celsius), the temperature of 300 degrees Celsius (40 degrees Celsius), the temperature of 300 degrees Celsius, and the temperature of 300 degrees Celsius in the environment. The purpose of the new joint technology is to maintain the performance of the cooling machine. In the year 2022 and last year, the method (HIP: Hot Isostatic Pressing) was used to use the α-SiC board to make the joint of the thin film to make the results of the experiment. The results show that the quality of the thin film is very high, and the joint is used as the carrier. The joint is used to measure the thickness of the α-SiC plate, the thickness of the plate and the thickness of the plate. On the one hand, it was used in the production of thin films, last year, in 0.025, and 1.0 mm. In the last year, it was used in the industry, and in the case of 0.025 mm, it was found that the quality of the products was higher than that of the control group. It is possible to make a sound "joint". Make a thin film joint of the alpha-SiC board