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Development of highly heat-conductive and low stiffness joint utilizing anisotropic microcomposite structure

利用各向异性微复合结构开发高导热低刚度接头

基本信息

批准号：
22K20480
负责人：
巽裕章
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20480/
关键词：
半導体実装複合材はんだ熱伝導性ポーラス材料剛性

项目摘要

電力制御用パワー半導体に対して、大電流に対応するための高電流密度化の要求が高まっている。そのため、パワー半導体内部の半導体チップと回路基板をつなぐ接合部には、熱を逃がす高熱伝導性と熱ひずみを緩和する低剛性の両立が求められている。本研究では、接合部の内部に異方的な微細複合構造を創出することによって、狙った特性を狙った方向に発現させる新規接合プロセスの提案と、微細複合構造の設計指針を得ることを目的としている。具体的には、一方向性貫通孔を有するCu箔（ロータスCu箔）とSn基はんだを複合化する接合プロセスの開発と、得られた構造が熱的・機械的特性に及ぼす影響を明らかにする。本年度は、被接合部材間にロータスCu箔とはんだ箔を挟みこみ、ロータスCu箔の気孔にはんだを溶融浸透させることによって、一方向に優れた熱伝導率を示す接合プロセスを考案した。このとき、接合部の内部の欠陥（ボイド）を十分に低減することが重要である。今回考案した手法では、はんだが溶融浸透する際の周囲の圧力を下げることにより、残留する気泡を積極的に接合部の外へ排出することが有効であることを見出した。加えて、接合温度、はんだの体積、およびロータスCu箔の形態が、接合後のボイド率、はんだ層の厚さ、微細構造、およびせん断強度に及ぼす影響を明確化した。以上の各種パラメータを統合的に制御することによって、はんだ単体の熱伝導率(55 W/m K)の約3倍に相当する、151 W/m Kの熱伝導率を得ることに成功した。このことにより、従来のはんだ付と同様に簡便で、かつ非常に良好な熱伝導性を示す接合手法として期待できることを示した。

The electric power system requires that the semi-electric power supply system and the high current density system require high current density. Inside the half-body, the half-body, the circuit substrate, the joint, the escape, the high sex, and the low sex, the circuit substrate, the circuit substrate, the joint, the high sex and the low sex. In this study, the microarray of the internal parts of the joint and the characteristics of the joint are designed to show that the new rules of the joint are proposed, and the design of the microarray is designed to achieve the purpose of the device. The specific and directional through-holes are made of Cu foil (Cu foil), Sn-based bonding system, mechanical properties and mechanical properties. This year, the materials of the jointed parts are used to test the Cu foil, the Cu foil, the holes, the melt, the temperature, the temperature and the temperature. The inner part of the joint is very low, and the joint is very important. This time, in the case of this examination, the technique and fusion were thoroughly soaked under the circumferential force, and the active joint was drained out of the joint. Add temperature, bonding temperature, temperature, The combination of the above-mentioned systems has achieved a successful success in controlling the overall failure rate (55 WCAG K) of about 3 times as much as that of 151 WAGO K. I don't know, I don't know.