田中控股株式会社从事田中贵金属集团制造事业的田中贵金属工业株式会社开发了用于功率器件的可减少工时的“活性金属硬焊材料/铜复合材料”。

本产品是在铜(Cu)材的一侧合成(包覆)了活性金属硬焊材料的产品。由于可以直接接合陶瓷(氧化物、氮化物、碳化物)及碳材料等任意材料,可应用于功率器件用陶瓷电路板及下一代散热器。而且,田中贵金属工业还能从活用本产品的试制提供到硬焊(※1)工艺、试验及评价等进行满足顾客需求的各种提案。

田中贵金属:陶瓷覆铜板活性金属硬焊材料介绍

活性金属硬焊材料/铜 复合材料

左:复合材料(铜侧) 右:复合材料(活性金属硬焊材料侧)


田中贵金属:陶瓷覆铜板活性金属硬焊材料介绍

复合材料硬焊后:下侧是陶瓷基板


■ 本产品的特点和新工艺的提案,可同时实现高散热性和减少工序

提高性能
  • 可在高散热性的散热器所要求的、以原有工艺较难进行蚀刻(※2)的陶瓷上形成厚铜材料的电极,还能使布线间距更细密。
  • 由于是不含溶剂的材料,不会留下残渣,可提高接合可靠性。

降低成本
  • 由于可形成 10μm(微米)以下的硬焊材料厚度,与以往的活性金属硬焊材料相比可将银块的成本控制在一半以下,并将硬焊材料热阻减半。
  • 由于合成了铜材料,只需配合材料就可以形成图案,可实现工艺成本的降低。

降低环境负荷
  • 由于是不含溶剂的材料,不会产生 VOC(挥发性有机化合物)。
  • 而且,还通过大幅度降低硬焊时间,可实现节能,并可期降低环境负荷。

根据上述特点,本产品可活用于半导体领域等广泛用途,特别是可期在散热领域的扩展。

■ 本产品在各散热领域中作出贡献的可能性

在功率器件市场,进一步追求高输出及高效率,由此造成发热量不断增大,对于各部材都急需开发具有高散热、高耐热、接合可靠性,且还能应对小型化的材料。而且,在 EV 及 HV 等环保型汽车市场、高输出激光二极管市场、PC、智能手机的市场等预计需要扩大的下一代散热器(※4)市场中也是同样的。


为了维持高散热、高耐热、接合可靠性,首先需要将铜板变厚,但本产品通过可在厚铜材料上形成电极,无需蚀刻便可提高接合可靠性,可期对高散热化作出贡献。

【通过提案工艺加工的基板模型】

田中贵金属:陶瓷覆铜板活性金属硬焊材料介绍
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现行工艺:
①在陶瓷进行硬焊膏涂布
②铜板设置
③真空硬焊
④描图
⑤蚀刻
⑥完成

田中贵金属工业从 2021 年开始正式提供样品,并预计从 2023 年开始完善量产体制。今后也将在满足顾客需求进行产品开发的同时,着眼于扩充活性金属硬焊材料的产品阵容,持续进行技术开发。

(※1)硬焊:接合金属等材料的方法之一,是一种将熔点低于母材的合金(硬焊材料)融化,尽量不熔融母材本身的接合方法。

(※2)蚀刻:也称作化学腐蚀。用作通过溶解、侵蚀不需要的部分来获得所需形状的工序。
(※3)散热器:用于散热及吸热的作为机械部分构造的零件。虽然材料大多使用导热性能较好的铝、铁、铜等金属,但作为下一代散热器,石墨制产品也备受关注。用于半导体元件的冷却、冰箱及空调等的冷却器、汽车的散热器及加热器等用途。


文章来源:田中控股株式会社

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作者 gan, lanjie