Technologie d'assemblage par frittage de microns d'argent développée par le professeur SUGANUMA Katsuaki à l'Institut de recherche scientifique et industrielle, Université d'Osaka, est prometteur pour les semi-conducteurs de puissance de nouvelle génération, GaN. En améliorant la pâte d'argent, il a développé le collage de matrices sans pression à basse température, qui peut être utilisé pour tous les types d'électrodes, dont Cu et Au, ainsi qu'un revêtement d'argent. Ces réalisations ont permis à faible coût, technologie de montage fiable et résistante à la chaleur pour la fixation de puces et pour le câblage imprimé sans changer une structure d'électrode conventionnelle bon marché.

La technologie d'assemblage par frittage de particules d'argent développée par le professeur Suganuma a permis le collage de matrices à basse température et sans pression dans un environnement ambiant à faible coût. Parce que cette technologie a montré une grande fiabilité à des températures élevées supérieures à 250°C, son utilisation se répand dans le monde entier en tant que technologie de collage de puces semi-conductrices de puissance principale de nouvelle génération. Bien que son groupe ait clarifié le mécanisme de liaison au niveau nano l'année dernière, le matériau des électrodes était limité à l'argent (Ag), car la clé de cette technologie était basée sur les interactions entre Ag et oxygène (O).

Le nickel/or (Ni/Au) ou le cuivre (Cu) sont souvent utilisés pour les électrodes pour le silicium (Si), des semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) et en nitrure de gallium (GaN) ainsi que des substrats en cuivre à liaison directe (DBC). Ainsi, la liaison aux électrodes Ni/Au ou Cu est très demandée dans l'industrie des semi-conducteurs, et le collage du film élargira considérablement le champ d'application de son application.

Afin de résoudre ces défis liés aux électrodes, en recherche conjointe avec Daicel Corporation, ce groupe a développé un solvant pour favoriser l'activation interfaciale de l'Ag, atteindre la technologie de frittage sans pression de joindre diverses électrodes même à 200°C, inférieur à celui de la technologie conventionnelle. Avec ce nouveau type de solvant (pâte), une faible résistivité électrique de 4×10-6Ωcm, environ deux fois celle de Ag, a été atteint, qui ne peut être obtenu qu'avec de la pâte d'argent d'Osaka.

Dans les procédés de fabrication de semi-conducteurs de puissance conventionnels, des films (ou des feuilles) sont souvent utilisés à la place de la pâte comme matériau de fixation de matrice. Ce groupe a développé une technologie pour activer la surface d'un film d'Ag en le broyant. L'introduction de ce traitement a formé d'abondantes buttes à la surface du film d'Ag à des températures allant de 200 à 250°C, démontrant que cela conduirait au développement d'une nouvelle technologie de collage de films. (Figure 1)

Les résultats de la recherche de ce groupe permettront non seulement le collage de puces hautes performances de semi-conducteurs de puissance de nouvelle génération comme le SiC et le GaN, mais aussi câblage en fonction de la rugosité de surface d'une matrice avec moins de bruit, par processus à vide et à basse température. Cela permettra de réduire les pertes d'énergie lors de la conversion de puissance, caractéristique des semi-conducteurs de puissance SiC et GaN. Cela réduit également la taille des convertisseurs de puissance, contribuant grandement aux économies d'énergie et à la réduction des émissions de CO2 dans le monde entier.