SiC功率半導(dǎo)體接合部的自我修復(fù)現(xiàn)象，有望改善產(chǎn)品壽命

　　大阪大學(xué)和電裝2016年3月28日宣布，在日本新能源及產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)的項(xiàng)目下，發(fā)現(xiàn)了有望提高碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體長期可靠性的接合材料自我修復(fù)現(xiàn)象。研究人員發(fā)現(xiàn)，在高溫的設(shè)備工作環(huán)境下，用作接合材料的銀燒結(jié)材料自行修復(fù)了龜裂，這大大提高了SiC半導(dǎo)體在汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用可能性。

　　此次的SiC接合使用銀膏燒結(jié)粘接法，該方法使用微米級和亞微米級的混合銀顆粒膏，以250℃低溫在空氣環(huán)境實(shí)施30分鐘接合工藝，獲得了裸片粘接構(gòu)造。與常見的使用納米顆粒施加高壓的接合方法相比有很多優(yōu)點(diǎn)，包括容易操作;原料便宜;強(qiáng)度高于焊接，達(dá)到40MPa以上;熱導(dǎo)率為焊接5倍以上，達(dá)到150W/mK以上;可實(shí)現(xiàn)無加壓處理或1MPa以下低壓處理。

　　此次在實(shí)驗(yàn)中制備了高密度燒結(jié)銀顆粒的拉伸試驗(yàn)片，對其施加拉伸負(fù)荷形成了龜裂。然后，考慮到SiC功率半導(dǎo)體的工作溫度，使該試驗(yàn)片在空氣環(huán)境中保持200～300℃的溫度，研究了龜裂前端的變化和拉伸強(qiáng)度的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在200℃下經(jīng)過50小時(shí)后，龜裂逐漸閉合，開始自我修復(fù)，而且，在300℃下再經(jīng)過10小時(shí)后，龜裂出現(xiàn)更大范圍的閉合，自我修復(fù)現(xiàn)象變得更為明顯。另外，在100小時(shí)后，拉伸強(qiáng)度恢復(fù)到了與無龜裂的試驗(yàn)片同等的水平。