次世代パワー半導体向け接合材を開発、エレファンテック：自己組織化現象を活用し低温焼結

エレファンテックは、次世代パワー半導体向け接合材として、自己組織化銅ナノ粒子（SA-CuNP）を用いた低温焼結型ナノペースト「Saphire D」を開発した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

低温焼結で40MPa超の高い接合強度と体積抵抗率6.4μΩ・cmを実現

　エレファンテックは2026年3月、次世代パワー半導体向け接合材として、自己組織化銅ナノ粒子（SA-CuNP）を用いた低温焼結型ナノペースト「Saphire D」を開発したと発表した。

　Saphire Dは、「ミクロンサイズの銅粒子表面がナノサイズの銅粒子で被覆されることで、全体が大きなナノ粒子のように振る舞い、低温で焼結する」という、新たなメカニズムを活用して開発した。これは、銅ナノ粒子の自己組織化現象を利用したものである。

　この現象を利用し、ペースト中に10％程度含まれる少量のナノ粒子で、ミクロンサイズの銅粒子を被覆することに成功した。この結果、金属成分の約90％がミクロンサイズの銅粒子でありながら、200℃という低温で焼結が可能となった。

　また、ナノ粒子の添加量を最小限に抑えつつ、これらをミクロンサイズの銅粒子表面に自己組織化させた。これによって、有機分散剤が1wt%未満という極めて少ない場合でもペースト全体に行き渡るようにした。この結果、高い金属含有率と安定した分散性を両立させたペーストを開発できた。

　Saphire Dの特性を評価した。無垢銅同士を250℃で加圧接合したところ、40MPaを超える接合強度が得られた。200℃でも加圧焼結により接合強度は25MPa以上となった。体積抵抗率は無加圧条件で6.4μΩ・cmだった。

低温焼結型ナノペースト「Saphire D」の外観［クリックで拡大］ 出所：エファンテック

SA-CuNPが銅ミクロン粒子に自己組織化する現象を捉えた走査電子顕微鏡像［クリックで拡大］ 出所：エファンテック