低温接合後に耐熱480℃になるパワー半導体向け接合材料：最大20mmのチップサイズに対応

田中貴金属工業が、パワー半導体用パッケージ製造でのダイアタッチ向けのシート状接合材料「AgSn TLPシート」を開発した。低温で接合後に耐熱温度が480℃に上がるうえ、低加熱での接合も可能といいった特長を有し、最大20mmと大面積接合にも対応する。

[永山準，EE Times Japan]

　田中貴金属工業は2025年1月23日、パワー半導体用パッケージ製造でのダイアタッチ向けシート状接合材料「AgSn TLPシート」を開発したと発表した。低温で接合後に耐熱温度が480℃に上がるうえ、低加熱での接合も可能といいった特長を有し、最大20mmと大面積接合にも対応。「電気自動車（EV）、ハイブリッド自動車（HV）、産業インフラ等で高まる大電流対応のパワー半導体ニーズに貢献する」としている。

AgSn TLPシート［クリックで拡大］ 出所：田中貴金属グループ

　AgSn TLPシートは、銀（Ag）とすず（Sn）を圧縮成形した独自開発のシート状接合部材で、250℃で液相拡散接合（Transient Liquid Phase Diffusion Bonding：TLP接合）ができ、接合後にAgとSnがAg₃Snとなることで耐熱温度が480℃まで上がるという特長を有している。同社は2024年6月にドイツ・ニュルンベルクで開催された世界最大規模のパワーエレクトロニクス展示会「PCIM Europe 2024」において、その概要をパネル展示していた。

AgSn TLPシートの接合イメージ［クリックで拡大］ 出所：田中貴金属グループ

　AgSn TLPシートは、パワー半導体パッケージ製造において多く用いられている高鉛はんだやSACはんだと比較し高い耐熱性を有する。3.3MPaの低加圧で接合が可能で、接合強度は最大50MPaを維持。銅（Cu）やニッケル（Ni）、Agなどのさまざまな被接合材に対応が可能だという（下図）。また、鉛フリーの接合部材であることや、3000サイクルのヒートサイクル試験を通過した高接合信頼性も特長としている。

左＝接合温度および耐熱温度／右＝ダイシェア強度［クリックで拡大］ 出所：田中貴金属グループ

　さらに、AgSn TLPシートは最大20mmまでの半導体チップ接合に対応。近年ニーズが高まる、「大電流タイプの大型シリコンチップ接合を可能にする」としている。

　なお、パワー半導体用ダイアタッチ材料としての使用に加え、TIM材（熱伝導材料）の代替材料としての使用も想定。同社は「半導体パッケージ製造においては、熱伝導率が高いさまざまな材料が開発されてきたが、TIM材の熱伝導率の低さがトータル熱設計のネックとなっていた。AgSn TLPシートは、50mm以上のTIM材の大面積接合が可能、かつ高い熱伝導率をもつ接合材料で、半導体パッケージ製造における熱マネジメントへの貢献が期待できる」と説明している。

AgSn TLPシートのスペック［クリックで拡大］ 出所：田中貴金属グループ