Bereitstellung von hochmodernen Materialien, die aus Edelmetallen gewonnen werden, um die Zukunft von Halbleitergeräten zu gestalten.

Leistungshalbleiter der nächsten Generation werden schnell verbreitet.

Wenn Logik-Halbleiter und Speicher-Halbleiter als das Gehirn betrachtet werden, dann können Leistungshalbleiter mit dem Herzen verglichen werden. Leistungshalbleiter steuern und liefern Elektrizität und sind in allen elektronischen Geräten zu finden. Sie sind besonders wichtige Komponenten in Elektrofahrzeugen (EVs), Industrieanlagen, Kommunikationsbasisstationen und erneuerbaren Energien, die große Mengen elektrischer Energie nutzen, und der Markt wird voraussichtlich auch in Zukunft weiter wachsen. Wir beschleunigen auch die Entwicklung neuer Technologien mit dem Ziel, den Energieverbrauch zu reduzieren.

Leistungshalbleiter mit breitem Bandabstand werden schnell übernommen, um einen stabilen Betrieb auch in rauen Umgebungen zu gewährleisten. Im Vergleich zu herkömmlichen, auf Silizium basierenden Halbleitern können solche, die Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) verwenden, ihre Leistung unter hohen Temperaturbedingungen aufrechterhalten, während sie Stabilität bewahren, und sie verfügen über überlegene hohe Leistung und hohe Frequenz. Die Entwicklung hin zur Massenproduktion ist im Gange.

Laut Herrn Fushimi von TANAKA PRECIOUS METAL TECHNOLOGIES stehen Entwickler von Leistungshalbleitern der nächsten Generation vor neuen Herausforderungen. „Dazu gehören die Notwendigkeit, die durch die erhöhte Leistungsfähigkeit bedingte hohe Wärmeentwicklung zu bewältigen, die Zuverlässigkeit der Verbindungen über Tausende von Temperaturzyklen hinweg zu gewährleisten und Chips (Dies) mit großen Flächen zu verbinden, da diese immer größer werden. Herkömmliche Lötpasten und Epoxidharzklebstoffe können diese Anforderungen zunehmend nicht mehr erfüllen.“

Herausforderungen durch Materialien für ein flexibles ModuldDesign lösen.

TANAKA bietet Materialien an, die diese Herausforderungen angehen. Eines davon ist Ag Adhesive, das das Die-Bonding verändert. Das harzverstärkte gesinterte Silber (allgemein bekannt als Hybrid Sintered Silver), das von TANAKA entwickelt wurde, ist ein Material, das sich von herkömmlichem gesintertem Silber abhebt. "Neben einer hervorragenden Wärmeableitung aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit hat es eine hohe Zuverlässigkeit unter thermischen Zyklen dank eines einzigartigen Harzsystems und kann die strengen Umweltanforderungen von Automobilanwendungen erfüllen" (Fushimi). Dieses Produkt ist besonders effektiv für das Die-Bonding im kleinen bis mittleren Bereich und trägt laut Fushimi dazu bei, die Lebensdauer zu verlängern und die Kapazität von Leistungsbauelementen zu erhöhen.

Das andere ist „AgSnTLP Sheet“, das ideal für das Verkleben großer Flächen ist. „Dies ist ein Verklebeblatt für die Ag-Sn transienten flüssigen Phasen-Diffusionsverbindung, das effektiv für das Verkleben von großformatigen Dies und ganzen Modulen ist“, erklärt Shinichiro Kitaoka von dem Unternehmen, das an seiner Entwicklung beteiligt ist.

Diese Klebefolie zeichnet sich durch drei Hauptmerkmale aus. Erstens: Zuverlässigkeit. Nach dem Kleben bilden Silber (Ag) und Zinn (Sn) in dieser Klebefolie Ag₃Sn, wodurch die Hitzebeständigkeit auf 480 °C erhöht wird. Dadurch ist sie hitzebeständiger als herkömmliche Materialien. Sie erreicht eine maximale Klebefestigkeit von 50 MPa und behält diese auch bei 300 °C bei. Zudem hat sie 3.000 Temperaturwechselzyklen erfolgreich bestanden. Zweitens: Kostenreduzierung. Der Klebevorgang ist in wenigen Minuten abgeschlossen, was die Prozesskosten durch kürzere Taktzeiten senkt. Drittens: Geringere Umweltbelastung. Da das Material keine Lösungsmittel enthält, werden keine VOCs (flüchtige organische Verbindungen) freigesetzt. Darüber hinaus enthält es keine Stoffe, die unter die RoHS-Richtlinie fallen. „Diese Klebefolie zeichnet sich durch ein Verfahren aus, das auch unter niedrigem Druck eine zuverlässige Verbindung ermöglicht und zudem Lufteinschlüsse reduziert sowie die Herstellung vereinfacht. Sie eignet sich besonders für große Klebeflächen zwischen Modulen und Kühlkörpern und soll die Wärmeableitung verbessern“, so Kitaoka.

Die beiden Lösungen, Ag-Kleber und AgSn TLP-Blatt, für das Die-Bonden sind komplementär. Ihr wahrer Wert kann realisiert werden, indem sie selektiv entsprechend ihren jeweiligen Eigenschaften eingesetzt werden. Zum Beispiel ist Ag-Kleber für das Die-Bonden von kleinen bis mittelgroßen Dies geeignet, während AgSn TLP-Blatt für das Bonden von großflächigen Dies geeignet ist, bei denen thermische Stabilität erforderlich ist. Durch die komplementäre Nutzung beider Lösungen kann die Freiheit des Moduldesigns, die zuvor schwierig war, erweitert werden, und die drei Elemente – thermisches Management, Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit – die für die Entwicklung von Leistungshalbleitern der nächsten Generation unerlässlich sind, können gleichzeitig verbessert werden.

Eine vollständige Reihe von Materialien von der oberen bis zur unteren Ebene.

Wie Elektrofahrzeuge zeigen, ist es für Leistungshalbleiter zunehmend erforderlich, Elektrizität auch auf relativ kleinem Raum zu steuern. Um Leistungshalbleiter zu miniaturisieren und gleichzeitig ihre Leistung zu verbessern, besteht ein wachsender Bedarf an Materialien mit niedrigem Widerstand und guter Wärmeableitung.

TANAKA bietet Gesamtlösungen für Produkte für Leistungshalbleiter an. Neben Materialien für das Die-Bonding liefert TANAKA stabil eine vollständige Palette von Materialien vom upstream bis zum downstream des Herstellungsprozesses, einschließlich Bonding-Draht, der weltweit zu den führenden in Bezug auf das Liefervolumen gehört, edelmetallhaltige Lötmetalle, Beschichtungsprozesse und Sputtertargets.

Darüber hinaus, da Edelmetalle oft selten sind, betrachten wir die Systeme zur Produktion und Verteilung von Edelmetallmaterialien mit Blick auf das Recycling. Bei TANAKA ist das Recycling von Edelmetallen eines unserer Kerngeschäfte, und wir fördern die globale Expansion unserer Recyclingstandorte.

Mit der Weiterentwicklung der Leistungshalbleiter sind Innovationen bei Verbindungsmaterialien unerlässlich, um die Herausforderungen der Wärmeableitung und Zuverlässigkeit zu bewältigen. TANAKA steht an der Spitze dieses Bereichs und ist bereit, die Leistungselektronik in eine neue Ära zu unterstützen.
TANAKA wird weiterhin die Eigenschaften von Edelmetallen in seiner Forschung, Entwicklung und Bereitstellung fortschrittlicher Materialien nutzen.

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Neueste Trends in der Technologie der Leistungshalbleiterverpackung und hochmoderne Materialien für hohe Wärmeableitung und hohe Wärmebeständigkeit
Da energiesparende Technologien für Smartphones und elektronische Geräte, die nächste Mobilität wie Elektrofahrzeuge, Basisstationen und die Leistungssteuerung für erneuerbare Energien weiterhin fortschreiten, wird sich die technologische Entwicklung von Leistungshalbleitern zunehmend auf höhere Leistung und Effizienz konzentrieren.
Wir werden hochmoderne Materialien vorstellen, um Herausforderungen wie hohe Wärmeableitung, hohe Wärmebeständigkeit, Verlässlichkeit der Verbindung und Miniaturisierung sowie Trends in der Verpackungstechnologie anzugehen.

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