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활성금속 접합재

활성금속 접합재

활성금속 접합재와 활성금속 접합재/구리 복합재의 프레스 샘플

다양한 세라믹을 접합할 수 있습니다.

산화물계, 질화물계를 가리지 않고 다양한 세라믹을 금속화하지 않고 땜질할 수 있습니다.
구리재에 활성금속 접합재를 복합화한 재료도 제공하고 있으며, 파워 디바이스용 세라믹 회로 기판이나 히트싱크 등의 방열부재에 적용하는 것도 기대됩니다.

활성금속 접합재

특징

  • 활성금속 접합재는 접합재에 Ti(티타늄)을 첨가함으로써 일반적인 접합재로는 접합 불가능한 세라믹을 직접 땜질할 수 있는 접합재입니다.
  • 알루미나 등의 산화물계 세라믹을 비롯해 질화규소나 카본 등도 땜질할 수가 있습니다.
  • Sn(주석)을 첨가한 독자적인 합금 성분에 의해 접합재에 첨가된 Ti을 미세하게 분산시키고 있습니다.
    이렇게 해서 판 두께 50umT를 제공할 수 있게 되었습니다.

판재의 단면 조직

  • 활성금속 접합재(판재)종래 재료의 단면 조직 - AgCuTi 합금
    AgCuTi 합금
    AgCu 매트릭스 중에 조대한 CuTi 화합물이 존재하고 있다
  • 활성금속 접합재(판재)TKC-661의 단면 조직 - AgCuSnTi 합금
    AgCuSnTi 합금
    SnTi 화합물이 미세하게 분산되어 있기 때문에 박판 제조 및 공급이 가능

종류

제품명 주성분 (wt%)
Ag Cu Ti Sn
TKC-661 66 29.5 1.5 나머지

물성치

재질명 TKC-661 (비교 대상)
BAg-8
비중 9.7 10.0
고상선 (℃) 745 780
액상선(℃) 780 780
경도(HV) 113 90
인장강도(MPa) 356 294
영률(GPa) 85.0 97.0
선팽창계수(×10-6/℃) 18.6 17.1
열전전도율(W/mK) 102.0 311.0
세라믹의 접합 〇 ×

제품 형태

형상 치수
선 선 직경: 0.2mm 이상
판재 선 폭: 120mm 이하
판 두께: 0.05mm 이상 

활성금속 접합재 제품 형태. 판재와 선

접합 사례

  • 알루미나끼리의 접합 사례
    알루미나끼리의 접합
    830℃ 진공 중에서 땜질
  • 질화규소끼리의 접합 사례
    질화규소끼리의 접합
    830℃ 진공 중에서의 땜질

4점 굽힘 시험 결과(알루미나)

시험편 외관
[4점 굽힘 시험 결과(알루미나)] 4점 굽힘 시험편 외관→4점 굽힘→파단 후 시험편

파단 강도 측정 결과

Bag-8와 TKC-661의 4점 굽힘 시험 파단 강도 비교 그래프
4점 굽힘 시험 파단 강도 비교

BAg-8(금속화 처리)은 접합 계면 파단, 활성 금속 접합재를 이용한 경우에는 모재 파단이 관찰되었다.
활성금속 접합재를 이용한 접합으로 충분한 강도를 확보한 것을 확인.

단면 관찰 SEM

접합재 접합 계면의 EDX 면 분석 결과：Al2O3

접합재 접합 계면의 EDX 면 분석 결과：Al2O3의 단면 SEM

세라믹과 접합재 계면에 Ti이 층을 형성하고 있다.
Ti층과 알루미나의 계면에서는 Al-Ti-O로 이루어지는 화합물 층을 형성하고 있다고 추측.

활성금속 접합재/구리 복합재

활성금속 접합재/구리 복합재의 프레스 조각
좌측: 복합재(구리측)
우측: 복합재(활성금속 접합재측)

파워 디바이스 방열 분야에 대한 활용이나 차세대 히트싱크에 대한 공헌

구리(Cu)재의 한쪽에 활성금속 접합재를 복합화(클래드)한 제품입니다.
세라믹(산화물, 질화물, 탄화물)이나 탄소 소재 등 임의의 재료에 직접 접합할 수가 있기 때문에 파워 디바이스용 세라믹 회로 기판이나 차세대 히트싱크에 대한 적용이 기대됩니다.

특징

  • 성능 향상
    －고방열 히트싱크에서 요구되는 기존 공법의 식각에서는 곤란한 세라믹으로의 두꺼운 Cu재의 전극 형성이 가능하며, 또한 배선의 파인 피치화가 가능
    －용제를 포함하지 않는 재료이므로 찌꺼기가 적고 접합 신뢰성이 향상
  • 비용 저감
    －접합재의 두께를 10µm 이하로 형성 가능하기 때문에 종래의 활성금속 접합재에 비해 은 지금의 비용을 절반 이하로 억제하고, 접합재 열저항을 반감
    －Cu재가 복합화되고 있기 때문에 재료를 세트하기만 하면 패턴을 형성할 수 있어 프로세스 비용 삭감이 가능
  • 환경 부하 저감
    －용제를 포함하지 않는 재료이기 때문에 VOC(휘발성 유기화합물)가 발생하지 않는다
    －땜질 시간이 대폭 단축됨으로써 에너지 절약을 해 환경 부하 저감도 기대할 수 있다

～고방열화의 실현과 공정 삭감의 양립이 가능～

제안 공법에 의한 기판 모델

[제안 공법에 의한 기판 모델] 위에서 Si 칩, 땜납, 구리, 활성금속 접합재, Sin or AIN(세라믹), 활성금속 접합재, 구리, 냉각장치(히트싱크 등)

  • ・파워 디바이스 시장
  • ・EV나 HV 등의 환경형 자동차 시장
  • ・고출력 레이저 다이오드 시장
  • ・차세대 히트싱크 시장　　　에 대한 공헌
  • 한층 더한 고출력화나 고효율화가 요구되고, 그에 따른 발열량의 증대로 각 부재에서 고방열, 고내열, 접합 신뢰성을 가지며 또한 소형화에도 대응하는 재료 개발이 급무
  • 이때문에 Cu판을 두껍게 하는 것이 요구된다
  • 본 제품은 두꺼운 Cu재에 전극 형성이 가능하며, 식각을 하지 않음으로써 접합 신뢰성이 향상되어 고방열화에 대한 공헌을 기대할 수 있다

본 제품에 의한 공정 삭감 제안

본 제품을 이용한 제조 공정을 동영상으로 소개해드립니다.

히트 사이클 시험 결과

히트 사이클 시험의 샘플 접합재: TKC-661 0.02mm

샘플 상세
・접합재：TKC-661 0.02mm
・Cu   ：0.8 x 30 x 30mm
・Si3N4 ：0.32x 31 x 31mm
・Cu   ：0.8 x 30 x 30mm

-50℃～175℃의 히트 사이클 시험에서 1,500 사이클 이상의 내구성을 보이는 것을 확인

[히트 사이클 시험 결과] 1,500 사이클 이상의 내구성을 보이는 것을 확인

본 제품의 샘플을 제공하고 있습니다. 자세한 내용은 문의해 주십시오.

제품정보