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京都先端科学大学 ナノメカトロニクス研究室(生津・Banerjee研究室)

京都市,  京都府 
Japan
https://lab.kuas.ac.jp/~namazu/index.html
  • 小間番号E6843


金属多層膜を用いてゼロエネルギー&ゼロエミッションな半導体デバイス瞬間接合を実現します!

近年、半導体デバイスのニーズは拡大の一途をたどり、PCやスマートフォン等の民生品から自動車、電車等の輸送機器まで、多岐にわたります。Si素子の実装にははんだ接合が使われていますが、大電力・高CO2排出、長時間、高コストなどの課題があります。車載用パワー素子にはより耐熱性に優れて低電力損失なSiC素子が期待され、SiC製インバーターは2006年の時点で体積1/4,電力損失70%減(いずれも対Si製インバーター)を達成しています。しかし、300~350℃の高温動作に耐えうる接合技術の確立が課題であり、はんだフリーかつ環境に優しい、新しい概念の接合技術が強く求められてきました。
我々、KUASナノメカトロニクス研究室は、自己伝播発熱機能を持つ金属多層膜を使い、0.1秒未満で半導体デバイスの接合プロセスをゼロエネルギーかつゼロエミッションで完了する新概念の実装技術を提案します。具体的には、デバイス材料のAlやNiなどを組み合わせて多層膜を作り、それに外部から極微小な刺激(例えば、電気スパーク、ピンセットで突く等の機械刺激、等)を与えて反応させ、生じた熱でAl等の低融点金属あるいは用途によっては母材そのものの表面を溶融させて瞬間接合します。技術的・機能的な優位性はもちろん、ゼロエネルギーかつゼロエミッションなため、世界実装できれば、急速に進行している地球温暖化問題の改善にも十分貢献できます。特異な発熱性能を持つ熱源ですので、ほかにもさまざまなアプリケーションが期待できます。ぜひ皆さんブースにお越しいただき、このユニークな発熱機能材料の一端をご覧ください。


 出展製品

  • 自己伝播発熱金属多層膜
    例えばAlとNiのような軽金属と遷移金属を数nmの厚みで交互に積層堆積させた多層膜です。この膜に外部から刺激を与えると、局所的にNiAl合金が形成して発熱します。局所反応で生じた熱が周囲の反応を誘起するエネルギーとして使われるので、発熱反応が多層膜内を自己伝播します。とても面白い発熱現象です。...

  • Al/Ni金属多層膜の発熱性能は、金属の組み合わせ、原子比、バイレイヤー厚(AlとNi一層ずつの厚み)、総膜厚などで決まります。つまり、アプリケーションに応じて発熱性能を制御できます。およそ10m/s程度で反応伝播するので、例えば1cm四方のチップでは反応開始から終了まで0.1秒もかかりません。また、ほぼゼロエネルギーで反応誘起でき、ゼロエミッション反応です。この魅力的な発熱金属膜を熱源とした瞬間ウェハ接合は、技術面だけでなく、環境面でも優れた特徴を持つ次世代の実装技術に貢献します。