岛津制作所于8月25日宣布，通过与大阪大学接合科学研究所（塚本雅裕教授）以及DOWA控股集团旗下公司DOWA Power Device的三方联合研究，利用多光束增材制造法成功实现了铜-氮化铝基板（Cu-AlN）的实用化。
图1 成功实现商业化的多光束增材制造法新接合工艺。无需使用钎料即可直接接合铜（供图：岛津制作所）
图2 既往接合方法——活性金属钎焊法（供图：岛津制作所）
通过向氮化铝基板同时喷射铜粉末和蓝色半导体激光，无需使用会导致绝缘不良的银，便可直接涂覆形成铜电极层，该技术为世界首创。研究团队表示，该技术不仅可用于功率半导体器件，还有望在光通信、通信卫星、AI服务器、医疗激光等广泛领域得到应用。
随着高性能功率半导体器件的开发推进，亟需可高效管理器件产生热量的技术。由铜与氮化铝接合而成的Cu-AlN基板，作为兼具优异导热性和绝缘性的材料，主要用于功率半导体器件的散热用绝缘体。
既往接合方法一般采用使用含银钎料的高温接合。然而，该方法存在各类课题，首先是制造时间较长，还有会造成基板变形、开裂、接合部位剥离等问题的残余应力（接合后残留在材料内部的应力），以及在高温、高湿或者高压环境下银会发生迁移，形成非预期导电通路的银迁移现象所带来的对绝缘可靠性的影响等。
三方于2022年11月开始启动联合研究，岛津制作所负责开发使用蓝色半导体激光的铜涂覆装置及加工工艺。该公司研究开发的多光束增材制造法，是一项能够以牢固且低残余应力、不使用银的方式，将任意形状的铜电路与陶瓷接合的技术。蓝色半导体激光对金属的光吸收效率高，适合纯铜材料的加工。
采用该技术制备的铜-氮化铝基板，除具备高散热性能外，热循环耐久性（基板及接合部在高低温反复循环过程中不发生劣化并保持性能的能力）相比既往基板提高3倍以上。
此外，若运用3D成型技术，还能形成细线图案和复杂电路形状。对于这项新开发的技术，三方今后除了将应用于功率半导体器件外，还将进一步在要求高密度布线与小型化的光通信设备、AI服务器等多种领域推进应用验证。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
