SEMICON Japan2024　を見学　

SEMICON Japanは、半導体産業における製造技術、装置、材料をはじめ、車やIoT機器などのSMARTアプリケーションまでをカバーしたエレクトロニクス製造の国際展示会です。
半導体パッケージング、基板実装分野のトッププレイヤーが集結する「Advanced Packaging and Chiplet Summit（APCS）と同時開催です。今回も、拡散接合の適用例を求めての見学で、その結果について紹介します。
SEMICON　JapanのHPで、「拡散接合」で検索しますと、日本発条、ウラノ、アロン社、東北特殊鋼の4社でした。検索でヒットしませんでしたが、会場でテクノクオーツの石英の接合品がありました。半導体製造装置関連部品の展示で、「金属の部品」と「石英部品」の接合品展示がありました。

1）金属系の部品展示で、広いスペースでの技術展示は日本発条でした。拡散接合では、コンタミレスでクリーンな内部流路の制作が可能。 また、素材同士で接合するため不純物の混入がないことから、「コア技術」として採用し、アルミニウム合金、チタン及びその合金、純ニッケル、ステンレス鋼部品へ、拡散接合を適用しています。。
　
下記は、アルミ合金製の冷却板3枚の接合例のカットモデルです。内部構造が非常に複雑です。しかし、接合部の断面観察から、接合による中空部の変形が非常に少ないのがわかります。採用アルミ合金は6061、6063、5052で製作され、拡散接合による軟化を避けるため、拡散接合後の溶体化処理と時効処理を施すこともあるようです。

アルミ合金板3枚の接合例のカットモデル

接合部の断面観察

水冷マルチゾーンヒーターの製作例で、直径が300ミリあります。3000系アルミ合金で製作され、内部には加熱ヒーター用と冷却水用の流路があます。これら流路の小径化とレイアウトの自由度の拡大で、用途に合わせた温度制御を達成しています。

水冷マルチゾーンヒータ（白い点は、天井の照明

2）ウラノの展示ブースでは、当社が得意とする機械加工技術と拡散接合技術とを組み合わせての展示でした。新設した工場にホットプレスを導入し、新しい技術開発に挑戦中です。展示品は5052アルミニウム合金の半導体製造装置向けの円盤の接合体です。直径20センチほどの3枚の積層接合体で中空溝あります。溝のある接合円盤をアルマイト処理後、接合面を切削します。引き続き、アルミニウム合金同士を接合した接合体の展示があり、接合体の耐熱温度は205℃とありました。今後4枚接合に向け検討中とのことでした。

3）アロン社は、フォトチング技術と拡散接合を組み合わせての製品開発が特徴です。最高の搭載性を備えた費用対効果抜群の「チップトレイ」、工程搬送「キャリア」や、従来の常識を根底から変える「吸着盤」などの部品展示がありました。

積層接合体（精密フォトエッチング＋拡散接合）

4）東北特殊鋼は、当社は素材開発から加工・熱処理まで、特殊鋼に関わる全てをご提供する総合エンジニアリングメーカーです。当社の鍛造や切削による部品加工技術と熱処理及び表面処理などを組み合わせて、異種金属の接合のほか、チタン、銅、ステンレス鋼の拡散接合品を製造しております。特に、接合による「変形の少ない」精密接合に重点的に取り組んでいます。試作から量産まで最適なソリューションの提案を行っておりました。

チップトレイ（純チタン製）

5）テクノクオーツは、石英ガラスの加工を専門とし、石英ガラスの積層接合体を製作しています。特徴として、石英ガラス母材同士を、媒体を介さずに原子レベルで一体化することから、接合プロセスによる熱変形が非常に少ない。また、各種内部流路の形成，多層構造，異種材料封入等が可能となっています。
　下記は石英同士の接合体で、展示品は直径が約250mm（製品サイズで直径500mmの製作実績あり）ですが、中空部の流路が確認できます。接合部に空隙等の未接合部がありますと、空隙が確認できるとのこと。本接合体では、空隙は確認できず、接合領域での紫外線透過率は、接合部とバルク材では全く差がない。また接合部の４点曲げ試験でもバルク相当の結果を確認とのことでした。また、MEMS技術で微細流路パターンの形成と部品製造が可能となり、その接合例の展示もありました。

石英同士の接合体（直径約250mm）と微細流路を持つ接合体

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