電子元件追求微小化、高效能與低耗能等特性，成功大學材料系副教授林士剛去年獲邀赴日本大阪大學客座，參與菅沼克昭教授團隊高功率半導體電子元件關鍵技術「銀/銀低溫低壓直接接合」研究。雖然，該團隊有技術基礎，但對接合原因感到困惑，林士剛副教授看出實驗數據與理論間的疑點待釐清，重新計算與推論一舉解開謎團，原來是「銀在微小奈米尺度下發生類似火山爆發」現象所致。

過去認為的「銀/銀低溫低壓直接接合」機制與電子元件中常見不受控制的自生極細微金屬凸塊相同，金屬凸塊易造成電子系統短路等問題，曾導致衛星掉落，林士剛副教授協助該團隊做到世界上首次得以控制金屬凸塊生成。他們的研究可大幅提高半導體電子元件的性能，包括微小化、簡化製程、降低成本，高溫下維持效率，對未來高功率半導體電子構裝的發展將帶來革命性影響。

微小化與高效能是電子元件發展的兩大趨勢，立體疊堆晶片能有效縮小元件體積，而採用高功率半導體則能提高元件效能，兩大領域都仰賴金屬直接接合（例如:銀/銀）技術，因此近年產、學界紛紛投入研究。

林士剛副教授發揮他「材料熱力學」專長，看一眼就發現實驗數據與理論之間有一些疑點待釐清，實驗數據不該與理論的數據存在數倍以上的差異，他以材料熱力學重新計算，提出新觀點—「銀在微小奈米(nano)尺度下發生類似火山爆發」現象，爆發的火山灰燼(銀原子)發揮膠水般的功能，將兩片銀黏住。而非原本認為的硬力擠壓，導致銀原子往表面擴散、累積，造成銀與銀直接接合。團隊依新推論重做實驗，數據與理論完全符合。

林士剛副教授指出，銀在微小奈米(nano)尺度下發生類似火山爆發現象，為「銀」與「氧」的化學反應，這現象也顛覆學界、工業界等長期以來認為銀/銀低溫低壓直接接合，其界面要極度乾淨、高真空狀態才容易產生鍵結的觀點。

據了解，銀/銀低溫低壓直接接合技術，是高功率電子元件重要關鍵技術，高功率電子元件又是航太科技、能源轉換以及電力驅動等諸多應用的關鍵元件，是綠能與電動車發展的重要技術。【記者  鄒弘整理報導】