パワーデバイスの高耐熱実装と低温接合技術

第1部.SiC/GaNパワーデバイスに求められる高温・高周波対応実装技術

(2015年4月27日 13:00〜14:30)

　シリコンパワーデバイスは超接合型MOSFETならびにトレンチFS-IGBT型の誕生で特性限界に近づきつつあるといわれており、いよいよワイドバンドギャップパワー半導体の登場も現実となってきた。 　最近のSiCならびにGaNデバイスの製品化発表が相次いでいる。オン抵抗に代表される低損失特性は目を見張るものの、長期信頼性に関しては特有の課題があり未だ解決の余地があるようである。 　また、SiC・GaN材料特性のポテンシャルを十分に引き出す出すための実装技術もその製品化には極めて重要である。 　本講演では、現在中高耐圧領域の主役であるシリコンIGBT最新状況について簡単に触れた後に、SiC・GaNパワーデバイスの最新技術と課題を解説する。また高温・高周波動作に対応する最近の実装技術についても解説する。

1. パワーデバイスの現状
   1. 次世代パワーデバイス開発の位置づけ
   2. なぜ、MOSFETとIGBTが市場を伸ばしているのか
   3. なぜパワーデバイスが高温動作、高周波動作するといいのか
2. 最新シリコンIGBTの進展と課題
   1. IGBT開発の歴史と最新技術動向
   2. IGBTの今後はどうなるのか
3. SiCパワーデバイスの現状と課題
   1. SiC-MOSFET設計のポイント
   2. SiC-MOSFET量産化の課題
   3. SiC-MOSFET新型パッケージ技術
4. GaNパワーデバイスの現状と課題
   1. 最近のトピックス (太陽光PCSの発売)
   2. GaN-HEMT設計のポイント
5. 高温・高周波対応実装技術
   1. パワーデバイス動作中の素子破壊例
   2. 高温対応封止材
   3. SiC-MOSFET新型モジュール外観と断面

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第2部.銀ナノ粒子および酸化銀ペーストを用いた接合技術とその低温化

(2015年4月27日 14:45〜16:15)

　パワーデバイスの実装などにおいては、鉛リッチ高温はんだに替わる高温対応鉛フリー接合プロセスの確立が必要とされている。 　このような実装では、実装性の観点から実装温度はできるだけ低く、また信頼性の観点から実装後の接合部は高い耐熱性を有することが要望される。 　通常のはんだ材料でこのような特性を 両立することは困難であるが、ナノ粒子の低温焼結特性を利用することで、低温で実装後に接合部を高融点化し、信頼性の高い継手を形成することが可能となる。 　本講演では、接合に適用される銀ナノ粒子の基本特性とこれを用いた接合プロセスのコンセプト、接合機構を述べる。また、接合強度に及ぼす被接合材金属種、接合パラメータの影響を説明し、本手法の高温対応鉛フリー接合プロセスとしてのエレクトロニクス実装への適用性について述べる。

1. 銀ナノ粒子を用いた接合プロセスのコンセプト
   1. ナノ粒子とは
   2. 有機―銀複合ナノ粒子
   3. 銀ナノ粒子を用いた接合プロセス
2. 銀ナノ粒子の熱特性と焼結性
   1. 銀ナノ粒子の熱特性
   2. 銀ナノ粒子の焼結過程
3. 銀ナノ粒子を用いた銅の接合
   1. 接合性に及ぼす粒子サイズ効果
   2. 接合界面の微細構造
4. 各種金属との接合性と接合機構
   1. 接合強度に及ぼす金属種の影響
   2. 銀ナノ粒子を用いた金属の接合機構
5. 接合強度に及ぼす接合パラメータの影響
6. 高温鉛リッチはんだとの比較
7. エレクトロニクス実装への適用

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