パワーデバイス接合材料の高温、接続信頼性向上

第1部 モジュール全体からみたパワーデバイスの劣化と高信頼性化

(2016年11月22日 10:30〜12:10)

　ここ数年SiCダイオードを実装したHybrid IGBTモジュールやスイッチング素子もSiCにしたフルSiCモジュールを搭載したアプリケーションが話題になることが多い。ワイドバン ドギャップデバイスであるSiCの大きな特徴の一つに高温動作があげられるが、これはモジュール内部の材料やアセンブリー部分も高温へシフトすることを意味する。 　本セミナーでは、最初に実際に使用されるアプリケーションを見ながら、その要求事項を説明し、次に現行モジュールの高温使用での劣化を具体的に解説し、最後に高温使用の向けたインフィニオンのアプローチとしてアセンブリーやチップテクノロジーを紹介する。

1. パワーデバイスの応用 : どのようなアプリケーションで使われ、要求される信頼性は?
   1. パワーデバイスの機能
   2. アプリケーション応用事例
   3. モジュールに要求される信頼性
2. 現行パワーデバイスの劣化 : 高温使用によるストレスとは?
   1. チップ接合及びボンディングに起因する要因
   2. DCB基板とベースプレートに起因する要因
   3. サーマルインターフェイスマテリアル (TIM) の影響
3. パワーモジュールの信頼性向上と最新トレンド
   1. XTアセンブリーテクノロジー
   2. RCDC、IGBT5チップテクノロジー
   3. サーマルインターフェイスマテリアルの改善
• 質疑応答

第2部 Cu/Snペーストを用いた高温動作パワーモジュール向け低温・低加圧接合技術

(2016年11月22日 13:00〜14:40)

　200℃以上の高温で動作する次世代SiCパワーモジュールの実現に向けて、高温で高い信頼性を持つ接合材の研究が盛んに進められている。 我々は、錫の融点 (231℃) 付近で銅粒子を合金化反応 (遷移的液相焼結 (TLPS) ) させて、高融点の合金相 (Cu3Sn:融点=700℃) を生成し、高温環境で高い信頼性をもつCu/Sn系接合ペーストによる接合技術の開発を進めている。 　ここでは、酸化防止の目的でAgコート銅粒子やSiコート銅粒子と、錫合金 (Sn-8wt.%Cu) 粒子を用いたペーストを用いて、SiCデバイスを銅メタライズ・セラミックス基板に接合する技術を中心に報告する。

1. イントロダクション:高温動作SiCパワーモジュール
2. 耐高温接合技術
   1. 高温動作パワーモジュール作製から見た接合技術
   2. TLPS薄膜積層接合接合技術
   3. TLPSペースト接合技術
3. Cu/Snペーストを用いたTLPS接合
   1. CuSnペーストのTLPS反応過程
   2. CuSnペーストを用いたTLPS接合技術のSiCダイボンドへの適用
   3. CuSnペーストTLPS接合技術の最適化
4. まとめ
• 質疑応答

第3部 パワーデバイス実装における実装材料の信頼性評価

(2016年11月22日 14:50〜16:30)

　SiCやGaNなどの次世代パワー半導体の実用化が期待されており、それらを利用したパワーモジュールの開発が活発化しています。 　パワーモジュールの信頼性評価には、従来の評価手法に加え、異相界面の信頼性評価がキーとなります。 　本講演では、それらの信頼性評価の課題と現状の取り組み事例を解説します。

1. パワーデバイス用接合材料の動向と課題
2. 高温鉛フリーはんだの機械的特性評価
   1. 微小試験片による引張特性評価
   2. Sn-Sb系はんだの引張特性に及ぼす温度およびひずみ速度の影響
   3. Sn-Sb系はんだの疲労特性と疲労損傷挙動
3. 樹脂材料の機械的特性評価
   1. 樹脂材料の機械的特性に及ぼす添加材およびカップリング処理の影響
   2. 樹脂/銅電極界面の密着強度およびその劣化挙動
• 質疑応答