パワーデバイスの高放熱・冷却技術と放熱特性評価

第1部 高熱伝導性を有するヒートスプレッダー及び絶縁基板の開発

(2018年9月25日 10:30～12:10)

　発熱密度の増加に伴い、熱対策分野はこれまで以上に重要になっており、シリコンに代わるGaNやSiCなどの素子も本格的に展開されようとしています。基板やヒートスプレッダーは、従来の素材構成で解決できない場面も増えていると思います。 　今回、高熱伝導性のグラファイトを中心に、熱対策部品に用いられようとしている素材を広く紹介し、基本的な材料選定から部品化までの一連の要素技術やその評価手法などを説明する予定です。

1. 高熱伝導化の必要性
2. 高熱伝導材材料の特徴や構造について
   1. 各種高熱伝導材料について
   2. 高熱伝導性グラファイトについて
3. 熱対策部品への活用について
   1. 高熱伝導グラファイトを用いたヒートスプレッダー
   2. 高熱伝導グラファイトを用いた絶縁基板
4. 高熱伝導材の複合化技術について
   1. 配合技術
   2. 接合技術
5. 用途及び市場動向について
6. 各種評価について
   1. 各種物性評価
   2. 信頼性評価
7. まとめ
• 質疑応答

第2部 沸騰冷却を用いた冷却技術

(2018年9月25日 13:00〜14:40)

　車載デバイスの技術革新スピードはすさまじく、小型化・高性能化・高出力化が進み続けている。特に次世代パワーデバイスにおいては、従来使われてきた空冷や水冷技術の限界を超える発熱密度が想定されている。この限界を打ちやぶる省エネ冷却技術として沸騰冷却が大いに期待されている。 　本講座では、研究の中で分かり始めてきた沸騰冷却実用化にあたって問題となりそうな現象を紹介する。

1. 沸騰冷却が求められる背景
2. 沸騰冷却とは
   1. 沸騰曲線について
   2. 飽和沸騰とサブクール沸騰
   3. 沸騰伝熱面性状が冷却性能に及ぼす影響
3. 応用技術:気泡微細化沸騰 (Microbubble emission boiling:MEB)
4. 研究紹介
   1. 疎水性コーティング剤による沸騰伝熱面改質
   2. サブクール沸騰が沸騰伝熱面に及ぼす影響
5. 結言及び今後の展望
• 質疑応答

第3部 パワーデバイス基板の放熱特性評価へ向けた標準技術開発について

(2018年9月25日 14:50〜16:30)

　世界的な環境問題・省エネルギーに向けた動きからエレクトロニクスパワーデバイスの進化が進んでおり、特に電気自動車 (EV) の開発が激化している。 なかでもSiC, GaN などのワイドバンドギャップ半導体を用いた小型かつハイパワーのデバイスが現実のものとなってきており、これらの新しい半導体材料をいかに使いこなすかが、電気システム、実装技術の両面において注目されている。実装技術においては、耐熱信頼性を確保すると共に、急速に増大する電流密度にともなう発熱を効率的に処理するモジュール構造や素材が重要になっている。 　本講演では、放熱デザインの鍵となるセラミック基板の熱特性を精度よく評価する方法の開発と、その国際標準化を進めるプロジェクトについて解説する。

1. 序
   1. 次世代パワーエレクトロニクス実装技術
   2. NEDO クリーンデバイス事業 (2015年〜2017年) の紹介
   3. 「次世代半導体を用いた超小型電力変換モジュールの多用途社会実装」
2. 高耐熱ダイアタッチのための焼結接合技術について
   1. 銀焼結接合技術、銅焼結接合技術の動向
3. サーマルマネージメントを考慮したモジュール開発動向
4. メタライズド・セラミック配線基板の熱評価
   1. 省エネルギー等国際標準開発
   2. 「次世代パワエレ基板の熱特性評価方法に関する国際標準化」
      1. 定常熱勾配法による実装基板の定常熱抵抗の測定方法
      2. 疑似発熱チップ駆動による実装基板の放熱・熱衝撃特性の測定方法
      3. SiC TEG 素子実駆動による実装基板の過渡熱特性の測定方法
5. まとめ
• 質疑応答