SiCパワーデバイス用高耐熱・高放熱部材の開発とパッケージ技術

第1部 高耐熱エポキシ樹脂の分子設計

(2018年12月12日 10:00〜11:30)

　エポキシ樹脂は電子デバイスにおける各種絶縁材料として用いられているが、要求特性のレベルは年々高まっており、例えば半導体パッケージ材料やSiC半導体材料の分野では、相反する諸特性を維持しつつ、優れた耐熱性を発現することが求められている。 　本発表では、エポキシ樹脂の分子構造と耐熱性の関係、耐熱性と相反関係にある特性を示し、これらを両立する分子設計について解説するとともに、DICが近年開発した高耐熱エポキシ樹脂を特性とあわせて紹介する。

1. はじめに
   1. エポキシ樹脂の硬化反応
2. エポキシ樹脂の分子構造と耐熱性の関係
   1. 官能基濃度の影響
   2. 官能基数の影響
   3. 骨格の剛直性の関係
3. 耐熱性と相反する重要特性の解説
   1. 粘度
   2. 吸湿性
   3. 誘電特性
   4. 熱分解性
4. 耐熱性と相反する諸特性を両立する分子デザイン
• 質疑応答

第2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12月12日 12:10〜13:40)

　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3部 パワーデバイス放熱システムの熱応力解析と応力分布の評価技術

(2018年12月12日 13:50〜15:20)

　パワー半導体を用いたシステムの信頼性確保は重要な課題となっている。特にパワー半導体は温度管理の観点から、放熱システムが重要となる。特に接合層および半導体チップにかかる応力分布を知ることで高信頼設計に結びつくものと考えられる。 　本講座では有限要素法を用いたマルチフィジックスソルバーにより信頼性評価につながる解析例を紹介する。

1. パワー半導体放熱システム
2. パワー半導体接合材料の違い ハンダと銀焼結接合
3. パワーサイクル試験と熱サイクル試験
4. 有限要素法によるマルチフィジックスソルバーによる解析
5. 計算に使用する材料特性
6. 応力発生メカニズム
7. 弾性、塑性変形
8. SiチップとSiCチップの違い
9. 反りの解析
10. まとめ
• 質疑応答

第4部 パワーデバイスの高耐熱・高放熱パッケージ技術

(2018年12月12日 15:30〜17:00)

　最新のパワーエレクトロニクスは地球環境対策や電力消費量削減に貢献する技術であり、我が国が世界をリードできる分野である。 　さらに、今後の成長が期待されているIoT、AI (人工知能) 、ロボティクス、および航空・宇宙といった先進分野においてもパワーエレクトロニクス技術が必要不可欠である。パワーエレクトロニクス機器の中核デバイスであるパワー半導体においてはこれら先進分野に対応するためSiCやGaNなどの新たな材料を用いたデバイスの適用が始まっている。 　本講座では、これら新デバイスを見据えたパワー半導体モジュールの高耐熱化と高放熱化を実現するパッケージについて紹介する。

1. パワーエレクトロニクスとパワー半導体
   1. パワーエレクトロニクスの重要性
   2. パワーエレクトロニクス機器の要求性能
2. パワー半導体モジュールのパッケージ技術
   1. パワー半導体モジュールの構造および機能
   2. パワー半導体モジュールの要求性能
3. パワー半導体モジュールの高耐熱化技術
   1. 各種接合部の高耐熱化
   2. 各種接続部の高耐熱化
4. パワー半導体モジュールの高放熱化技術
   1. セラミックス基板の低熱抵抗化
   2. TIMの低熱抵抗化
   3. 直接水冷化技術
5. まとめ
• 質疑応答