パワーデバイス用基板の高熱伝導化と実装、パッケージ技術

第1部 パワーモジュール用絶縁回路基板の開発と金属/セラミックス接合技術

(2019年4月4日 10:00〜11:30)

　近年、SiC等を中心とした高温半導体パワーデバイスの開発が盛んに行われている。高温半導体のメリットを最大限に発現するためには、デバイスを高温環境下でも正常に動作させることが不可欠であるが、材料の耐熱性向上や熱応力低減など、実装技術における課題が山積している状況である。 　本講演では、高温環境下での高信頼性化を実現するためのパワーモジュール実装技術として、Ag焼成膜付きDBA基板の紹介をする。パワーモジュールの高信頼性化には、単にモジュールの構造を改良するだけでなく、材料の物性や欠陥制御などの材料科学的な視点が極めて重要であることを、多くの解析事例を踏まえながら説明し、Ag焼成膜付きDBA基板の優位性だけでなく、Agダイボンディングプロセスにおける留意点についても言及する。

1. 高温半導体を用いたパワーモジュールの技術課題
   1. パワーモジュールの構造
   2. パワーモジュールに要求される機能
   3. 高温半導体のメリット
   4. 高温半導体の実装技術の課題
2. パワーモジュール用絶縁回路基板:DBC基板とDBA基板の比較
   1. 冷熱サイクル信頼性の比較
   2. 計算機シミュレーションによる解析
      • CuとAlの物性比較
      • セラミックス内の熱応力
      • はんだ内の累積歪量
   3. 高温動作における信頼性比較
3. Ag低温焼結技術を用いたダイボンディング技術
   1. ナノAgペーストを用いたダイボンディング
   2. サブミクロンAg粉を用いたダイボンディング
   3. 酸化銀還元法によるダイボンディング
4. Ag焼成膜付きDBA基板の開発
   1. Agめっき代替技術のニーズ
   2. ガラスフリット入りAgペーストの適用
   3. ペースト組成の最適化
   4. アルミニウム回路上への接合機構
   5. 信頼性評価
      • 冷熱サイクル試験
      • パワーサイクル試験
      • 電気抵抗
• 質疑応答

第2部 高放熱基板の技術動向

(2019年4月4日 12:10〜13:40)

1. 放熱基板の用途と要求特性
2. 金属基板 (高熱伝導アルミニウム基板)
   1. 高信頼性に向けた取り組み
   2. 高放熱性に向けた取り組み
3. セラミックス基板 (窒化アルミニウム基板、窒化珪素基板)
   1. 絶縁層 (セラミックス) からの取り組み
   2. メタライズ層、回路金属からの取り組み
   3. 新規基板材料
4. 高放熱化に向けた放熱構造の取り組み
5. 技術課題と今後の取り組み
• 質疑応答

第3部 パワー半導体実装用接合技術の開発動向と特性評価

(2019年4月4日 13:50〜15:20)

　パワー半導体実装用の接合技術について説明します。SiC等の次世代パワー半導体の開発に伴い、接合技術の研究開発も盛んになっていますが、標準的な接合技術や特性評価方法は、まだ決まっていない状況ですので、それらの動向やトピックスをお話します。この技術は、機械・電気・材料など、広い技術分野に関連しています。皆様のご専門分野を広げて頂くきっかけになるかも知れません。

1. EV/HV技術
2. 次世代パワー半導体
3. パワー半導体実装用接合技術
   1. 接合技術に求められる要件
   2. 接合技術の概況
   3. 接合技術のトピックス
      1. Cuナノ粒子接合
      2. 高融点はんだ接合
      3. 合金接合
4. 接合技術の特性評価
   1. 試料構造
   2. 初期特性
   3. 信頼性
• 質疑応答

第4部 車載パワー半導体の高耐熱、高放熱パッケージ技術と樹脂材料への要求特性

(2019年4月4日 15:30〜17:00)

　近年、省エネ化や地球温暖化の観点から、車両の電動化と電子制御による効率化が進んでいます。 これに伴い電子機器の小型化、高電力密度化が進み半導体素子の発熱が増大する傾向にあります。 半導体素子は、高温になると効率が低下するだけでなく誤動作や故障の原因となるため、発生した熱量を効率的に機器の外部に逃がす放熱性の高い絶縁材料が求められています。 　本講演では、高耐熱・高熱放熱化技術を紹介するとともに、車載用電子機器の中で高い放熱性が要求される パワーモジュールへの応用例について紹介します。

1. EV/HEVを取り巻く状況
2. EV/HEVの分類
3. インバーターへの要求
4. セラミック基板を適用したパッケージ
5. 複合材料の熱伝導性向上技術
6. 熱伝導複合材料を適用したパッケージ
7. 高耐熱・高熱伝導複合材料の開発
• 質疑応答