パワーデバイスの高放熱・冷却に向けた材料、モジュール技術

第1部 放熱材料の更なる高熱伝導化に向けた窒化物フィラーの活用法

(2020年2月20日 10:00〜12:00)

　TIMや回路基板など放熱材料の更なる高熱伝導化が聞こえるようになった電子材料市場。樹脂材料の性能は、熱伝導率に加え、柔らかさ、絶縁性能、金属との接着性、誘電性能など 用途によってさまざまな特徴を兼ね備えねばなりません。 重ねて、製造プロセスでの歩留まり向上、成形性の安定化、そして最大の課題であるコスト。 新規製品開発のチャレンジにはリスクと、あるいは社内との戦いでもあります。 今後放熱材料市場は益々拡大し、高放熱材料への要求、期待も高まってくるでしょう。今まで使ったことのない材料や、プロセスなどチャレンジできる環境なのかもしれません。 窒化物は高熱伝導だけれど充填し難い、耐水性が悪い、何せ価格が高い、など気になる疑問もあるでしょう。 　今回は、現在トクヤマが上市中、開発中の窒化物 (AlN、BN) の樹脂用フィラーを紹介し、その使い方を簡単にご説明します。トクヤマは窒化アルミニウムの世界トップメーカーとして、新しい放熱材料の開発を加速し、使う側のチャレンジを応援し続けます。窒化物を使って高放熱樹脂材料の開発をしてみましょう。

1. トクヤマの放熱材料事業ご紹介
2. 材料開発品のご紹介
   1. 窒化アルミニウム
   2. 窒化ホウ素
3. 高放熱樹脂へのチャレンジ
   1. 充填性改善 (高充填で低粘度)
      1. 異粒径ブレンド
      2. 表面処理品
   2. 高熱伝導へのチャレンジ
      • ALN+BNブレンド系
4. 今後の開発方針
   • 液状樹脂製品への展開
• 質疑応答

第2部 高熱伝導繊維材料を用いた放熱シート、基板の開発と放熱効果

(2020年2月20日 12:50〜14:50)

　高強度、高弾性なスーパー繊維の中には、繊維方向に高い熱伝導特性を有する繊維があり、放熱材料への応用が考えられる。本講座では、スーパー繊維の特性を紹介するとともに、 高熱伝導特性があるPBO繊維を強化繊維に用いた放熱シートや基板の試作例やその特性を紹介する。

1. 高熱伝導有機繊維
   1. スーパー繊維・機能性繊維
      • POB繊維
      • アラミド繊維
      • 高分子ポリエチレン繊維
      • カーボン繊維など
   2. 熱的特性
      • 熱伝導性
      • 耐熱性など
   3. 機械的特性
      • 引張強度
      • 線膨張係数など
   4. その他特性
      • 電気的特性など
2. 放熱材料の試作
   1. クロス
   2. プリプレグシート (放熱シート)
   3. 基板
      • 積層
      • 硬化
      • 銅張
3. 熱伝導特性
   1. 熱拡散率・熱伝導率の測定
      • 測定
      • 評価方法
   2. 熱伝導特性
   3. 特性向上の試み
      • 異方性改善
      • 配向
      • ナノファイバー
4. IGBTスタック用放熱シートへの適用検討例
   1. 試作放熱シート
   2. 試験方法
   3. 試験結果
5. プリント基板への適用検討例
   1. 試作プリント基板
   2. 試験方法
   3. 試験結果
• 質疑応答

第3部 高Tj化を見据えたパワー半導体のモジュール技術

(2020年2月20日 15:00〜17:00)

　パワーエレクトロニクスの発展を支えるキーパーツであるパワーデバイス。確実な進歩を遂げ低損失・高性能化が進んでいますが、応用範囲の拡大に伴い更なる高パワー密度化の要求が高まっています。 その一つである高温動作に備えたパワーデバイスの動向をパッケージ・チップの双方から紹介し、その実施例を含め技術動向を感じていただきたいと思います。

1. パッケージ技術動向
   1. パワー半導体の構成要素
   2. 各構成要素に対する高Tj化へ向けた方策
2. チップ技術動向
   1. 低損失化へ向けたSiデバイスの取り組み
   2. 高Tjの可能性を秘めたSiCデバイス
3. パワーモジュールへの適用実施例
• 質疑応答