パワーデバイスのパッケージ技術と高信頼性化への対応

第1部 パワーデバイス封止材の要求特性と設計・評価法

(2022年3月24日 10:30〜12:00)

　現在、温室効果ガスの削減は全世界的な課題となっている。そのためには排出ガスの少ない新エネルギーの開発が重要視されているが同時に消費エネルギーを削減する事はまず必要な事項である。パワーデバイスは効率よく電気を使うために必要不可欠なものであるが電気を損失少なく運用するためにパワーデバイスにおいてはSiからSiCやGaNといったデバイスへの移行が進んでいる。それに伴って封止材の要求特性も変化しつつある。 　本稿ではそういった次世代のパワーデバイスに対応するための封止材設計と評価手法について解説する。

1. パワーデバイス封止材の市場・技術動向
   1. パワーデバイスの役割と重要性
   2. パワーデバイスの応用分野
   3. パワーデバイス封止材の技術動向
      1. WBG (SiC GaN) への移行でどう変わるか
      2. 封止法の変化について (成形か注型か)
   4. パワーデバイスの市場動向
2. パワーデバイス封止材の設計
   1. パワーデバイス封止材の要求特性
      1. 耐熱性
         1. 短期耐熱性と長期耐熱性について
         2. それぞれの耐熱性の要求を満足させるための樹脂設計
      2. 難燃性
         1. 化学品規制に対応する材料の選択
      3. 熱伝導性
         1. 無機充填剤からのアプローチ
         2. 樹脂骨格からのアプローチ
      4. 低応力
         1. 無機フィラーの高充填手法
         2. 海島構造の形成法
3. パワーデバイス封止材の評価
   1. 流動特性
   2. 耐熱特性
   3. 難燃性
   4. 熱伝導性
   5. 電気特性
• 質疑応答

第2部 接合技術の開発動向と接合信頼性向上

(2022年3月24日 13:00〜14:30)

　半導体実装における信頼性は、導電接続材料の界面の高温安定性、熱応力耐性に支配されることが多い。特に近年注目されているSiC素子は、高温耐熱性にすぐれているが、実装技術は半田やアルミニウムワイヤーなど比較的低融点の金属材料が依然用いられている。 　ここでは、比較的融点が高く、耐熱性、耐蝕性にすぐれたNiに着目した新しい導電接続技術を中心に講演する。

1. 高温耐熱実装技術
2. 高温耐熱導電接続技術
3. Niマイクロメッキ接合 (NMPB)
4. Niナノ粒子接合 (NNPB)
5. NMPBとNNPBのSiCパワーデバイス実装への適用
6. 熱応力緩和型実装構造
7. 高温耐熱信頼性評価について
8. 自動車向け、高温耐熱モジュール実装技術の提案
9. まとめと今後の課題

第3部 省面積、信頼性向上を実現したSiCモジュールのパッケージ技術

(2022年3月24日 14:40〜16:10)

　近年SiCパワーモジュールは多くの分野で使用されるようになっております。その中でSiCパワーモジュールは信頼性と特性の両立を求められており、これをSiCチップとパッケージ双方で実現していく必要があります。 　この講座では、SiCパワーモジュールの小型化と高信頼性を両立するためのチップ、パッケージ技術について議論できればと思います。

1. パワーエレクトロニクスとSiCパワーデバイスの開発状況
2. SiCパワーモジュールの開発トレンド
3. SiCパワーモジュールに求められる特性と信頼性
4. SiCパワーMOSFETの課題
5. SBD内蔵MOSFETによるバイポーラ劣化の抑制
6. セル微細化による低オン抵抗化
7. パッケージ内部配線最適化によるインダクタンス低減
8. パッケージ熱抵抗低減技術
9. 銀焼結技術を用いた信頼性向上
10. チップ、実装技術によるパワーモジュールの特性向上
11. まとめ
• 質疑応答