次世代パワー半導体の開発動向と接合、パッケージ技術

第1部 パワー半導体実装における接合技術・信頼性と特性評価法

(2023年9月4日 10:30〜12:00)

　パワー半導体実装用の接合技術について説明します。近年、従来のはんだに代わり、AgやCuなどの金属粒子を用いた接合技術が開発されてきました。これらは耐熱性が高く、熱特性にも優れます。 　本講座では、その概要と具体的な研究例について述べます。また、種々の接合材料の性質を比較するための特性評価法についても紹介します。この分野は必要性が先にあり、機械・電気・材料など、さまざまなバックグランドの技術者が研究開発に携わってきました。専門家という人はなく、いろんな技術分野の方々が協力して進化してきました。

1. 自動車の電動化とパワー半導体
2. パワー半導体実装用接合技術
   1. 接合に求められる要件
   2. 接合技術の概要
3. Cuナノ粒子接合
   1. 熱特性
   2. 信頼性
4. 接合材料の特性評価法
   1. 物性値取得
   2. 信頼性評価
5. まとめ
• 質疑応答

第2部 次世代パワー半導体向け銀焼結接合技術の開発と大面積銅接合

(2023年9月4日 12:50〜14:20)

　SiCやGaNなどのワイドバンドギャップ (WBG) 半導体材料を利用し、省エネ高効率化と小型軽量化の双方を兼ね備えるパワーデバイスの実現には、実装の長期信頼性構築が不可欠である。そのため、WBGパワーデバイスが曝される200°C〜300°Cの高温度領域でも動作保証する放熱材料、構造、冷却技術の革新的な技術の開発と信頼性評価が必要となる。 　本講演では高耐熱と高熱伝導率の焼結Agペーストを紹介し、異なる異種材との接合の特徴、またそれによる接合構造の新展開、構造信頼性結果を纏めて解説する。次世代パワー半導体実装信頼性と新実装材料開発方法の視点から役に立てれると考える。

1. WBGパワー半導体
   1. WBGパワー半導体の特徴
   2. WBGパワーモジュールの構造および開発動向
2. 高温向けに求める実装技術
   1. 鉛フリーはんだと固液相接合
   2. 金属粒子焼結接合
3. 銀粒子焼結接合技術と異種材界面の接合
   1. 銀粒子焼結接合技術の特徴
   2. 新型ミクロンサイズ銀粒子の低温焼結
   3. 異種材界面接合とメカニズム
4. 高放熱パワーモジュール構造の開発
   1. オール銀焼結接合の放熱性能評価
   2. 銀焼結の信頼性評価と劣化特性
5. 大面積接合
   1. 低温低圧大面積Cu-Cu接合
   2. Cu-Cu接合信頼性評価
• 質疑応答

第3部 SiCパワーデバイスの部材・装置への要望

(2023年9月4日 14:30〜16:00)

　SiCデバイスは新幹線への搭載などパワエレ製品への適用が進み、適用製品に広がりを見せている。更に電気自動車普及に伴い、今後大きな市場拡大が予測されている。このように開発が進んでいるSiCデバイスではあるが、Siと異なる課題や技術開発要素が未だ存在している。 　本講座では特にSiCデバイス作製プロセスの現状と課題を部材・装置の観点から解説する。

1. SiCのパワエレ機器への適用メリットとデバイスへの要望
   1. SiCデバイスのパワエレ機器への適用事例
   2. SiCデバイスへのパワエレ機器からの要望
2. SiCデバイス開発の部材、プロセス装置の課題
   1. SiCデバイス作製プロセスの解説
   2. プロセス毎の課題と開発状況 (エピからチップまで)
3. 今後のSiCデバイス開発の動向
• 質疑応答