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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

3月開催 電気系セミナー  更新日:2019年2月 5日
 セミナー番号【904401】4/4 講師4名
★基板への要求特性、接合材料、高熱伝導複合材料、実装技術まで、その開発状況と課題を解説

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


■ 講師
1. 三菱マテリアル(株) 中央研究所 パワーエレクトロニクス材料研究部 部長 博士(工学) 長友 義幸 氏
2. デンカ(株) 大牟田工場 セラミックス研究部 グループリーダー 野々垣 良三 氏
3. 大同大学 工学部 電気電子工学科 教授 博士(工学) 山田 靖 氏
4. 三菱電機(株) 先端技術総合研究所 パワーモジュール技術部 パッケージング技術グループ グループマネージャー 工学博士 平松 星紀 氏
■ 開催要領
日 時 : 平成31年4月4日(木) 10:00~17:00
会 場 : [東京・五反田]技術情報協会 セミナールーム
聴講料 : 1名につき60,000円(消費税抜き・昼食・資料付き) 
〔1社2名以上同時申込の場合1名につき55,000円(税抜)〕

    ※定員になり次第、お申込みは締切となります。


プログラム

<10:00~11:30>
1.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

三菱マテリアル(株) 長友 義幸 氏

 
【講演概要】
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
 1.1 パワーモジュールの構造
 1.2 パワーモジュールに要求される機能
 1.3 高温半導体のメリット
 1.4 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
 2.1 冷熱サイクル信頼性の比較
 2.2 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
 2.3 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
 3.1 ナノAgペーストを用いたダイボンディング
 3.2 サブミクロンAg粉を用いたダイボンディング
 3.3 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
 4.1 Agめっき代替技術のニーズ
 4.2 ガラスフリット入りAgペーストの適用
 4.3 ペースト組成の最適化
 4.4 アルミニウム回路上への接合機構
 4.5 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・個別質問・名刺交換】
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<12:10~13:40>

2.高放熱基板の技術動向

デンカ(株) 野々垣 良三 氏
 
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)
 2.1 高信頼性に向けた取り組み
 2.2 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)
 3.1 絶縁層(セラミックス)からの取り組み
 3.2 メタライズ層、回路金属からの取り組み
 3.3 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・個別質問・名刺交換】
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<13:50~15:20>

3.パワー半導体実装用接合技術の開発動向と特性評価

大同大学 山田 靖 氏
 
【講座概要】
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
 3.1 接合技術に求められる要件
 3.2 接合技術の概況
 3.3 接合技術のトピックス
  3.3.1 Cuナノ粒子接合
  3.3.2 高融点はんだ接合
  3.3.3 合金接合

4.接合技術の特性評価
 4.1 試料構造
 4.2 初期特性
 4.3 信頼性


【質疑応答・個別質問・名刺交換】
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<15:30~17:00>

4.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

三菱電機(株) 平松 星紀 氏
 
【講座概要】
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・個別質問・名刺交換】