6/21 WBGパワーデバイス・モジュールに求められる 高温実装材料・接合技術と構造信頼性評価技術

大阪大学 産業科学研究所 フレキシブル3D実装協働研究所　特任准教授　陳 伝彤　氏　[Webページ]

[略歴]
2010年4月～2012年3月　名古屋工業大学, 大学院生前期課程 
2016年10月～2020年3月　大阪大学, 産業科学研究所, 特任助教
2020年4月～現在　大阪大学, 産業科学研究所 フレキシブル3D実装協働研究所, 特任准教授

[現在の研究]
WBGパワーモジュールに向けたAg焼結ペースト、新規実装材料の開発と性能評価、パワーモジュール構造設計、信頼性評価と
劣化特性分析などを研究しています。

　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200～300℃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Ag焼結ペーストを紹介し、異種材との接合の特徴、また新規実装材料の開発と接合構造への新展開、構造信頼性結果をまとめて解説する。これらの内容は、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られると考える。

１．WBGパワー半導体
　　1.1 WBGパワー半導体の特徴
　　1.2 WBGパワーモジュールの構造および開発動向

２．WBGパワー半導体高温向けに求められる実装技術
　　2.1 鉛フリーはんだと固液相接合
　　2.2 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
　　3.1 銀粒子焼結接合技術の特徴
　　3.2 新型ミクロンサイズ銀粒子の低温焼結
　　3.3 銀粒子の異種材界面接合とメカニズム

４．パワーモジュールの構造信頼性評価
　　4.1 銀焼結接合構造の高温信頼性評価
　　4.2 高温放置中に銀焼結層の粗大化防止
　　4.3 銀焼結接合構造の熱サイクル劣化特性分析

５．低応力高信頼性WBG実装構造の設計
　　5.1 セラミックス基板にメタライズ層の設計
　　5.2 低熱膨張係数Ag-Si複合ペーストと信頼性評価
　　5.3 低弾性率Ag-Al複合ペースト焼結接合と信頼性評価

６．新実装材料開発
　　6.1 銅ペーストと銅ー銀複合ペースト接合
　　6.2 金属シートの低温固相接合

７．高放熱構造の開発
　　7.1 大面積セラミックス基板とヒートシンクとの接合
　　7.2 大面積接合高温信頼性評価
　　7.3 オールAg焼結の高放熱構造

□ 質疑応答 □

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