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[書籍] パワーモジュールの高性能化を支える高耐熱・高信頼性材料と実装技術






パワーモジュールの高性能化を支える高耐熱・高信頼性材料と実装技術

パワーモジュールの高性能化を支える高耐熱・高信頼性材料と実装技術

〜高温動作・SiCデバイスに対応する構成材料とアッセンブリ技術・モジュール構造〜

Tj≧175℃のSi IGBTモジュールやSiC MOSFETモジュールではどのような材料が求められるのか、材料の変更に合わせて実装・組み立てプロセスはどのような対応が必要となるのかー物性・実装性・コスト等の要求に応じた材料開発/材料変化に対応する実装プロセス・装置技術/自動車・高電圧用途における低熱抵抗モジュール構造や信頼性試験の最新動向を解説。

第1章 パワーモジュールの実装技術動向と各種モジュール構造

1. ウェッジボンディングワイヤ

  • Cuワイヤボンディング
  • Al/Cuワイヤ・Al合金ワイヤ
  • ボンディングワイヤを用いない低インダクタンス構造

2. ダイアタッチ材料

2.1 DA5(Die Attach 5)コンソーシアムで検討されている高温Pbはんだ代替材料

2.2 Ag焼結接合

  • Ag焼結接合材料と加圧焼結プロセス
  • 加圧焼結プロセスの課題と対策技術
  • 逆導通素子の採用
  • 加圧接合治具の改良
  • 無加圧焼結プロセス
  • 理想的なAg焼結接合材料

2.3 Cu焼結ペースト

3. 絶縁回路基板とパワーモジュール構造

絶縁回路基板の種類、セラミックを用いた回路基板とモジュール構造、Cu回路絶縁セラミック基板、Al回路絶縁セラミック基板など様々なモジュール構造について詳細に解説しています。

第2章 高耐熱・高信頼性実装のための材料とプロセス技術動向

第1節 ワイヤーボンディングプロセスの開発動向

  • ウェッジボンディングとは
  • 接合技術
  • 銅太線ボンディング
  • レーザーソニックプロセスの概要と効果

第2節 ダイアタッチ材料と接合技術動向

[1]パワーデバイス向けはんだ材料・Ag焼結材料の現状と展望

[2]高耐熱ナノソルダー接合材料

[3]パワー半導体接合用焼結銅ペースト

[4]パワーエレクトロ二クスデバイスの加圧焼結プロセス及びシンタリング装置

[5]焼結接合(シンター接合)デバイスで求められる洗浄技術

第3節 絶縁回路基板の技術動向

[1]窒化ケイ素製銅回路基板(SiN-AMC/AMB基板)

[2]DBA(Direct Bonded Aluminum)基板

[3]パワーデバイス用高放熱絶縁シートと実装技術評価

第4節 パワーモジュール用封止材料の要求特性と材料設計

  • パワーモジュールの技術動向
  • 適用用途
  • 技術トレンド
  • パワーモジュール封止材
  • 封止樹脂設計の基本
  • 封止樹脂の要求特性

第3章 パワーデバイスのパワーサイクル試験と進化する非破壊検査の現状

1. パワーサイクル試験

  • パワーサイクルとは
  • パワーサイクル試験の制御
  • Tj測定方法
  • パワーサイクル試験の制御方法
  • システムによるサージノイズ
  • 熱抵抗測定

2. その他の信頼性試験

  • 温度サイクル試験・熱衝撃試験
  • 高温動作寿命試験(高温逆バイアス試験)・高温高湿バイアス寿命試験
  • AQG324 Annex要求

3. パワーモジュールの評価解析・故障解析技術

  • X線装置による解析
  • AI導入によるボイド率
  • AI判定によるクラック率
  • X線照射によるパワーモジュールへの影響
  • 超音波顕微鏡の構造解析への利用

4. 今後考えられる劣化現象(サーモマイグレーション)

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