ブックタイトル実装技術4月号2020年特別編集版

概要

実装技術4月号2020年特別編集版

41に曝されることを想定する必要がある。　また、単純に高い耐熱温度を有するだけでは不足である。なぜなら、パワーデバイスの構成材料は、チップの発熱?冷却の際に生じる熱応力を緩和する性能が必要であり、チップや他の材料との相互作用を考慮しなければならない。これは材料単体の物性の測定だけでは、評価が難しい。実際にパワーデバイスを製作し、チップへの通電加熱- 冷却を繰り返して熱ストレスを負荷するパワーサイクル試験を行うことが最適な評価方法となる。3?? 材料評価??デバイスの????　材料の性能評価としてパワーサイクル試験を計画するにあたり、実際に半導体チップが搭載されたパワーデバイスを製作する必要がある。しかしながら、業界内で普遍化された評価用のデバイス構造は存在しないといってよい。そこで当社では、東芝ビジネスエキスパート株式会社に御協力いただき、図2に示すような材料評価用のパワーデバイスを開発した。　本デバイスは、パワーサイクル試験データを取得することを目的として設計されている。使用するチップ、部材はユーザー要求に応じて選択可能である。次世代パワーデバイスを想定し、SiC製のショットキーバリアダイオードのチップを発熱源として使用する場合が多い。回路構成は単純なダイオード回路であり、電極を介して通電電流を流すことでチップが発熱する。チップ以外の構成材料の一例を表1に示す。各部材の性能と接合方法は実用のパワーデバイスと変わりなく、チップの発熱を効果的に伝導させ、放熱させることができる。　たとえば新規に開発された封止材の評価を行いたい場合、シリコーンジェルで封止したデバイスと、新規材料で封止したデバイスを製作し、両方ともパワーサイクル試験に供すればよい。シリコーンジェルと新規材料の性能比較が可能となる。封止材を例に取ったが、ワイヤ、端子、ダイアタッチ材、絶縁基板、ベース基板、ケースに対しても同様の評価を行うことができる。このイメージを図2に示す。???? 材料評価??デバイスの基本性能と?? ????????の方??　本材料評価用デバイスの基本的なパワーサイクル耐性（パワーサイクル寿命）について述べる。本稿で示すデータは、表1に示す構成のデバイスを使用した際の結果である。試験条件を表2に示す。　パワーサイクル試験結果を図3に示す。ΔTjが高くなるに伴い、故障までのパワーサイクル数（寿命）が減少することが分かる。直観的には、負荷する温度差が大きくなったので、部材間に発生する熱応力が増大し、劣化が加速されたと推測す図2　????評価用????イ??の????とイ??????図??1　????評価用????イ??の????????の一????2　????評価用????イ??の????????イク?????????? 図3　????評価用????イ??の????????イク??????????????と??????????