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銅/窒化ケイ素回路基板 
日本特殊陶業は、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車に搭載されるインバーターユニット向けパワーモジュール用銅／窒化ケイ素回路基板の開発に成功した。 現行パワーモジュールは、ヒートシンク材である銅合金と回路基板がハンダ付けされ、さらに回路基板上にパワーデバイスがハンダ付けされている。パワーデバイスで発生した熱をいかに放熱するかが重要となり、車載用パワーモジュール用回路基板として高熱伝導セラミック材である窒化アルミニウムを利用したアルミニウム／窒化アルミニウム回路基板が実用化されている。セラミックと金属の接合界面の高信頼性化には、強度・靭性の高いセラミックが必要とされ、窒化ケイ素が期待されている。 日本特殊陶業が開発したパワーモジュール用銅／窒化ケイ素回路基板は、高熱伝導窒化ケイ素の開発に加え、セラミックと金属の接合技術や独自のろう材開発技術、新たに熱設計技術を応用することにより、高信頼性・高放熱特性を持つ。 構成は、2枚の窒化ケイ素基板で銅放熱板を挟み込み、さらに上層の窒化ケイ素基板上に銅回路を形成している。その結果、放熱板と回路基板の間にハンダ層を持たない高信頼性パワーモジュールの構築が可能となった。 放熱特性は、現行構造と比較し、パワーデバイスの温度で約10％改善し、モジュールの高放熱化に寄与、外形サイズが現在の量産品との比較で約20％小さくなり、インバーターシステムの小型軽量化を図れる。 耐熱サイクル信頼性は、マイナス40度Ｃからプラス125度Ｃまでの3000サイクル試験の接合界面剥離および絶縁耐圧劣化がない。 1種類の鉛フリーハンダで小面積の信頼性確認ができ、将来的な鉛フリーハンダ適用が容易となる。高価な銅合金放熱板を使用しないためコスト低減に貢献。 |
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