新技術のポイントパワー半導體用固體封止材

SiC素子を用いた次世代パワー半導體は、現在主流のSiに比べ耐熱性?耐電圧?大電流特性に優れた半導體材料として、自動車?電裝分野などでの需要拡大が期待されています。パワー半導體素子の性能を最大限に引き出すためには、半導體パッケージを構成する周辺材料の耐熱性向上も必要であることから、當社は、耐熱性に優れた獨自樹脂によるパワー半導體用封止材を開発しました。

パワー半導體用固體封止材とは

高溫使用時の物性変化が少ない、當社獨自の樹脂を用いたトランスファー成形用固體封止材です。

パワー半導體素子の性能を最大限に引き出すためには、モジュール全體での最大ジャンクション溫度(Tj)を高める必要がありますが、パワーデバイスの封止材に広く用いられているエポキシ‐フェノール樹脂は、200℃以上で劣化するという問題があります。
當社が今回開発したトランスファー成形用固體封止材は、獨自に開発した非エポキシ系の樹脂を用いることで、エポキシ固體封止材と同等の成形性を持ちながら、高い耐熱性を実現しました。ガラス転移溫度(Tg)および熱分解溫度(Td)が高く、高溫使用時の物性変化が少ないのが特徴です。この耐熱性の高さを生かすことで、モジュールの出力を引き上げることに貢獻します。

基本特性

封止材のガラス転移溫度、熱分解溫度
 エポキシ固體封止材
(Tj175℃)
當社パワー半導體用
固體封止材
ガラス転移溫度(Tg)*1 200℃ 245℃
熱分解溫度(Td) 340℃ 420℃

*1 TMA法による測定

上記の數値は測定値であり、保証値ではありません。

高溫における信頼性向上

1. 絶縁性向上

一般的なエポキシ固體封止材は150℃以上になると體積抵抗が下がり電気絶縁性が低下しますが、當社の固體封止材はガラス転移溫度が200℃以上のため、150℃を超えてもエポキシ固體封止材比で3桁高い體積抵抗率を維持します。

體積抵抗率の溫度変化
試験方法 / ISO2951、印加電圧500V
上記の數値は測定値であり、保証値ではありません。

2. 機械強度維持

一般的なエポキシ固體封止材は200℃前後で弾性率がほぼゼロになり、機械強度が著しく低下します。それに対し、當社の固體封止材はガラス転移溫度が200℃以上のため、高溫でも高い弾性率を示し、機械強度を維持します。

弾性率の溫度変化
試験方法 / JISK7171
上記の數値は測定値であり、保証値ではありません。

3. 優れたヒートサイクル特性

一般的なエポキシ固體封止材は−40℃?200℃でのヒートサイクル試験を行うと、ヒートスプレッダとの剝離や封止材自體の分解などが生じます。一方、耐熱性の高い昭和電工の固體封止材はヒートスプレッダとの良好な密著狀態を保持します。

サーマルサイクル試験(液槽)
 エポキシ固體封止材
(Tj175℃)
エポキシ固體封止材
(Tj200℃)
當社パワー半導體用
固體封止材
0サイクル
500サイクル
1000サイクル
試験方法 JIS C 60068-2-14
試験條件 液槽ヒートサイクル
-40℃/200℃ 高溫?低溫曬し時間各10分

上記の數値は測定値であり、保証値ではありません。

物性値一覧

 エポキシ固體封止材
(Tj175℃)
當社パワー半導體用
固體封止材
ガラス転移溫度(Tg)*1 200℃ 245℃
熱分解溫度(Td) 340℃ 420℃
全塩素 ~200ppm <5ppm
體積抵抗率 23℃ 2.6 Ωcm×10∧16 5.7 Ωcm×10∧16
200℃ 2.3 Ωcm×10∧11 970 Ωcm×10∧11
誘電率(Dk)*2 5GHz 3.47 3.38
誘電正接(Df)*2 5GHz 0.0141 0.0072
ゲルタイム *3 33秒 29秒
スパイラルフロー *3 158cm 101cm

評価サンプル成形條件:成形時間 180℃/3分、後硬化時間 230℃/6時間

*1 TMA法による測定、*2 測定溫度25℃、*3 測定溫度180℃

上記の數値は測定値であり、保証値ではありません。

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