パワーモジュールの信頼性評価

電力変換回路の高電圧や大電流が印加されるパワーデバイスは，電力変換動作においてオン・オフの状態遷移を行うスイッチング動作におけるスイッチング損失や，導通状態の電圧降下により導通損失が生じ温度が上昇します。 動作停止時には雰囲気温度まで温度が低下します。 このように運転・停止毎に温度の上昇・低下が繰り返されます。 パワーデバイスはハンダ等の接合材料を用いてリードフレームや銅貼セラミック基板などに実装され，ボンディングワイヤー等で電流を取り出しています。 さらに保護のために樹脂材料等で封止され，パワーモジュールが構成しています。 これらの材料の温度に対する線膨張係数が異なるため，温度変化が与えられると接合界面に応力が印加されます。 温度の上昇・低下のサイクルにおいて繰り返し応力変化が生じることで接合部の応力劣化が生じ，接合部の劣化が進むと割れや剥離が生じ，電気的性能の劣化に至ります。 高信頼なシステム実現のためには劣化のないもしくは，劣化しにくい接合材料や方式が望まれており，開発を行っています。 外生的に熱変化を与える冷熱サイクル試験や，内生的に熱変化させるパワーサイクル試験など，評価する部位に応じて熱の与え方を変えて評価を行っています。

研究内容紹介