先月ボストンで開催されたIMAPSショーで、Sze Pei Limと私は3D InCites社のFrancoise von Trapp氏とe-モビリティと電気自動車に関連するある課題に取り組むための材料について話す機会を得た。私たちの議論は、圧力銀焼結と電気自動車アプリケーションでの使用、特にインバータアセンブリで使用されるパワーモジュール内のダイ・アタッチに重点を置いた。このポッドキャスト・エピソードは、3D InCitesのウェブサイトからご覧いただけます。
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Eモビリティはエキサイティングな急成長市場である。多くの新車メーカーが現在、そして今後数年のうちに電気自動車を市場に投入する。また、多くの老舗ICE車メーカーも、将来は電気自動車になると宣言している。バッテリー電気自動車の普及を阻む潜在的な障害（ダジャレ）のひとつは、「航続距離不安」である。航続距離不安とは、走行中にバッテリーが切れてしまうのではないかという不安で、充電に時間がかかることも懸念される。バッテリー電気自動車では、バッテリーから直流電圧を取り出し、交流電圧に変換して車両を推進するモーターを駆動するのがインバーターである。パワーモジュールのパッケージングとアセンブリは、この新しいアプリケーションの要件に合わせて進化しています。SiC MOSFETのようなワイドバンドギャップ半導体デバイスは、熱伝導率が高く、性能を損なうことなく高温で動作できる（冷却が少なくて済む）ため、従来のSi IGBTに取って代わりつつある。これらのデバイスは、同じサイズでより高い電力出力が可能であり、または同様の電力定格でより小さなフットプリントが可能です。また、より高速なスイッチング・デバイスであるため、効率が高く、充電速度も速い。
図1 EVインバータ用焼結パワーモジュールの例
SiC MOSFETの利点をフルに発揮させるためには、ダイ・アタッチ材料もシステムの要求を満たす必要があります。そこで圧力焼結銀の出番です。銀の加圧焼結ダイ・アタッチは、通常250℃前後の温度で行われる。しかし、銀の融点は961℃であり、はんだの融点をはるかに超える動作温度でも問題なく使用できる。また、加圧焼結インターコネクトは、はんだに比べて熱伝導率と電気伝導率が高い。これらの特性により、銀焼結ダイアタッチ相互接続は、はんだよりも効率的で、放熱効果が高く、信頼性が高くなります。
InFORCE™MFは、ハイパワーモジュール用途のダイ・アタッチ用の新しい加圧銀ペーストです。この材料に採用されたアプローチは、非常に高い金属含有率（90重量％以上）、低有機物、印刷用に最適化された配合のペーストを持つことです。これにより、優れた印刷性、迅速な予備乾燥、焼結中の材料ロスの低減、安定したボンドラインの厚みなど、プロセスに関連する多くの利点が得られる。有機物の含有量が少ないということは、焼結後の目標厚さを達成するために塗布する材料が少なくて済むということです。下のグラフは、金属負荷重量％と有機物体積含有率の関係の概算を示しています。
図2-銀金属含有量重量％と「非銀含有量」体積％の比較
インジウム・コーポレーションは、加圧および無加圧用の銀および銅の焼結ペーストを各種取り揃えています。焼結およびインジウムコーポレーションの焼結材料についてもっとお知りになりたい方は、[email protected] までお気軽にご連絡ください。
