書籍

寺島　知秀　　九州大学
川戸　祐一　　石原ケミカル株式会社
山口　朋彦　　三菱マテリアル株式会社
米澤　　徹　　北海道大学／チュラロンコン大学
陳　　伝彤　　大阪大学
熊谷　圭祐　　株式会社日本スペリア社
友利　大介　　株式会社大阪ソーダ
中村　真也　　株式会社レゾナック
恩田　真司　　DIC株式会社
竹谷　英一　　インフィニオンテクノロジーズジャパン株式会社　
川口　雄介　　東芝デバイス＆ストレージ株式会社
増岡　史仁　　三菱電機株式会社
曽根田真也　　三菱電機株式会社
新田　哲也　　三菱電機株式会社
谷川　兼一　　沖電気工業株式会社
中村　　孝　　ネクスファイ・テクノロジー株式会社／大阪大学

第１章　パワーデバイスの基本動作から最新開発動向、課題と展望
　　　　九州大学大学院　　寺島　知秀
　はじめに
　1.　パワーデバイスの基本動作
　　1.1　信号増幅
　　1.2　電力変換
　2.　パワーデバイスの発展
　3.　パワーデバイスの基本動作と、それに適したデバイス構造と製品形態
　4.　 現在の主力パワーデバイス
　　4.1　パワーMOSFET
　　　4.1.1　Trenchゲート　パワーMOSFET
　　　4.1.2　Super Junction（SJ）パワーMOSFET
　　　4.1.3　 Trenchゲート　パワーMOSFET （ゲート構造にSJ効果を付与）
　　　4.1.4　パワーMOSFETの動作
　　4.2　IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）
　　　4.2.1　TrenchゲートIGBT 
　　　4.2.2　トレンチゲートIGBTの薄厚化と裏面拡散技術 
　　　4.2.3　Reverse Conducting（RC）IGBT（フリーホイールDiode内蔵技術）
　　　4.2.4　IGBTの動作
　5.　次世代パワーデバイス
　　5.1　Wide Band Gap （WBG）材料
　　5.2　SiC MOSFET 
　　5.3　GaN HEMT（High Electron Mobility Transistor）
　　5.4　Diamond、Ga2O3パワーデバイス
　6.　課題と展望 
　　6.1　各パワーデバイスの市場に関する実績と将来予測 
　　6.2　各パワーデバイスの適用領域に関する実績と将来予測 
　　6.3　各パワーデバイスにおける課題
　　6.4　パワーデバイスメーカーにおける課題 
第２章　パワーデバイスにおける材料・技術の最新動向 
　第１節　焼結銅接合材料・ペーストの動向 
　　第１項　パワーデバイスの分野における銅接合材
　　　　　　石原ケミカル株式会社　　川戸　祐一
　　　はじめに
　　　1.　PVD法銅ナノ粉 
　　　　1.1　銅ナノ粉 
　　　　1.2　焼結温度
　　　2.　理想的な状態での粉末の接合性評価 
　　　3.　ペースト最適化
　　　4.　接合プロセスの最適化
　　　　4.1　窒素雰囲気での乾燥条件の検討
　　　　4.2　タック材を用いた場合
　　　5.　接合シート
　　　おわりに
　　第２項　焼結型銅接合材料の実用化に向けたプロセスの検討 
　　　　 　 三菱マテリアル株式会社　　山口　朋彦
　　　はじめに
　　　1.　焼結型銅接合材料の接合特性
　　　　1.1　原料銅粒子
　　　　1.2　銀接合材料との接合信頼性比較
　　　2.　更なる量産化に向けたプロセス開発 
　　　　2.1　接合低温化とペーストの連続印刷性の両立
　　　　2.2　 タック性付与工程の選定 
　　　まとめ
　　第３項　低温焼成に向いた銅系ナノ接合材料の開発 
　　　　　  北海道大学　　米澤　徹
　　　はじめに
　　　1.　銅系ナノ接合材料の設計アプローチ
　　　2.　MOD（金属有機分解）インク
　　　3.　低温・短時間焼結のプロセス設計 
　　　　3.1　圧力・温度・時間
　　　　3.2　雰囲気制御と表面酸化の克服
　　　4.　信頼性：TCT・パワーサイクル・高温保持
　　　5.　コアシェル型Cuナノ粒子高濃度ペースト 
　　　おわりに
　第２節　銀焼結接合材料・ペーストの最新開発動向 
　　第１項　銀焼結接合と新実装材料の開発、構造信頼性評価 
　　　　　  大阪大学産業科学研究所　　陳　伝彤
　　　はじめに
　　　1.　Ag焼結接合技術 
　　　2.　Cu焼結接合技術 
　　　3.　複合焼結接合技術 
　　　　3.1　Ag-Cu複合焼結接合技術 
　　　　3.2　Ag-Si複合焼結接合技術 
　　　おわりに 
　　　謝辞
　　第２項　パワー半導体用銀ペーストの特性と最新動向 
　　　　　　株式会社日本スペリア社（R&Dセンター）　　熊谷　圭祐
　　　はじめに
　　　1.　焼結型Agナノ粒子
　　　　1.1　Agナノ粒子 
　　　　1.2　ナノ粒子の焼結と接合メカニズム
　　　　1.3　低温焼結に向けた取り組み
　　　2.　貴金属以外への接合
　　　　2.1　Cuへの接合
　　　　2.2　Niへの接合 
　　　　2.3　Ni接合の低温焼結接合
　　　3.　技術動向と今後の展望
　　　　3.1　低コスト品 
　　　　3.2　大面積接合への展開 
　　　　3.3　焼結接合用のシート材の開発
　　　おわりに
　　第３項　低温無加圧で銅基板への接合を可能にする銀ナノ粒子の開発
　　　　　  株式会社大阪ソーダ　　友利　大介
　　　はじめに
　　　1.　焼結銀接合と最密充填設計
　　　2.　無加圧銅基板接合
　　　おわりに
　第３節　パワー半導体向け封止材料・技術の最新動向
　　第１項　半導体封止材の基礎技術と最近の開発動向
　　　　　  株式会社レゾナック　　中村　真也
　　　はじめに
　　　1.　レゾナックの封止材事業
　　　　1.1　固形封止材（EMC） 
　　　　　1.1.1　エポキシ樹脂
　　　　　1.1.2　硬化剤 
　　　　　1.1.3　硬化促進剤 
　　　　　1.1.4　無機充填材 
　　　　　1.1.5　カップリング剤 
　　　　　1.1.6　離型剤 
　　　　　1.1.7　その他の添加剤
　　　　1.2　Capillary Under Fill（CUF）
　　　　1.3　白色封止材 
　　　　1.4　磁性封止材 
　　第２項　半導体封止材用高耐熱性樹脂の分子設計 
　　　　　   DIC株式会社　　恩田　真司
　　　はじめに
　　　1.　高耐熱性と低粘度、耐トラッキング性の兼備 
　　　2.　高耐熱性と耐熱分解性の両立
　　　3.　高耐熱性と高靭性の両立 
　　　4.　植物由来原料を用いて実用レベルの耐熱性と強度の兼備
　　　おわりに
　第４節　パワーデバイスの高機能化に貢献する技術の最新動向 
　　第１項　インフィニオンの車載SiC パワー半導体システムソリューション
　　　　　  インフィニオンテクノロジーズジャパン株式会社　　竹谷　英一
　　　はじめに
　　　1.　パワーデバイス向け半導体材料とその特性
　　　2.　車載アプリケーションへの適用事例
　　　3.　SiCがxEVに貢献する定量的な効果
　　　　3.1　SiC MOSFETとIGBTの挙動：ユニポーラとバイポーラの違い
　　　　3.2　ミッションプロファイルとの関係性 
　　　　3.3　損失計算による定量評価 
　　　　3.4　高温化に伴う最大定格条件の拡大 
　　　4.　プロセス技術
　　　　4.1　オン抵抗とトレードオフの関係 
　　　　4.2　スーパージャンクション技術によるオン抵抗低減
　　　5.　製品ポートフォリオ
　　　　5.1　サプライチェーンに応じた供給形態
　　　　5.2　HybridPACK™ Drive：フルブリッジモジュール 
　　　　5.3　HybridPACK DSC：2 in 1ソリューション
　　　6.　応用技術 
　　　　6.1　Si/SiCの並列利用（Fusion）
　　　　6.2　システムレベルソリューション 
　　　おわりに
　　第２項　車載用パワー半導体の最新動向 ～ Si MOSFET/IGBT，SiC の開発状況～ 
　　　　　  東芝デバイス＆ストレージ株式会社　　川口　雄介
　　　はじめに
　　　1.　車載用パワー半導体の用途と分類 
　　　2.　シリコンパワーMOSFET 
　　　　2.1　低耐圧パワーMOSFET 
　　　　2.2　高耐圧パワーMOSFET 
　　　3.　シリコンIGBT 
　　　4.　ワイドバンドギャップパワー半導体 
　　　　4.1　SiC MOSFET
　　　おわりに
　　第３項　脱炭素社会をささえる次世代Si パワーデバイス技術 
　　　　　  三菱電機株式会社　　増岡　史仁・曽根田　真也・新田　哲也
　　　はじめに
　　　1.　再エネ向け第8世代IGBT・Diode技術 
　　　　1.1　スプリットゲート構造によるゲート容量最適化技術 
　　　　1.2　新しいバッファ層技術（CPL技術） 
　　　　　1.2.1　薄型化とサージ電圧抑制 
　　　　　1.2.2　ダイナミックアバランシェ抑制とクランプ電圧向上 
　　　2.　電力・電鉄向けIGBT・Diode技術 
　　　　2.1　シャローアクティブトレンチ構造によるゲート容量最適化技術 
　　　　2.2　耐環境性能を実現する終端構造 
　　　　　2.2.1　新しい電界緩和構造による無効領域の縮小 
　　　　　2.2.2　表面電荷制御構造による長期信頼性の確保 
　　　3.　民生・車載用第3世代RC-IGBT技術
　　　　3.1　RC-IGBTチップ内ダイオード配置技術による放熱性向上 
　　　　3.2　RC-IGBT用低キャリア注入ダイオード構造によるリカバリ損失低減 
　　　おわりに 
　　第４項　縦型GaN パワーデバイスの真の社会実装に向けたQSTxCFB による新技術 
　　　　　  沖電気工業株式会社　　谷川　兼一
　　　はじめに
　　　2.　半導体デバイスの付加価値を向上するCFBソリューションの特長 
　　　　2.1　プリンター事業で培われたCFB技術 
　　　　2.2　CFBソリューションのビジネスモデル 
　　　　2.3　CFBソリューションのバリエーション 
　　　3.　応用事例3：縦型GaNパワーデバイス
　　　　3.1　市場ニーズと課題（次世代パワーデバイス） 
　　　　3.2　共創パートナーの特長（信越化学工業株式会社のGaN on QST基板） 
　　　　3.3　共創成果（縦型GaNパワーデバイスに向けた新技術）
　　　おわりに
　　　謝辞
第３章　パワーデバイスの応用展開 
　第１節　SiC パワーデバイスの超高電圧用途への応用 
　　　　 大阪大学/ネクスファイ・テクノロジー株式会社　　中村　孝
　　はじめに 
　　1.　高電圧SiCスイッチングモジュール
　　2.　応用例
　　　2.1　絶縁試験機 
　　　　2.1.1　部分放電試験向けバースト運転
　　　　2.1.2　寿命試験向け連続運転
　　　2.2　低温プラズマ用パルス電源
　　　　2.2.1　大気圧プラズマ
　　　　2.2.2　液中プラズマ