インフィニオン、カーエレ��パワー半導��の新パッケージ�\術を��らかに
カーエレクトロニクスに搭載するパワーMOSFETをリードレスパッケージに収容しても200Aを流すことのできる実���\術を、インフィニオンが��らかにした。これまでのD2PAK型パッケージでは180Aが最�j(lu┛)電流だったが、新開発のTO-LL表�C実��型パッケージは200Aまで流せることで、インバータの小型化につながる。
図1 Infineon社Package Concept & Definition�靆腑轡縫▲好織奪侫好撻轡礇螢好箸�Stefan Macheiner��
「カーエレの分野では、1ppm（100万分の�k）の不良率でさえ不�科�。限りなくゼロにしなくてはならない。半導��の不良率が1ppmでも、クルマに使われている半導��は1万5000個（平均）もあるから、クルマの不良率は1.5%にも相当することになる。だから����が���k」とインフィニオンテクノロジーズ（Infineon Technologies）のPackage Concept & Definition�靆腑轡縫▲好織奪侫好撻轡礇螢好箸�Stefan Macheiner��（図1）は言う。クルマを故障なく動作させるため、耐久性の高いパッケージ�\術が求められる。
ECU（電子�U御ユニット）内の�v路基���屬房��△気譴身焼�������は、電気的に、しかも�X的にもきっちりと接��されていなければならない。故障に至る原因をまとめると、以下のようになる；
・モールドとチップ�c�Cの��がれ
・メタルの変形
・チップのクラック
・ボンディングワイヤの��がれ
・チップの��がれやボイドなど
・パッケージのクラック
・ハンダ�陲離�ラック
・不�科�な�wれ性
・ウィスカーの成長
・モールドとダイパッドとの��がれ
・パシベーション膜のクラック
パワー半導��では�j(lu┛)電流を流すことで�a度が�屬�るため、�Xをいかに逃がすかということも�j(lu┛)きな問��となる。電気�B�^と�X�B�^を��(f┫)らすと共に、高�aと低�aの繰り返しにも耐えるような材料や接合�\術も求められる。しかもコストを�屬欧覆ぁ�このために�X伝導率の高く、�X膨張係数がシリコンに�Zい材料を使う、といった�\術が基本となる。
図2 パワーICではパワートランジスタ�霾�の�C積が��(f┫)少する 他の�v路に�Hくの機�Δ鮟言僂垢襪燭瓩� 出�Z：Infineon Technologies
��にパワーICでは、パワーMOSFETであるDMOS�霾�の�C積は�\術の進化と共にチップ����に�瓦垢覲箙腓���(f┫)少していくという。あるパワーICチップではDMOS�霾�が68%だったが、��2世代のチップでは45%に��(f┫)るとしている(図2)。もちろん、パワートランジスタ�霾�の�C積が��(f┫)ると�X�B�^が�屬�ることにつながる。このためダイボンディング材料を薄くし�X�B�^を下げると共に、�X�B�^の低い材料に��えていく。
材料�t��の�kつとして、銀ナノ��子ペーストがある。拡�gを�W(w┌ng)��するハンダや、Zn（亜�l）ベースのハンダなどのダイボンディング材料と比べ、�X伝導率が2倍以�峭發�(図3)。Pb(�l)ベースのハンダは、欧�Δ隆超����UROHS指令のためもはや使えない。��来の銀ペーストはエポキシ�`脂に溶かしたものだが、銀ナノ��子ペーストはメタルを直接シンタリングで接合させる�\術だという。ただし、まだ開発中のようだ。
図3 �Q�|ダイボンディング�\術 出�Z：Infineon Technologies
開発したパッケージTO-LL（リードレス）では、ボンディングワイヤを接��するリードフレームの高さをチップ表�Cの高さに�Zづけ、湾曲�陲��]くした(図4)。これにより、ワイヤそのものが�]くなると共にインダクタンスも��(f┫)るため、より高�]の動作が可�Δ砲覆襦�また、収容するパワーMOSFETのソース�陲離錺ぅ篆瑤鴪�来の4本から5本に�\やした。このことで�X�B�^を��(f┫)らせると共にインダクタンスも��(f┫)らせる。�X�B�^は30%��(f┫)少し、定格電流を50%�\やすことができるとしている。
図4 開発したTO-LLパワーデバイス��パッケージ 出�Z：Infineon Technologies
インフィニオンは、このリードレスパッケージをプリント基��に実�△垢訃豺腓離魯鵐世離侫�レット形成についても検討している。��に下地のメタル端子とリードメタルの�wれ性を良くするようにハンダを形成しなければ、クラックが入ったり��がれたりする。��に�O動�Zメーカーからハンダの�wれ性検�hの要求が�咾ぁ�ハンダの�wれ性を検�hする��(sh┫)法としてX線を使う��(sh┫)法は確立しているが、インフィニオンは光学カメラを使った�O動検�hシステムを開発、実��化し始めているとしている。
��(j┤ng)来のSiCやGaNなどのパワー半導��の実����(sh┫)法も研�|している。ダイボンディング法や両�C冷却�\術、メタル厚さの最適化などについて検討中としている。
