小型で高出力密度、3D SiCパワーモジュール：反りを抑え、低温かつ無加圧で接合

住友ベークライトは、東北大学との共同研究により小型で高出力密度を実現した「3D SiC-MOSFETパワーモジュール」を開発した。樹脂絶縁2層構造にしたことで、パワーモジュールのサイズを従来品の約半分に抑えた。しかも、300kVA/Lというインバーター出力密度に対応する。

[馬本隆綱，EDN Japan]

樹脂絶縁基板と銀セミシンタリング接合材を採用

　住友ベークライトは2026年8月、東北大学との共同研究により小型で高出力密度を実現した「3D SiC-MOSFETパワーモジュール」を開発したと発表した。樹脂絶縁2層構造にしたことで、パワーモジュールのサイズを従来品の約半分に抑えた。しかも、300kVA/Lというインバーター出力密度に対応する。

　電動車（xEV）などに向けたモーター駆動用インバーターでは、小型化や薄型化に加え高出力密度を実現するためのパワーモジュールが求められているという。そこで今回、東北大学が取り組む高出力密度インバーターの実現に向け、同社は独自の高機能樹脂製品群を採用してパワーモジュールを開発した。

　具体的には、セラミック絶縁基板に替えて樹脂絶縁基板をパワーモジュールに用いた。この結果、線熱膨張係数が異なる銅とのミスマッチを低減し、パワーモジュールの反りを20μm以下に抑えた。これによって、モジュールと冷却器を接合するためのサーマルインタフェースマテリアル（TIM）を薄く塗ることが可能となり、熱抵抗の低減と実装性の向上を図った。

　新たに開発した銀セミシンタリング接合材は、従来のはんだや焼結銀接合に比べ、低温かつ無加圧で接合できる。冷却器との接合層の厚みが100μm以下でも密着性が高く、信頼性と耐久性も改善した。

開発した3Dパワーモジュールの特長および、冷却器を接合したパワーモジュールの外観［クリックで拡大］ 出所：住友ベークライト