低炭素社会を実現する次世代パワー制御モジュール製造装置の開発

弊社はパワーデバイス分野を成長分野と位置づけ、Liイオンバッテリーやパワー制御モジュールへの応用を中心に新製品開発と事業化を進めてきた。SiC等の次世代半導体を搭載したパワー制御モジュールでは高温動作での高信頼性化と小型大容量化が求められ、技術革新が必要となっていた。この変革を装置供給メーカーとして支援するため、独自の超音波接合技術と高精度アクチュエータ技術を融合した製造装置を開発することとした。

ボンディングツールを装着した小型超音波ホーン、リボン供給フィーダー、リボンカッターで構成し、高密度に集積した接合ヘッドを開発した。20kHz（振幅50μm）から60kHzの超音波ホーン技術と独自の超音波ホーン支持技術を用い、今回の開発テーマに適合する小型超音波ホーンを開発した。Cuリボン接合の課題については、独自のABB（adwelds bind bonding、特許申請中）工法を開発してきたものを本装置で評価し、将来のCuリボン接続に備えた開発を実施した。パワー制御モジュールのサイズを調査し、その仕様に基づいて大型基板に対応する装置開発を実施した。

小型化した超音波ホーンの周囲に金属リボンの供給ユニットを複数配置し、切り替えながら供給できる構成とした。これによりAlリボンに加えてCuリボンも供給可能になった。単に材料を切り替えるだけでなく、デリケートなデバイス上に軟らかいAlを先に接合し、その上にCuで配線するなど、今までにない新たな配線構造も作れるようになった。2015年1月に東京ビッグサイトで開催されたEV/HEV駆動システム技術展に出展し、対象市場の主要顧客と情報交換を行うことができた。

次世代半導体のSiCやGaNデバイスへの移行は、自動車のEV・HEV化により顕著かつ大規模になると予測している。自動車は開発規模が大きく開発競争も激しいため、このトレンドの牽引役になると考えられる。開発された技術は時間とともに一般化し、他産業にも波及していくと見込んでいる。国内の制御モジュールトップメーカーと共に製品をさらに洗練させ、早い段階から市場に深く浸透させていく。