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接合・実装

SiC半導体素子に適合するDBC絶縁回路基板により、エコカーの燃費向上が実現!

北海道

株式会社FJコンポジット

2020年4月10日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 拡散接合法によるSiC素子用高信頼性冷却(放熱)基板の開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車、ロボット、産業機械、半導体
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(使用機器削減)、環境配慮
キーワード セラミックス絶縁回路基板、パワー半導体、次世代EV、拡散接合法
事業化状況 実用化に成功し事業化間近
事業実施年度 平成24年度~平成26年度

プロジェクトの詳細

事業概要

IGBTでは耐熱性と信頼性の高い接合技術開発が必要となる。そこで、ホットプレスを用いた拡散溶融接合法による新規接合方法による高信頼性の冷却基板を開発する

開発した技術のポイント

セラミックスと銅(Cu)板から構成される絶縁回路基板をホットプレスによる拡散接合にて接合し、SiC半導体素子に適合するDBC絶縁回路基板の製造技術の開発等を行う
(新技術)
SiC半導体素子に適合可能なDBC基板を開発する
(新技術の特徴)
耐熱温度の高いSiC製の半導体チップをIGBTデバイスにおいて利用できるようになる結果、水冷構造が不要になる

具体的な成果

・SiCデバイスに使用するDBC基板の開発
‐SiNの母材における破壊の進行に関する新たな知見を得られた
‐SiNとCuの界面に柔軟な材料をインサートして発生する応力を緩和するなどの手法による構造の再検討が必要だと分かった
・DBC基板と冷却板の接合技術開発
‐600℃でも十分な耐熱性を有する接合を達成した
・総合評価

研究開発成果の利用シーン

SiC半導体素子に適合するDBC絶縁回路基板

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・本開発を通して十分に優れた製品開発が出来、平成27年3月にDBCの事業化を達成した
・新工場を平成26年12月に建設し、平成27年3月に、新事業としてDBCの量産設備を2億円の設備投資にて導入した

提携可能な製品・サービス内容

製品製造

製品・サービスのPRポイント

・エコカーの軽量化等を通じた燃費向上で、売上拡大に寄与
‐DBC絶縁回路基板の実装により、耐熱温度の高いSiC製の半導体をIGBTデバイスに利用できるようになる
‐空冷構造が可能になるため、エコカーにおける放熱のためのシステムを大幅に小型化・簡略化でき、エコカーの軽量化が可能になる
‐エコカーにおける直交変換の効率が上昇するため、直交変換時のエネルギーのロスが少なくなる
‐本基板を利用した各種製品を搭載することで、エコカーの燃費向上に寄与できるため、自動車メーカーからの各種製品の売上が拡大する
・水冷構造の開発・搭載に要するコストの削減で、自動車メーカーからの売上拡大に寄与
‐本基板を利用した各種製品をエコカーに搭載することで、水冷構造が不要になる
‐水冷構造の開発・搭載に要していたコストを削減できるため、自動車メーカーからの各種製品の売上が拡大する

今後の実用化・事業化の見通し

平成27年8月に有望なエンドユーザーへのサンプルの供給を開始したが、引き続きサンプル配布を行うとともに、ユーザーからの評価を受けて製品の更なる改良に着手する

実用化・事業化にあたっての課題

量産設備導入に必要な資金調達

事業化に向けた提携や連携の希望

セラミックス製造メーカーとの共同事業化が必要であり、提携を希望する

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社FJコンポジット
事業管理機関 公益財団法人静岡県産業振興財団
研究等実施機関 国立研究開発法人産業技術総合研究所
アドバイザー (株)デンソー 材料技術部 寺田利昭                                                                                      新日鉄マテリアルズ(株)事業開発部 村上信吉

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社FJコンポジット(法人番号:4080101010317)
事業内容 ・S-CMC(半導体放熱材料)・カーボンセパレータ板(燃料電池用)
社員数 16 名
生産拠点 北海道千歳市
本社所在地 〒066-0009 北海道千歳市柏台南2丁目2-3
ホームページ http://www.fj-composite.com/
連絡先窓口 代表取締役 津島栄樹
メールアドレス tsushima@fj-composite.com
電話番号 0123-29-7034