パワーデバイスの最新開発・高出力密度化・高耐圧化と実装・放熱冷却技術

セミナープログラム

第1部　次世代自動車に対応するSiCパワーデバイスの技術動向と材料開発に向けた課題

【11:00-12:15】

筑波大学　数理物質系　物理工学域　教授　岩室　憲幸　氏

【講演主旨】
2022年現在、世界各国は自動車の電動化（xEV）開発に向け大きく進展している。そして2030年代には日、米、欧、中がガソリン車の新車販売を禁止するなど、xEVは、もはや大きな潮流となった感がある。xEVの性能を決める基幹部品であるパワーデバイスでは、新材料SiC/GaNデバイスの普及が大いに期待されている。しかしながら現状では、シリコンパワーデバイスがxEV用途の主役に君臨しており、今後しばらくはシリコンパワーデバイスの時代が続くともいわれている。これはとりもなおさず、SiC/GaNデバイスの性能、信頼性、さらには価格が市場の要求に十分応えられていないことによる。最強の競争相手であるシリコンMOSFET, IGBTからSiC/GaN開発技術の現状と今後の動向について、半導体素子や実装技術、さらには市場予測を含め、わかりやすく、かつ丁寧に解説する。

【キーワード】
xEV向けパワー半導体、シリコンMOSFET、シリコンIGBT、SiC・GaNパワーデバイス、実装技術

【講演ポイント】
自動車電動化（xEV化）の進展に向けた最新パワー半導体ならびに実装技術を、具体例を示しながら紹介し、今後のシリコンならびにSiC/GaNパワー半導体技術開発の動向を詳細に解説する。

【習得できる知識】
パワー半導体デバイス全体ならびに実装技術の最新技術動向。シリコンパワー半導体デバイスの強み、SiC、GaNパワー半導体デバイスの特徴と課題。シリコン、SiCパワー半導体デバイス特有の設計、プロセス技術、など。

【プログラム】

1. パワーエレクトロニクスとは？
   1. パワエレ&パワーデバイスの仕事
   2. パワーデバイスの種類と基本構造
   3. パワーデバイスの適用分野
   4. 高周波動作のメリットは
   5. パワーデバイスを使うお客様は何を望んでいるのか
2. 最新シリコンパワーデバイスの進展と課題
   1. パワーデバイス市場の現在と将来
   2. 最近のトピックスから：中国製ECにはシリコンMOSFETが搭載されていた
   3. MOSFET・IGBT特性改善を支える技術
   4. 最新のMOSFET・IGBT技術：まだまだ特性改善が進むシリコンデバイス
   5. 新構造IGBT：逆導通IGBT（RC-IGBT）の開発
   6. シリコンIGBTの実装技術
3. SiCパワーデバイスの現状と課題
   1. ワイドバンドギャップ半導体とは？
   2. SiCのSiに対する利点
   3. SiC-MOSFETプロセス
   4. SiCデバイス普及拡大のポイント：コストダウンアイテムは？
   5. SiC-MOSFET特性改善・信頼性向上のポイント
   6. 最新SiC-MOSFET技術
4. GaNパワーデバイスの現状と課題
   1. GaNデバイス構造は”横型GaN on Si”が主流。なぜGaN on GaNではないのか？
   2. GaN-HEMTの特徴と課題
   3. GaN-HEMTのノーマリ-オフ化
   4. GaNパワーデバイスの強み、そして弱みはなにか
   5. 縦型GaNデバイスの最新動向
5. 高温対応実装技術
   1. 高温動作ができると何がいいのか
   2. SiC-MOSFETモジュール用パッケージ
   3. SiCモジュールに必要な実装技術
6. まとめ

【質疑応答】

第2部　車載パワーモジュールの最新技術動向と高性能化技術

【13:00-14:15】

日立Astemo(株)　技術開発統括本部　技術プラットフォーム本部　材料技術開発部　チーフエンジニア　石井　利昭　氏

【講演主旨】
脱炭素化の潮流の中、世界中で電気自動車の導入が加速している。電気自動車のインバータは、電費の向上のため小型高出力化が求められ、これには高出力密度のパワーモジュールの開発が重要である。高機能材料を活用した高出力密度のパワーモジュール実装技術を紹介する。

【キーワード】
カーボンニュートラル、CASE、電気自動車、インバータ、パワーモジュール

【講演ポイント】
電気自動車（EV）の普及を加速させている、各地域のカーボンニュートラル政策を俯瞰し、各地域のEV市場を予想。EVの高性能化に向けた、インバータの小型高出力技術を概説する。特に、キーとなるパワーモジュールの高出力密度化、高耐圧化に向けた材料技術を詳しく解説する。

【習得できる知識】
カーボンニュートラルに向けた、各国の政策と、電気自動車の課題
電気自動車に高性能化にむけたインバータおよびパワーモジュールの材料技術

【プログラム】

1. サーキュラエコノミーと各国の脱炭素化政策
   1. サーキュラエコノミープラン
   2. 各国の脱炭素政策の動向
2. EV市場動向
   1. 地域ごとのEV市場
   2. インバータおよびパワーモジュール市場
3. EV用インバータの開発動向
   1. インバータの構造と出力密度比較
   2. パワーモジュールの構造および開発動向
4. インバータ用パワーモジュールの高出力密度化
   1. パワーモジュールの実装技術と課題
   2. パワーモジュールの高出力密度化
5. 高性能パワーモジュールの実装材料技術
   1. パワーモジュールの高耐熱化技術
   2. パワーモジュールの高耐圧化技術

【質疑応答】

第3部　パワーデバイス向け水冷ヒートシンクの設計と性能予測

【14:30-15:15】

三菱電機(株)　設計システム技術センター　機械設計技術推進部　田村　正佳　氏

【講演主旨】
近年、自動車の電動化などによりパワーデバイスの高出力と小型化の両立が求められ、 デバイスの発熱密度は年々増加している。そのため、冷却方式として従来は一般的であった空冷から水冷へと変化してきており、今後も水冷のニーズは高まると考えられている。 本講座では、最新の水冷ヒートシンクの技術動向から性能予測、測定方法までをわかりやすく紹介する。

【キーワード】
冷却、水冷、冷却フィン、CFD、熱流体解析

【講演ポイント】
水冷ヒートシンクの種類と技術動向、熱流体解析を用いた性能予測、実験による性能測定、実機適用する際の偏流の予測手法等を解説する。

【習得できる知識】
水冷フィンの技術動向、水冷フィンの熱流体解析のポイント、実測のポイントを習得できる

【プログラム】

1. 水冷ヒートシンクの技術動向
   1. なぜ水冷が必要か？
   2. 水冷フィンの製法と材料
   3. 水冷フィンの性能
   4. 次元解析による水冷フィンの性能予測
   5. 水冷フィンの解析モデル
   6. 偏流を考慮した冷却性能解析
2. 水冷フィンの冷却性能試験
   1. 実験によるhbの測定方法
   2. 実験のポイントと解析結果と試験結果の比較例

【質疑応答】

第4部　SiCパワーデバイスの超高電圧用途への応用

【15:30-16:45】

大阪大学大学院　工学研究科　SiC応用技術共同研究講座　招聘教授　ネクスファイ・テクノロジー株式会社　代表取締役社長　中村　孝　氏

【講演主旨】
SiCパワーデバイスの優れた特性を利用することにより、超高電圧機器のこれまでなかった高速動作を可能にする手法を提案し実証を行った。これにより、これまでの半導体では成し得なかった分野への半導体応用が期待できる。

【キーワード】
高電圧スイッチモジュール、高電圧直流電源

【講演ポイント】
SiCパワーデバイスの特性を最大限活かすことで、これまで半導体では実現が難しかった超高電圧機器への応用が実現。

【習得できる知識】
SiCパワーデバイスの直列接続特性
高電圧機器の発展状況
SiCによる半導体応用の広がり

セミナー講師

第1部　筑波大学　数理物質系　物理工学域　教授　岩室　憲幸　氏

第2部　日立Astemo(株)　技術開発統括本部　技術プラットフォーム本部　材料技術開発部　チーフエンジニア　石井　利昭　氏

第3部　三菱電機(株)　設計システム技術センター　機械設計技術推進部　田村　正佳　氏

第4部　大阪大学大学院　工学研究科　SiC応用技術共同研究講座　招聘教授　ネクスファイ・テクノロジー株式会社　代表取締役社長　中村　孝　氏

セミナー受講料

【1名の場合】55,000円(税込、テキスト費用を含む)
2名以上は一人につき、11,000円が加算されます。