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接合部の信頼性保証とは？課題と対策・製品を解説
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パワーモジュールにおける接合部の信頼性保証とは？
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■リチウムイオン電池の製造プロセス＆コスト総合技術2022（進歩編）
～ 電池原材料・部材の進歩と電池技術の対応 ～
進歩編においては、第7章から第14章に分けて、リチウムイオン電池の正・負極材と部材の最近の進歩を中心に扱います。
後半では、電池の外装型式の多様化や、品質保証と原材料のサプライ・チェーンの課題にも言及します。
【本書の特徴】
◆ ご好評の「リチウムイオン電池の製造プロセス＆コスト総合技術2016」を修正・追記した基礎編にさらに進歩編を追加。
◆ 前編の基礎的事項に加え、リチウムイオン電池部材の最新の進歩を扱う
◆ 電池の外装形式の多様化についても網羅
◆ 品質保証、原材料サプライチェーンの課題にも言及
◆ EVシフトを含めた変革期において、結果を急ぎすぎた事で起こった“ツケ”とは何か。
※本書籍は、2022(基礎編)および2022(進歩編)の２冊セットでご購入いただくとお得となっております。
書籍『リチウムイオン電池製造プロセスコスト総合技術2022進歩』
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パワーモジュールにおける接合部の信頼性保証
パワーモジュールにおける接合部の信頼性保証とは？
パワーモジュールは、電気エネルギーの変換や制御に不可欠な電子部品です。その性能と寿命を左右する重要な要素の一つが、内部の半導体チップと基板、あるいはリードフレームなどを接続する「接合部」の信頼性です。接合部の信頼性保証とは、この接続部分が、過酷な使用環境下（高温、高湿度、温度サイクル、振動など）においても、電気的・機械的な接続を維持し、機能不全を起こさないことを保証するための活動全般を指します。これにより、製品の長寿命化、安全性の確保、そして顧客満足度の向上を実現します。
課題
熱応力による接合剥離
パワーモジュールは動作中に大きな発熱を伴います。チップと基板間の熱膨張率の違いにより、温度変化で発生する熱応力が接合部に蓄積し、剥離や亀裂を引き起こす可能性があります。
温度サイクル劣化
製品が頻繁にON/OFFを繰り返したり、外気温が大きく変動したりする環境では、接合部に繰り返し応力が加わり、疲労破壊に至るリスクが高まります。
異物混入による電気的接触不良
製造工程での異物混入や、使用中の汚染物質の付着が、接合部の電気的接触を阻害し、抵抗増加や断線といった問題を引き起こすことがあります。
経年劣化による機械的強度低下
長期間の使用により、接合材料自体の化学的・物理的な劣化が進み、機械的な結合力が低下して、断線や剥離のリスクが増大します。
対策
高信頼性接合材料の選定
熱伝導性、機械的強度、耐熱性、耐湿性に優れた接合材料（例：特殊はんだ、導電性接着剤、ワイヤボンディング技術）を選定し、使用します。
構造設計の最適化
熱応力を分散させるための基板材料の選定、接合部の形状や配置の最適化、放熱設計の強化などにより、接合部への負荷を低減します。
厳格な製造プロセス管理
クリーンルームでの製造、異物混入防止策の徹底、適切な温度・圧力管理、自動化によるばらつき抑制など、製造工程全体を厳密に管理します。
高度な信頼性試験の実施
加速寿命試験（HALT/HASS）、温度サイクル試験、高温高湿試験、振動試験などを実施し、接合部の耐久性を評価・検証します。
対策に役立つ製品例
高熱伝導性接合材
熱膨張率の差による応力を緩和し、熱伝導を促進することで、熱サイクルや高温環境下での接合部の劣化を防ぎます。
精密接合装置
均一で安定した接合を実現し、異物混入のリスクを低減します。また、微細な接合部にも対応可能です。
信頼性評価シミュレーションソフトウェア
設計段階で接合部に加わる応力や温度分布を予測し、構造や材料の最適化を支援することで、事前のリスク低減に貢献します。
特殊封止材
外部からの湿気や汚染物質の侵入を防ぎ、接合部を保護することで、長期的な電気的・機械的信頼性を維持します。
