パワーサイクル試験の際、故障原因を把握することで開発期間を短縮することができます。日産アークでは、サンプル試作から評価、故障解析まで対応が可能です。今回は封止法の異なる試料についての事例をご紹介します。

市販SiC-MOSFET (TO-247パッケージ / 耐圧1.2kV / 定格電流60A / ドレイン･ソース･オン抵抗40mΩ) のチップ周辺のエポキシ樹脂封止材 (EMC) を方形すり鉢状に開封後、シリコーンゲルで再度封止をして封止法の異なる3種類 (未開封品、開封品、ゲル再封止品) の試料を作製、評価しました。

3種類の試料に対してパワーサイクル試験を実施し、ドレイン･ソース間のオン電圧 (Vds) の経過を比較しました。SiCチップやAlワイヤが露出している開封品の寿命が最も短く、ゲル再封止品は寿命が1.6倍に延び、未開封品の寿命は約8倍に延びることが分かりました。

パワーサイクル試験条件および結果

パワーサイクル試験後にSiCチップ周辺を光学顕微鏡で観察した結果、いずれの試料もAlワイヤで断線 (矢印) していました。また、開封品とゲル再封止品のAlワイヤの断線モードは単一ではなく、Alワイヤのヒール破断とAlワイヤの溶断の2つのモードでした。開封品が短命になった理由は、EMC除去によるチップの拘束力の消失と放熱性の低下が作用したと推測され、一方、ゲル再封止品は放熱性が改善されることで寿命が長くなったと考えられました。

パワーサイクル試験後SiCチップ周辺の光学顕微鏡像