図1　パワー半導��の�X的信頼性を�h価するテスター　出�Z：Mentor Graphics

パワー半導��は、�j(lu┛)電流を流すため発�Xする。その�X管理は極めて�_要である。それも、クルマに使う場合、オーバーヒート(��(c┬)�X)すればリコールの����(j┫)になる。FordのハイブリッドカーやTeslaのModel Sなどで��(c┬)�Xによるリコールが発�擇靴燭海箸�ある。電気�O動�Zやハイブリッド�Zなどモータを�~動するためのパワー半導��としては、シリコンのIGBT（絶縁ゲートトランジスタ）が主��に使われるようになっている。IGBTのチップからパッケージ、放�Xフィン、放�X��(sh┫)法に至る��ての�Xを、定格の�a(b┳)度�J(r┬n)囲に収める��要がある。

パワー半導��における�Xの信頼性問��は、電流を流して�Xせられ、電流を�Vめると常�a(b┳)に戻る。いわゆるオンとオフの繰り返しによって、��(c┬)�X・冷却を繰り返す。この�Xストレス(応��)によって、半導��チップ�屬如▲椒鵐妊�ングワイヤーと電極との間が��がれたり、応��のかかっているワイヤーにクラックが入ったりすることが�Hい。��に、電極とボンディングワイヤーの金�鐺瓜里�異なれば、�X膨張係数の違いからはがれやすく劣化が進みやすい。クルマは寒冷地ではマイナス40℃になることもある。真��(c│i)のボンネットの下は70〜80℃にもなる。�a(b┳)度差が��しければ��しいほど劣化が進む。

パワー半導��の電��オンオフ試�xでは�Xがチップから接��剤(ハンダなど)を通り銅基��に�sけるというシミュレーションモデルを使う。この�X流を�X容量と�X�B�^の分布定数�v路で表現する(図2)。しかし、これまでの�Xをシミュレーションするツールでは、誤差が20%��度もあり、信頼性��命の�h価でも�j(lu┛)きくばらついた。

図2　�Xシミュレーションでは�X容量と�X�B�^の分布定数�v路で表現する　材料によって�X伝導が違う　出�Z：Mentor Graphics

シリコンチップから�Xが下の��(sh┫)へ流れる場合には、図2の下の図で表されるように、まずはシリコンの�X容量C0と�X�B�^R0を通り、しばらくすると�Xはダイボンディング材料(�X容量C1と�X�B�^R1)に達する。さらにしばらくするとCu��に到達するとその�X容量C2が立ち�屬�り、�X�B�^R2が��くことになる。こういった階段�Xの�X��性から材料の��性を表すため、どこが故障原因となりうるかがわかる。

MicReD Power Tester 600Aでは、Mentorがこれまで開発・��(g┛u)新してきた3D�X解析シミュレータFloTHERM 11.1(最新版)を使って、�雕���性の�O動キャリブレーションができるようになっている。しかも���Q時間を�]縮するため、FloTHERMには1次元の�X解析モデルも入っている。�O動キャリブレーションによってシミュレーション誤差は最�j(lu┛)0.5%まで��(f┫)らすことができた(図3)。

図3　シミュレーション��性を�O動キャリブレーションできるので�@度が�屬�る　出�Z：Mentor Graphics

このMicRed Power Tester 600Aは、試�xするデバイスの耐圧は48Vと低いが最�j(lu┛)電流600Aまで流せるため、IGBTの�X信頼性を�h価するのに向く。トランジスタをオンしている�X��では電圧は低いため、この耐圧で�科�といえる。最�j(lu┛)16個のIGBTを直�`に接��、�X��性を同時に�R定できる。このテスター�O身も拡張性があり、最�j(lu┛)8��接��でき、最�j(lu┛)128個のIGBTを同時に�R定できる。