論文・学会発表
- 論文
- 学会発表
2021
2020
2019
2018
2017
2015
2022
2022/5
An evaluation of a new type of High Efficiency Hybrid Gate Drive Circuit for SiC- MOSFET suitable for Automotive Power Electronics System Applications
SiCMOSFETの性能を引き出す高効率ハイブリッドゲートドライバ回路について
2022/5
R&D Bridging over Device and System Engineers Through the Electric-Mileage Estimation of a Motor System.
モーターシステム全体の最適化のために、モーターシステムを使って半導体デバイスの差異を検証した
2022/3
High efficiency 3-Phase Power Inverter Using SiC MOSFETs and Trans-Linked Neutral-Point-Clamped Topology
中性点クランプ回路とトランスリンク回路を組み合わせてSiC搭載3相50kWインバータを試作し、最高効率99.1%を達成した。
2022/3
VHDL-AMSを用いた高速・高精度SiC MOSFETモデルの開発
SiC MOSFETのシミュレーションモデルを、自動車システムシミュレーションの共通言語として提案されているVHDL-AMSを用いて記述し、大規模回路のシミュレーションで考慮すべき計算速度と計算精度の両立を試みた。提案したモデルを用いて、システムシミュレータ上で、DPT回路とインバータ回路でのSW過渡解析を行い、一般的に用いられるSPICEモデルに対して高速・高精度化を実現した。
2022/3
Temperature Characterizations of Multi-Unit and Multi-finger Dependencies on AlGaN/GaN
これまで開発してきたAlGaN/GaN Ridge型HEMTのコンパクトモデルについて、温度、ゲートフィンガー数、ユニット数に着目してトランスコンダクタンス特性を測定及びシミュレートした結果について議論する。特に、ゲートインジェクションによるドレイン電流増加現象について、モデル式を提案し、デバイスサイズや温度変化による特使変化を解析した結果について詳述する。
2021
2021/10
Comparison in Sintered Silver Die Attach Failure between Thermal Shocked Test and Four-point Bending Test
焼結銀（s-Ag）は、その高い熱伝導性によって次世代接合材として期待されている。パワーモジュール製品の接合箇所に適用する場合、接合劣化度は熱衝撃試験（TST）で評価される。従って、TST中の接合劣化メカニズムを理解することは、パワーモジュール設計上、非常に重要な役割を果たす。本研究は稼働中のパワーモジュール製品におけるs-Ag接合の故障を理解するために,TSTと4点曲げ機械疲労試験での銀焼成劣化メカニズムを比較した。
2021/10
Dominant Model Parameter Extraction for Analyzing Current Imbalance in Parallel Connected SiC MOSFETs
SiC MOSFETの並列駆動時に生じる電流アンバランス動作に対する影響が支配的なモデルパラメータの抽出方法を提案する。抽出の結果、8個あるモデルパラメータの内、2個のパラメータの影響が支配的となる結果が得られた。
2021/9
微細空孔構造が加圧型銀焼成引張機械特性に与える影響について
はんだ接合の代替技術として、高熱伝導・耐熱な接合を可能にする銀焼成接合技術が注目を集めている。しかし、接合過程でどうしても空孔を内部に含む。これまで筆者らは空孔率が6%以下に抑えることで耐久性の向上を実証した.今回は,加圧型銀焼成を用いて,空孔率を2～4%に制御し, 静的引張試験を実施した. 空孔サイズ・空孔率が低いほど高い耐久性を示した.
2021/9
Experimental Validation of Thermal Couple Impedance Model for Accurate Die Temperature Estimation in Power Modules
パワーモジュール内のチップ温度を精度良く見積もるために構築した熱インピーダンスモデルの実機検証を行った。構築したモデルは、実測のチップ温度を精度良く再現し、最大誤差は5℃以内であった。
2021/6
SiC wafer cost reduction with remote epitaxy technology through graphene
SiCパワーデバイス市場の拡大には、デバイスコストの大部分であるウェハ価格を下げる必要がある。 本講演では、リモートエピタキシー技術のSiC適用について報告する。 SiCエピは、1873 K前後の高温CVD成長が必要です。これは、グラフェンの生存にとって過酷な環境です。 キャリアガスを水素からアルゴンに置き換えることで、グラフェンのエッチングを抑制して、剥離に成功しました。 このアプローチは、リモートエピを使用した高品質で低コストな代替基板の製造に向けた重要なステップであると考えられます。
2021/6
GaNリッジHEMTの形状に依存しないホール注入モデル
GaN Ridge HEMTのコンパクトモデルについて、ゲートインジェクションによるドレイン電流増加について前回APEC2020で発表した内容を改良し、物理的な発生メカニズムを考察しスケーラブルなモデル式を導出した。さらに、AC動作させた場合の電流利得H21の周波数特性への影響を解析した。本モデル式により、ゲートインジェクションによる電流増加領域のH21特性が、実測と高精度に一致するようになった。
2021/6
EV driving pattern simulation with PLECS
システム回路シミュレーションソフトであるPLECSを用いて、モータインバータの簡単な走行モードシミュレーションを行った際の結果に関して報告する。
2021/6
TLP Bonding process using In coated Cu sheet for high-temperature dieattach
低温反応型接合技術として、InをCu基板上にメッキした構造を接合材として使用。温度・圧力・プロセス条件を最適化することで、接合面を容易に形成できる技術を開発した。
2021/5
Development of the Third-Generation Wireless In-wheel Motor
2021/5
A High-Speed and High-Accuracy SiC MOSFET Model for Simulating Practical Power Circuits
回路シミュレーション用のSIC
MOSFETモデルを提案する。
誘導負荷スイッチング評価回路のスイッチング波形を測定し、提案モデルの精度を検証した。
また、三相インバータのシミュレーションを行い、モデルのシミュレーション速度を検証した。
精度、速度ともに非常に優れた結果が得られた。
2021/4
Characterization of Mechanical Properties of Pb-2Sn-2.5Ag Solder Using Instrumented Indentation Microscopy with Optically Transparent Indenter
Pb-2Sn-2.5Ag合金はんだは、電子デバイス用のダイアタッチとして、最も利用されている材料である一方で、その力学特性に関してはほとんど報告されていない。そこで本研究では、透明圧子を搭載した顕微インデンテーションを用いてPb-2Sn-2.5Agはんだの粘弾塑性特性を測定した。
2021/3
Study of the Microstructure and the Mechanical Properties of Pb-2.0Sn-2.5Ag Solder Joint
高鉛はんだは工業界で長年使用されてきたため、微細構造や機械的特性を論じた基礎的な研究はほとんど報告されていない。そこで本研究では、高鉛はんだ継手の微細構造と機械的特性との関係について検討した。
2020
2020/11
Influences of Device Parameters Variability on Current Sharing of Parallel-Connected SiC MOSFETs
並列接続されたSiC
MOSFET間の電流シェアに及ぼすデバイスパラメータ変化の影響を調べた。
本検討では、静的及び動的な電流シェアに影響を与える主なデバイスパラメータを明らかにした。
また、各デバイスの電流分布の不一致がエネルギー損失に及ぼす影響を評価した。
2020/11
Pore Size and Shape Dependences on Quasi-Static Tensile Characteristics of Sintered Silver Films
銀焼成は空孔率が低い(4%)ことが機械強度を上げるために重要であることが分かっているが、空孔形状や、結晶状態がその材料強度にどのような影響があるか不明である。
本研究結果から、焼結後の結晶サイズ分布が狭いことで、空孔形状が真円形状に近づき、材料強度をあげることができることが分かった。
2020/9
Anisotropic temperature distribution causing the incremental saturated drain-current observed in the I-V characteristic of the SiC MOSFET
SiC-MOSFETの高電圧・大電流領域におけるId-Vd特性は、飽和せずに増加傾向を示す。TCADシミュレーションによる解析により、これは測定時の発熱を考慮することでよく説明できることが示された。
2020/9
Zn-doped GaN Mesa Structure As a Gate for Normally-Off AlGaN/GaN-HFET
ZｎドープGaN中に形成される不純物準位深さの評価より、ZnはGaN中で価電子帯上端から0.3eVに準位を形成し、アクセプタ不純物としてふるまうことを明らかにした。ZnドープGaNを用いて0.1μmのメサ形状を形成し、これをゲート層としたAlGaN/GaN HFETでノーマリーオフ動作を確認した。
2020/9
Current-and-Voltage Hybrid Source Gate Driver for Maximizing the Switching Capability of SiC-MOSFETs
SiCMOSFETの高速スイッチング特性を最大限生かすために、新たに開発したゲートドライバとその設計方法に関して紹介する。
2020/9
Miniaturized 48 V‒12 V insulation-type DC/DC converter miniaturized by using GaN transistors operating at 2-MHz switching frequency
スイッチング電源の小型化と高電力変換効率の両方を解決するために、低Qoss、低QgであるGaNトランジスタの採用が有用な選択肢であることを明らかにした。駆動周波数2MHz、100Wクラスの絶縁型48V-12V LLCコンバータを作製したところ、最大電力変換効率は95.3%に達した。
2020/9
Research Activities to Maximize the Capability of New Power Devices
ロームの最新世代のSiC-MOSFETの基本特性を紹介し、現在量産中の世代のデバイスとの比較結果を披露する。一方、パワーデバイスの特性が良くなればパワー回路が改善すると思われがちであるが、事はそう簡単ではない。パワー回路そのものが改善するために実施した、アプリケーション研究、計算技術研究の結果を紹介する。
2020/9
銀焼成接合体の劣化メカニズムの検討
銀焼成を用いたモジュールの熱信頼性評価技術が求められている。
しかしながら、熱信頼性試験は、評価期間に約3ヵ月を有することから、開発スピードのボトルネックになっている。本発表では、機械負荷試験を用いた信頼性加速試験について発表している。銀焼成接合層部に、せん断応力を負荷できるセットアップにすることで、熱信頼性試験後の亀裂破壊を再現することに成功した。
2020/9
銀焼成膜の準静的引張試験と疲労試験
銀焼成を用いたモジュール化へ向けて、その機械特性を把握することが重要である。
本発表では、銀焼成と銀箔の引張機械特性を比較している。銀焼成は銀箔と比較すると、常温時に高強度であるが、疲労破壊しやすい材料であることが分かった。
2020/9
銀焼成接合体の熱信頼性試験温度依存性について
高熱伝導・耐熱な接合が可能になる銀焼成材は将来接合着技術として期待される。この材料を用いたモジュール化には、熱信頼性試験をクリアする必要がある。本発表では、銀焼成の引張機械特性を取得し、あえて温度帯を低温側と高温側に分けて熱信頼性試験を実施した。結果から、高温側での機械特性が熱信頼性試験上、重要であることを明かした。
2020/9
The Influence of Mechanical Property on the Heat-Cycle Reliability of Sintered Silver Die Attach
銀焼成の疲労機械特性と、熱信頼性試験結果を比較し、評価した。銀焼成は常温下で、弾性領域で疲労試験を実施すると、500回程度で破壊する。実際、接合体を用いて-60℃-60℃の温度サイクル試験を実施すると、700サイクル後、接合劣化していた。一方、室温-150℃の温度帯では、接合劣化が200サイクルから進行していた。高温領域での機械特性が熱信頼性試験設計において重要であることを明らかにした。
2020/9
ミリメートルスケールツイスト2層グラフェンにおけるフラットバンド
Twisted bilayer graphene(TBG)は、ツイストの角度によってそのエネルギーバンド構造を制御することが可能との報告がある。その中でも、Magic angleと呼ばれるツイスト角が1.1°付近では超電導特性を示すことが報告されている。本研究では、SiC熱分解法により作成したエピタキシャルグラフェンを転写することで、大面積TBG試料を作成することに成功した。
2020/9
SiC(000-1)面上多層グラフェンの回転角制御
SiC(000-1)面上グラフェンにおいて、C面上グラフェンの回転角における制御する手法はなく、本研究ではC面上グラフェン角における回転角制御を目指す。
2020/3
Semi-Theoretical Prediction of Turn-off Surge Voltage in a SiC MOSFET Power Module with an Embedded DC-link Decoupling Capacitor
SiCパワーモジュールの高速スイッチングに伴う電圧サージを抑制するため、モジュールにDCリンクコンデンサを内蔵することが有効であるが、その効果を定量的に予測した例はない。本研究では、DCリンクコンデンサ内蔵SiCパワーモジュールのターンオフ電圧サージを回路方程式に基づいて理論的に予測し、実測とよく一致することを確認した。
2020/3
スイッチング素子のモデリングおよび電力変換器のシミュレーションとその動向
ワイドバンドギャップ半導体デバイスのモデリング手法とその適用事例，さらに電力変換器の高周波化に伴うスイッチング素子周辺のモデリング手法について最新動向を紹介する。
2020/3
銀焼成機械特性が熱信頼性寿命へ与える影響について
銀焼成の引張疲労機械特性を常温領域で取得し、ストレスと、破断寿命の関係を得た。さらに銀焼成材を用いた接合体を-60℃から60℃の範囲で温度サイクル試験を実施した。超音波探傷像によって接合評価すると700サイクル後も接合劣化しておらず、引張疲労機械特性の結果と相関がとれていることを確認した。
2020/3
熱信頼性における銀シンター接合膜厚の影響
2019
2019/11
Modeling of SiC UMOS chip and its application to Power Module
SiC DMOSで培ったデバイスモデリング手法をSiC UMOSへ適用することにより、モデリング手法の汎用性を検証した。SiC
UMOSのチップを使用したパワーモジュールのスイッチング波形を実測とシミュレーションで比較することでモデルの評価を行った。
結果として、DMOSの時と同様に高精度に実測を再現したシミュレーション波形を得ることができた。
2019/11
Dynamic On-State Resistance Measurement of GaN-HEMT by Double Pulse Test
Demonstrate the dynamic on-state resistance of GaN-HEMT and estimate inpact of loss of devices.
2019/10
Mechanical Property of Nano Porous Sintered Silver: Toward Reliability Estimation
"銀焼成の疲労機械特性を取得することが、システムの信頼性を理解する上で重要である。 今回我々は多孔質銀焼成の薄膜試験片(空孔率:5%)と銀膜の疲労試験を実施した。銀焼成膜の疲労寿命は銀箔の疲労寿命よりも短くなった。"
2019/10
A gate Driver Maximizing the Switching Capability of SiC MOSFETs
This study report that high speed switching gate drive circuit for SiC MOSFETs. The provided gate drive circuit adapted subsidery capacitor in order to add gate voltage, enables increase gate current. This allows fast charge and discharge and reduced switching losses. This study confirmed that the provided gate drive circuit reduce switching loss compared to conventional one.
2019/9-2019/10
Dynamic Measurement Method to Extract High Voltage and High Current I-V Characteristics of SiC MOSFET with Reduced Self Heating
A novel measurement method to extract high voltage and high current I-V characteristics (HVHC I-V)of SiC MOSFET is proposed in this paper. The method could extract the HVHC I-V with extremely reduced self heating of the device. By using the method, we can measure higher voltage and current I-V characteristics than those extracted by the conventional method. It is possible for us to measure the HVHC I-V of the next generation SiC MOSFET, whose rated volatge and current is more than those of the conventional device.
2019/9
Switching behavior based method to estimate the intrinsic gate resistance of a transistor by using gate plateau voltage
The internal gate resistance of SiC MOSFET effects its switching behavior larger than Si devices because it can switch at high speed with low external gate resistance. However, the convention mesurement method of internal gate resistance is not accurate. Then, we devised the new measurement method of it at switching operation by the switching waveforms.
2019/9
多孔質焼成銀薄膜の引張疲労機械特性について
銀焼成は、空孔率がその引張り機械特性に影響することがわかっている。ところが、銀焼成の疲労機械特性について未だ不明である。今回我々は多孔質銀焼成の薄膜試験片と銀膜の疲労試験を実施した。銀焼成膜は、高加圧条件(60MPa)で成膜し、空孔率は5％であった。疲労試験結果から、焼成膜の引張疲労強度は銀膜と比較して低下しやすいことが分かった。
2019/6
導電性接着剤を用いたダイボンディング構造における接着界面の研究
2019/5
ワイドギャップ半導体デバイスを"活かす"ための技術開発
SiC,GaNのパワーデバイスを開発するだけでなく、それらを使いこなすための技術も伴わないと社会貢献することはできない。本講演では、アプリケーションの実例、それを支える設計技術、ノイズの予測について紹介する
2019/5
Measurement scheme to model an SiC MOSFET for simulating its switching behaviors
The precise modeling of SiC MOSFETs are difficult by means of conventional modeling method of Si devices because of the device characteristics. Then, we invented the new modeling method for SiC MOSFETs which can reproduce its switching behavior precisely.
2019/3
Thermal Warpage Behavior Analysis of Semiconductor Package of Semiconductor Packaging Structure
2019/3
A High Efficiency 3-Phase 400V 15kW Power Inverter Using SiC MOSFETs and Trans-Linked Topology
A 3-phase15kW using SiC MOSFETs and trans-linked topology achieved maximum efficiency of 99.2%, and verified the benefit of combining SiC MOSFET with trans-linked technology.
2019/3
インダクタを用いたSiC-MOSFET用ハイブリッド形ゲート駆動回路の実機検証
電流形と電圧形を組み合わせたSiC-MOSFET用ハイブリッド形ゲート駆動回路の実機実験により、ターンオン損失が50%、ターンオフ損失が35%低減できることを実証した。
2019/3
キャパシタを用いたSiC-MOSFET用高速ゲート駆動回路
SiC-MOSFETを高速に駆動できるゲート駆動回路についての報告。本ゲート駆動回路は補助キャパシタを用いており、この補助キャパシタを介してゲートに通常よりも高い電圧を印加することができ、ゲート電流を増加させることができる。これにより高速にゲートを充放電し、スイッチング損失を低減できる。実測でもこの効果を確認し、本回路の優位性を実証した。
2018
2018/11
A Study of Adhesion Interface about Die Bonding Structure with Conductive Silver Paste
2018/11
Influence of porosity on Tensile Mechanical Properties of Sintered Porous Silver Films
This paper investigates the porosity-dependent tensile mechanical properties of porous 8-10 μm thick silver films. The silver films are fabricated by pressure press, the variety of which changes the porosity (p) ranging 5% to 25%. p is determined by use of scanning electron microscopy cross-section images of the films. Stress-strain (S-S) curves are obtained by tensile tests performed for the porous and bulk silver films.Breaking strain and Ultimate tensile strengh decrease almost linearly with increase of p.
2018/11
ワイドギャップ半導体デバイスの特長を活かすためのアプリケーション研究
SiC,GaNのパワーデバイスを開発するだけでなく、それらを使いこなすための技術も伴わないと社会貢献することはできない。本講演では、アプリケーションの実例、それを支える設計技術について紹介する
2018/9
多孔質銀焼成薄膜の引張機械特性について
接合層の機械特性を取得することが、信頼性システムを設計する上で非常に重要な要因となる。次世代接合材として注目される銀焼成は多孔質体でその機械特性が不明であった。今回我々は多孔質銀焼成の薄膜試験片と銀膜を用意した。また銀焼成膜は、加圧力を変化させて作成している。引張試験結果から、銀焼成は銀膜と異なって伸びずに破壊し、高加圧力条件で高強度を示した。
2018/6
A Small Signal AC Model Using Scalable Drain Current Equations of AlGaN/GaN MIS Enhancement HEMT
ソースフィールドプレート構造を有するMIS構造のGaN-HEMTのスケーラブルなドレイン電流モデルと小信号ACモデルの開発を行った。実測のId-Vds特性、Id-Vgs特性、S11特性、H21特性と比較したところ、実測を再現できた。
2018/6
A Trans-Linked 5-kW Inverter Using SiC MOSFETs to Achieve Fan-less Operation
A trans-linked 5kW interleaved inverter using SiC MOSFETs drastically reduced both tansistor loss and reactor losses, resulting in high efficiency over 99% and fanless operation.
2018/6
Electro-Thermal Simulation for Predicting the Temperature of SiC Dies in the Power Module of a High Frequency Operating Power Converter
The accurate electro-thermal simulation is presented by using a new SiC die model to predict the power loss and temperature of SiC MOSFET dies in a power module. The new model incorporates a temperature dependent I-V model and body diode model which is dependent on the gate-voltage. The simulation using the model yields an accurate power loss and temperature estimate of the SiC module in a buck converter.
2018/6
S-parameter Based Simulation Modeling a Power Module Independent of Measurement Data
S-parameter based simulation model for power module (PM) except for the semiconductor chips was created with electromagnetic simulation. This PM model was combined with the chip model in order to build the model of the whole structure. As a result of verifying the model by the double pulse test, the simulation waveforms which reproduce the measurement results well were obtained.
2018/3
SiC-MOSFET用電流電圧ハイブリッド形高速ゲート駆動回路の基礎検討
電流形と電圧形を組み合わせたSiC-MOSFET用ハイブリッド形ゲート駆動回路を提案し、シミュレーションにてゲート電圧の安定性とスイッチング損失の低減ができることを確認した。
2018/3
Circuit Simulation of a Silicon-Carbide MOSFET Considering the Effect of the Parasitic Elements on Circuit Boards by Using S-parameters
The high speed switching of SiC MOSFET is affected by the parasitic elements of circuit board. Therefore, we analyzed the impact of stray capacitance in circuit board on the switching behavior and tried circuit simulation of the effect by use of precise model and electromagnetic simulation results of circuit board.
2017
2017/8
高Pb含有はんだ/Cuフレーム界面における金属間化合物形成とその抑制
2017/5
800 V Three-Phase LLC Series Resonant DC/DC Converter Using SiC MOSFETs
This study report that a three-phase, 5-kW LLC series resonant dc/dc converter utilizing SiC MOSFETs. The high-break down voltage of SiC MOSFETs, enables increasing the input voltage up to 800 V. Around 160kHz switchig frequency successfully reduces the volume of isolation transformers. Current-balancing transformers among each phases effectively suppress a peak current from arising in the circuit and contributed that miniaturizes the input and output capacitances. The proposed power supply weighs 1.55 kg with dimensions including a width of 18 cm, a length of 12 cm, and a height of 12.5cm. The conversion efficiency of the converter reaches 98.1% at 5-kW operation.
2016
2016/9
Thermoelectric enhancement in the two-dimensional electron gas of AlGaN/GaN heterostructures
2016/9
シリコンテクノロジーを用いたパワーインダクタに対する磁性コア材料の影響
2016/5
高電圧･大電流領域のスイッチング特性を再現するSiC-FETチップモデル
これまで、SiCデバイスモデルを用いた回路シミュレーションは過渡特性が合わなかった。SiCを使用する上で問題になるEMCを考慮するためには過渡特性の再現が必要になる。そこで、過渡特性を合わせるために必要な高電圧・大電流領域の電流-電圧特性とデバイスON時の容量を計測する技術を開発し、その特性を考慮したSiCデバイスモデルを作成した。その結果、SiCデバイスの過渡特性を高精度に再現することに成功した。
2015/12
Self-Sustained Oscillation in Half Bridge Circuit of Silicon Carbide Devices with Inductive Load
The self-sustained oscillations are sometimes obserbed when SiC MOSFETs switch at high speed in the half bridge configuration. The oscillation is regard as nonlinear self-excited oscillation as a result of its device characteristics. We tried to analyze it from the aspects of device characteristics of MOSFET and trajectory of the oscillation in the I-V plane.
2015/11
シリコンテクノロジーを用いたパワーインダクタの設計とインテグレーション