信頼性の高いパワーエレクトロニクスのために： 活躍するプラズマ技術
パワーモジュールは、e-モビリティや再生可能エネルギーから産業オートメーションや医療技術に至るまで、現代の多くのパワーエレクトロニクスアプリケーションの中核を担っています。パワーモジュールの製造には、材料の品質、信頼性、長期安定性が求められます。5月6日～8日にニュルンベルクで開催されるPCIM Europe 2025において、プラズマトリート社は、Openair-Plasma®、PlasmaPlus®、および新しいREDOXアプリケーションが、クリーンルーム条件下でもパワーモジュール製造における重要な課題をどのように解決するかを実演します。ホール7のプラズマトリート社ブース169では、オーバーモールド工程におけるEMC層間剥離を防止するための自動化されたインライン酸化膜還元とプラズマコーティングに焦点を当てます。
パワーモジュールの課題 堅牢、コンパクト、高信頼性、しかし極めて厳しい要求
最新のパワーモジュールは、e-モビリティ、再生可能エネルギー、産業用ドライブ、医療技術など、パワーエレクトロニクスにおいて重要な機能を果たします。高電圧・高電流に何年も耐えられると同時に、コンパクトで高い信頼性が求められます。実際には、175℃を超える転移温度、キロボルト単位の電圧、数百キロワットの電力スループットを意味する。さらに、モジュール内の材料接続、特に銅、セラミック、シーリングコンパウンドなどの異なる材料が組み合わされる、いわゆる「トリプルポイント」での接続には複雑な要件があります。特に、銅、セラミック、シーリングコンパウンドといった異なる材料が組み合わされる、いわゆる「トリプルポイント」では、応力、空気混入、接着の問題がしばしば発生し、モジュールの寿命を著しく縮める可能性があります。
特に重要なのは、銅の表面に酸化膜が形成され、接触抵抗が増大したり、はんだ付け性が悪くなったりすることです。射出成形工程におけるエポキシ樹脂の剥離も、機械的な故障を促進するリスクとして知られています。このような課題に対応するためには、安定した、工程信頼性の高い接合技術と、的を絞った表面処理が不可欠です。
Openair-Plasma®とPlasmaPlus®による革新的ソリューション - PCIM Europeでのライブ中継
プラズマトリート社の大気圧プラズマソリューションは、Openair-Plasma®、PlasmaPlus®、および新技術REDOXの組み合わせにより、前述の弱点に効果的に対処する表面改質のための強力な技術を提供します。ドライ、ケミカルフリー、VOCフリーのプラズマソリューションは、信頼性の高い前処理、接着性の向上、耐久性のある電気的・機械的接合のために、既存の生産工程にインラインで容易に統合することができます。プラズマトリート社のシステムと装置はクリーンルームに対応しており、エレクトロニクス産業の要件を満たしています。
革新的なREDOXツールによる酸化膜除去は、フラックスを使用せずに金属表面の酸化膜を除去する選択的インラインプラズマ処理を可能にします。これにより、導電性が最適化され、相互接続層の密着性が大幅に向上します。この技術は展示会で実演される。
インラインプロセスでのREDOXによるターゲット酸化物の還元に続いて、PlasmaPlus®による機能性コーティングが行われます。接着を促進するナノコーティング（PT-Bond）が施され、パワーモジュールのその後のオーバーモールディング工程を最適に準備します。接着性が向上することで、層間剥離が防止され、アセンブリの機械的安定性が向上します。同時に、プラズマ洗浄され活性化された表面は、焼結・接着工程に理想的な条件を提供します。その結果、特に安定した接着層が形成され、最新のパワーモジュールの耐久性と信頼性に大きく貢献しています。
ブースのもう一つの目玉はプラズマ処理ユニット（PTU）で、ロボット制御によるOpenair-Plasma®とPlasmaPlus®による表面処理を実演している。このシステムはモジュラー設計で、さまざまな静止または回転ノズル、ジェネレーター、プラズマコントロールユニット（PCU）、さまざまなハンドリングオプションで柔軟に構成でき、自動化された生産工程への統合に理想的です。
プラズマライブテーブルでは、プラズマ処理の効果を間近で体験することができる。この技術は、デリケートな技術部品であっても素材に優しく、プロセスパラメーターを正しく設定すれば機能性を損なわないことを明確に示すことができる。来場者はプラズマトリート社の専門家と直接話をすることができ、具体的な要求に対する個別のソリューションを開発することができます。
プラズマが役立つ - 産業界特有の課題にも対応
e-モビリティでは、パワーモジュールがインバーター、充電インフラ、バッテリー管理システムの効率において重要な役割を果たします。極端な温度サイクルと高電流密度により、材料品質と相互接続技術に特別な要求が課せられます。表面品質が悪いと、接触抵抗の増加や材料疲労につながります。風力エネルギーと太陽エネルギーもまた、最大限のエネルギー変換と最小限の損失を保証するために、耐久性と信頼性の高いパワーモジュールを必要とします。高湿度、温度変動、紫外線放射などの環境条件は、材料の安定性に影響を与えます。保護コーティングや相互接続の接着不良は、時間の経過とともに性能劣化を引き起こす可能性があります。産業用オートメーションでは、パワーモジュールにも堅牢性と耐久性が求められます。激しい振動、高い機械的応力、攻撃的な化学薬品は、電気的接続や表面コーティングに影響を与え、モジュールの早期故障につながる可能性があります。
プラズマトリート社は、プラズマ技術に関する深い専門知識と、幅広い産業分野での豊富な応用経験を兼ね備えています。静止ノズルや回転ノズルから、強力なジェネレーターやプラズマコントロールユニット（PCU）に至るまで、適切なコンポーネントをプロセスに正確に適合させます。インテリジェントなハンドリングソリューションと、経験豊富なプラズマ専門家によるプラズマパラメーターの正確な調整を組み合わせることで、コンパクトなラボセットアップから標準システム、複雑な特殊装置まで、オーダーメイドのシステムソリューションが生まれます。これらは、独立型システムとして統合することも、既存の生産ラインにシームレスに自動化することも可能です。プラズマトリート社のグローバルな販売・サービスネットワークは、プロセス開発から連続生産まで、信頼性の高いサポートをお約束します。
