次世代FCOB LEDにおけるチップ接合技術と信頼性検証

【概要】 Flip Chip（フリップチップ）技術を基盤とした次世代COB LEDにおける接合界面の熱的挙動、および長期信頼性の解明。特に、FCOB（Flip Chip on Board）構造におけるボイド率低減が熱抵抗に与える影響の定量的な検証。

【研究背景および検証項目】 産業用照明市場における高出力・小型化に伴い、従来のワイヤボンディング方式からフリップチップ実装への移行が加速。以下、標準化データの策定および実験検証項目：

• 接合界面の熱抵抗シミュレーションと実测値の相関解析

• X線透過装置による接合領域のボイド率測定および界面品質の評価

• 高演色Ra95+維持のための波長変換層（蛍光体沈降制御）最適配置アルゴリズム

• 高温高湿環境下（85℃/85%）における1000時間連続点灯試験

【信頼性評価結果および実験的考察】 金錫（AuSn）共晶接合を用いたフリップチップ構造により、従来の銀ペースト接合比較で約30%の熱抵抗低減を達成。走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた断面観察の結果、接合界面における合金層の均一な成長を確認。熱ストレスによる共晶層のクラック発生抑制、およびカーケンダル・ボイド（Kirkendall voids）の発生遅延による接合強度の維持を実証。

【今後の課題と展望】 本研究における接合熱抵抗の低減手法は、次世代高出力LEDにおける熱管理設計の標準指標。今後は波長変換層の熱劣化メカニズムの解明、および実環境下における長期サイクル試験の継続を予定。グローバルな技術規格に準拠した信頼性評価データの蓄積を最優先課題とする。

※本検証に使用された試験片は、JIS C 8105-3規格に準拠した恒温恒湿槽（ESPEC製）にて環境ストレス付与を実施。解析精度向上のため、モンテカルロ法による熱伝導シミュレーションとの整合性評価を継続中。