はんだ材料開発をけん引
30年間、新材料を次々に実用化

環境負荷低減の観点から、欧州で2006年までに鉛を含んだはんだ材料の使用禁止が決定すると、パナソニックグループはそれに先駆けて2003年に全社で鉛はんだ全廃を達成しました。その立役者の一人がはんだ材料開発に30年携わってきた古澤さんです。入社以来、環境への貢献を意識して開発を続け、はんだ材料のさらなる進化に力を注ぐかたわら、太陽光で水を分解して水素エネルギーを生み出す「水素生成デバイス」という新たな分野への研究開発にも挑戦しています。古澤さんに技術を高め続ける秘訣などを伺いました。

はんだ材料の新規開発から製品化までを担当しています。世の中のエレクトロニクス製品に搭載されている回路基板は、頭脳のような働きをしており、なくてはならない存在です。はんだは回路基板を組み立てるために使用され、基板とパーツを電気的に接合します。かつては電子部品も大きく、はんだも直径1.6ミリ程度の糸状で、人がコテを使って手作業で接合できました。今は接合に使用するはんだの粒子も40ミクロンから10ミクロン程度まで小さくなっています。一方で、回路基板の進化は、ピッチを狭くして密度を高める手法から、パーツ同士を縦に重ねて積層する方式へと移り変わってきており、はんだ粒子の小型化も今ぐらいを上限とし、積層させるために実装技術の進化が求められています。

もう一つは、耐熱性能の向上。電力の変換に用いる半導体素子であるパワーデバイスは、現在はシリコン系の材料で作られていることが多いのですが、電力損失の低減や小型化を狙って、窒化ガリウムや炭化ケイ素の使用が増加しています。動作温度はシリコン系であれば150℃ですが、ガリウムやケイ素なら175℃～200℃に上昇します。パワーデバイスの組み立てにもはんだを使いますが、動作温度が175℃以上になると接合信頼性を保てません。従来以上の耐熱性を持たせながら、一方で、より低い融点を持つ材料であれば、低温かつ短時間プロセスでの接合が実現でき、省エネルギー化によるCO2排出量の低減につながります。

こうした二つの側面を解消すべく、産学連携で開発に取り組んできた「パワーデバイス用ナノソルダー接合材料」のサンプル品第一号がついに完成しました。ナノソルダー接合材料は、鉛フリーで従来よりも低い温度での接合を可能にしながら、200℃耐熱を両立した、まさにゲームチェンジャーともいえる新材料です。ナノソルダー接合材料がカーボンニュートラルの実現に向けた大きな一歩になると期待をしています。

直観力と想像力を掛け合わせて、継続して力を発揮する能力だと考えています。直観力は事象を観察し、蓄積してきた技術や経験から湧き出るひらめきを生み出す力。何かを開発したい、課題を解決したいと考えていると、論理的な考えではなく、形になっていない頭の中のパーツがひらめきとして不意に結実することがあります。日々その直観を磨くために情報収集は欠かせません。仕事のテーマだけでなく、ニュースで見た新たな発明や大きな事故など、自分とは直接関係がなくても、メカニズムについて仮説を立てて検証を行い、点と点を結んで線にする想像力を養う訓練を欠かしません。

また、もう一つ意識しているのは、自分で何でも調べることです。大学と共同研究するようになって感じたのですが、彼らの多くは一つの現象について体系的に説明します。観察・分析を行うにはそれぐらいきちんとした知識を持っていなければならないのだと感じたのです。現象に対して体系的に全体を把握することが、技術開発には必要不可欠。一部分だけ理解しているよりも、長期的に見たらアプローチ方法も増えますし、スピーディーに開発を進めることができます。若い研究者・技術者にも、まずは自分で調べてみることを強く勧めています。