LNGポンプから半導体接合へ:日機装「3Dシンター」が狙うパワー半導体とAI半導体
ものづくり太郎チャンネルものづくり太郎チャンネルが、2026年の半導体オブザイヤーで優秀賞を受賞した日機装を訪ね、同社の岡田康弘氏に受賞技術「3Dシンター」について聞いた回である。日機装は工業用ポンプで知られ、半導体企業という印象は薄い。この回では、同社がどのような経緯で半導体の接合装置にたどり着いたのか、その技術がEVやAI半導体でどう使われうるのかが語られた。ものづくり太郎は、中国との装置産業の競争や日本企業の採用の遅れについても、強い口調で自分の見方を述べている。
AI需要で注目されるLNGポンプ
日機装の売上は現在2000億円ほどだという。主力は工業用ポンプで、なかでも液化天然ガス(LNG)用のポンプは世界で3社しか作れず、日機装はその1社だと岡田氏は説明する。売上も株価も好調だという。
ものづくり太郎は、その背景をAIの電力需要から説明する。ガスタービンを作れるのはGE、シーメンス、三菱重工など限られた企業で、受注は5年先まで埋まり、シーメンスの受注残は26兆円に達していると紹介した。電力が足りずデータセンターを動かせないという話が出始めており、GPUの調達よりもデータセンター向けのインフラ構築がボトルネックになりつつある、NVIDIAの在庫も積み上がっている、と同氏は述べる。
電力消費の規模についても、ものづくり太郎はいくつかの数字を挙げた。Geminiに1回質問して推論結果が返ってくるまでに、iPhoneの充電の4割ほどの電力を使うという。NVIDIAのGTCに参加した際には受注残が160兆円あると聞き、そのうちAmazon、Google、OpenAI、Microsoftなど大手4社で100兆〜150兆円ほどを占めると説明した。同氏の計算では、100兆円分は2025年のAI半導体サーバーラック「Grace Blackwell」でおよそ11万ラック、電力にして約1200万世帯分に当たる。そこから、AIだけで4000万〜5000万世帯分の電力需要が生まれているとものづくり太郎は見積もる。ガスタービンを増産しても追いつかず、その燃料となる天然ガスを送るポンプの需要も高まり、日機装の株価が上がっている、という説明である。
極低温ポンプの難しさ
LNGはごく低温で、金属は低温になると強度が落ちる。岡田氏によれば、日機装はアルミ材をうまく加工して巨大なポンプを作り、さらに冷却した状態での特殊な検査も行う必要がある。これができる企業が少ないことが評価につながっているという。
ものづくり太郎は、素人目線でも難しさがわかると補足した。鉄は温度が1℃上がると1mあたり11〜13ミクロンほど伸びる。LNGの温度と常温の差は200℃ほどあるため、同氏の説明では1mあたり1cm程度縮む。その寸法変化を見込んでポンプを組み、動かさなければならない。さらに、漏れれば大爆発につながるため封止技術が必要で、岡田氏も「シールが大事」と応じた。ベアリングをどうするかといったノウハウもあり、普通のポンプメーカーでは作れないというのが二人の説明である。
医療と航空宇宙の事業
日機装はポンプ以外にも事業を持つ。日本で初めて人工心臓を作ったのは日機装であり、透析装置では国内シェア1位だという。航空宇宙分野では、飛行機の着陸時にタイヤのブレーキだけでは止まりきれないため、吸い込んだ空気を前方に戻して減速する逆噴射の部品「カスケード」を手がけており、グローバルシェアは90数%だと岡田氏は話した。
MLCCを支える温水ラミネーター
半導体との関係について、岡田氏は「地道に電子デバイスに貢献してきた会社」だと説明する。その一例が、積層セラミックコンデンサ(MLCC)の製造に使う温水ラミネーターだ。MLCCはiPhoneにも大量に搭載され、村田製作所、TDK、太陽誘電などが主要メーカーである。
MLCCは1ミクロン以下の薄いシートを重ね合わせ、最後に熱圧着して作る。この熱圧着工程で、ほとんどの顧客が日機装の温水ラミネーターを使っていると岡田氏は言う。装置は圧力容器の中に温水を入れ、その温水に圧力をかける。パスカルの原理により、シートには均一な温度と均一な圧力がかかる。圧力が大きいため、一度に多くの数を処理できるという。
かけられる圧力は200MPaで、ものづくり太郎は深海、マリアナ海溝並みの圧力だとたとえた。温水を使うのは、セラミックシート中のバインダーを柔らかくし、均一に変形させるためだ。この水圧をかける装置はNHKの番組でも紹介されたことがあり、かつては職人が板金で作った球体を水圧にかけて、どの深さまで耐えられるかを試した歴史もあるとものづくり太郎は紹介した。
温水から300℃のゲルへ
ただし温水ラミネーターには制約があった。水を使うため温度は90℃が上限で、ワークを湯に入れる前にビニールでパックする必要がある。そこで日機装は、乾式にしてパックを不要にし、水の代わりに特殊な弾性体(ゲル)を使って300℃まで加熱できる装置を開発した。圧力は20MPaに下がるが、それでも1cm角に200kg、力士1.5人分ほどの荷重がかかる計算になる。この装置の用途がパワー半導体の接合で、2026年の受賞対象となった「3Dシンター」である。
従来のメタルプレス方式では、基板上のチップの高さが揃っていないため、プレスの先端が接触する高い部分にしか圧力がかからない。3Dシンターはゲルでチップの周囲まで包み込み、全体に圧力をかける。ものづくり太郎は、プールに入ると水圧が体全体にかかって腹筋が浮き出て見えるのと同じだと説明した。MLCCで培った均一加圧の技術をパワー半導体の接合に応用し、より均一で高品質な接合ができる、というのが岡田氏の説明である。
はんだでは足りない理由と焼結材の歴史
なぜ新しい接合技術が必要なのか。半導体チップの接合は従来、はんだが主流だった。印刷機ではんだを塗り、チップを載せ、リフロー炉で220℃ほどに加熱して溶かし、冷やして固める。シリコンのパワー半導体ならこれで十分だった。しかしSiCは動作温度が高く、高温で使うほど性能を引き出せる。その温度でははんだが溶けてしまうため、焼結材(シンタリング材料)という新しい接合材が必要になる。
岡田氏によれば、焼結材は大阪大学の菅沼先生が日本で開発し、技術を高めてきたものだ。当初は200MPaを超える高い圧力が必要だったが、より低い圧力で接合できる方向へ研究が進んだ。ただし商品化を主導したのは主にヨーロッパで、インフィニオン系の半導体メーカーやそれに関連する材料メーカーが、鉛フリーの接合材として開発を進めた。当時は用途があまりなく、普及しなかったという。
状況が変わったのは約10年前、テスラがパワー半導体をEVに採用してからだと岡田氏は話す。これを機に焼結材は盛んに使われるようになり、中国メーカーも同様の方式に続いた。ものづくり太郎は、熊本のコンソーシアムの会合で菅沼先生に会い、焼結材の話を聞いたことを思い出したと語っている。
日本勢については、はんだ接合の歴史が長く、そちらに比重があったため本格採用が遅れたと岡田氏は説明した。採用は始まっているが、勢いは海外のほうが正直あるという。
ものづくり太郎が語る日本の遅れと中国の工場
この話を受けて、ものづくり太郎は日本の製造業への危機感を強い言葉で語った。以下は同氏個人の意見として述べられたものである。
同氏によれば、日本で開発された技術を日本企業が採用しないうちにテスラが採用し、それを見た中国勢が続き、日本勢は5年ほど遅れて追いかけている。エンジニアリングとは技術を実現して産業化することなのに、日本ではその目的を見失っている、というのが同氏の見方だ。中国に装置を売ればコピーされるという懸念はあるが、経済合理性で動く以上、日機装が売らなければ他社が同じような装置を売るだけであり、イノベーションを続けるしかないとも述べた。
中国の工場を見て「絶対に勝てない」と思った、とものづくり太郎は言う。中国の工場は装置が新しく、減価償却を恐れずに設備を入れ、生産性で勝とうとしている。一方、日本では20〜30年使った工作機械で職人の技によって精度を出し、「今日は機械の機嫌が悪い」といった話をしている。装置が新しければ精度もサイクルタイムも出せ、新しい加工にも対応できる。最後に品質検査で合否を判定し、不良品も改善とともに減っていく。同行した日本の製造業者も、サイクルタイムが倍ほど違うと感じて勝てないと話していたという。
ただし同氏は、パワー半導体は人が乗る車に使われるため、電力供給が突然止まるような事故につながってはならないという留保も付けた。そのうえで、新しい技術が既存品より良いものを作れるなら、現場の技術者は採用すべきだと理解しているはずであり、接待や忖度で採否を決めるのはエンジニアリングの判断ではない、と批判した。
空隙を減らす3次元加圧と真空引き
技術の詳細に戻り、岡田氏は焼結材の性質を説明した。焼結材はナノサイズの細かい粒子でできている。そのままでは粒子が凝集してしまい、小さな粒子としての効果を発揮できないため、溶剤を混ぜて凝集を防いでいる。ところが、そのまま焼結すると溶剤が抜けた跡が空隙になり、接合層がスカスカになってしまう。
これを防ぐため、圧力をかけながら焼結するのが日機装の技術である。3Dシンターは3次元的に押すことができるため、チップ周辺のフィレット部分にも圧力がかかる。さらに真空引きをしながら溶剤や異物を取り除き、圧着する。結果として空隙率が下がり、接合面積が大きくなるため、電気抵抗が下がり、熱伝導率も耐熱性も良くなる。スカスカの接合層はサイクル試験で弱くなりやすいが、そうした問題も起きにくくなり、品質を担保できるという。
岡田氏は、以前はこうした装置がなかったためはんだとリフローによる接合が多かったが、今は新しい材料も装置もあると述べた。まだ知名度は低いので、こういう装置があることを認識してほしいと話している。
モジュールとヒートシンクの接合へ
日機装はシンタリング技術の用途を広げようとしている。チップ単体の接合に加え、パッケージ化されたパワーモジュールをアルミ製のヒートシンクに接合する用途も開発中だ。ヒートシンクの裏側にはフィンがあり、水を流して熱を奪う構造になっている。
課題は、モジュールの端子が邪魔になり、ゲルで3次元的に押すと端子にぶつかってしまうことだった。日機装は弾性体に新しい金型を組み合わせ、端子を潰さずに圧力をかける技術を開発しており、今年から始める予定だという。まだ採用実績はなく、岡田氏は近い将来の採用を期待していると話した。
EV市場をめぐる議論
需要について岡田氏がEV市場の変化に触れると、ものづくり太郎はEVをめぐる論調が極端すぎると話した。国や使い方、電力需給によって答えは違い、グローバルに冷静に見るべきだという立場だ。
同氏によれば、日本はインフラが整っておらず費用対効果も出にくいが、ガソリンが1リットル250円程度なら経済性が出る場合もある。先日訪れた欧州では1リットル400円ほどで、カーボンニュートラルのために燃料への課税が増え、採掘コストも上がっていく。戦争などの例外を除けば、長期的にはEVに合理性がある地域が出てくる、と同氏は見る。トヨタもハイブリッドの好調に安住せず、EVにも取り組む必要を冷静に理解している、という評価だった。
EUの「2035年にEV100%」という目標について、ものづくり太郎は達成は難しそうだが、50%前後はEVかPHVになるだろうと予測する。その分パワー半導体の需要が生まれ、インフィニオンなど欧州勢はそれを見越して必要なタイミングで投資している、と述べた。岡田氏は、中国市場ではEVがまだ活発であり、最重要市場として営業活動に力を入れていると話した。
AI半導体への展開①:インターポーザーのビア充填
日機装がいま注力しているのがAI半導体だ。岡田氏は3つの取り組みを紹介した。
1つ目はインターポーザーである。ものづくり太郎の補足によれば、専用ASICとしてすべてを作るのではなく、メモリーやロジックなど異なるチップを中間基板(インターポーザー)でつなぎ、1つの半導体のように扱う流れがある。インターポーザーは配線が非常に細かく、ビア(微細な穴)も小さい。現在はスパッタで下地を作ったうえでめっきを成長させ、ビアを銅で埋めようとしているが、1日から2日かかることもあるという。
日機装は、これを焼結材で埋める取り組みを他社と進めている。金属で押すだけでは細い穴に押し込みきれず、基板が割れてしまう。3Dシンターの加圧方式なら埋め込みも密度向上もできるという。処理時間は1時間もかからないと話されたが、材料とのマッチングの問題があり、まだ完成しておらず、さまざまな材料を試している段階である。取引先については「言えない」とのことだった。
AI半導体への展開②:データセンター向けパワーモジュール
2つ目は、AIインフラ向けのパワーモジュールだ。パワーモジュールはこれまでEVで使われてきたが、データセンターでは100Aから1000Aといった大電流を流すモジュールが大量に必要になる。はんだではなく焼結材で接合しようという動きが欧州を中心に進んでおり、日機装はそこにキャッチアップしているところだと岡田氏は話した。
ものづくり太郎は、放っておけば欧州勢に取られてしまうので、データセンター向けパワーモジュールを作る日本企業は今すぐPoC(概念実証)に取りかかるべきだと促した。
AI半導体への展開③:チップ冷却の熱界面材料
3つ目はチップそのものの冷却である。ものづくり太郎は、NVIDIAのVera RubinではHBMメモリーが16層になり、GPUからの発熱も大きく、発熱は大問題になっていると述べた。
岡田氏は、TSMCが考えているパッケージを例に説明した。上部は水冷だが、チップと水冷部の間はサーマルインターフェースマテリアル(TIM)という液状のゲルでつないでいる。一般的な液状TIMの熱伝導率は2〜17程度なのに対し、シンター材は140〜300だという。他にも課題はあるものの熱伝導率では圧倒的に優れており、この部分にシンター材を使う話がいくつか出ていて、現在さまざまに挑戦しているところだと話した。
コンソーシアムと協業へ
ものづくり太郎は、インターポーザー、AIインフラ用パワーモジュール、チップ冷却という3つの取り組みを挙げ、日本だけでなくグローバルの半導体オブザイヤーになるかもしれないと評した。
岡田氏によれば、これまでは日機装単独で取り組んできたが、今後はコンソーシアムやアカデミアとの連携、海外展示会への出展など、協業を積極的に進めていくという。車載メーカーからの問い合わせも歓迎すると話した。インターポーザーやTIMへの応用は材料との適合を含めてまだ試行段階にあり、モジュール接合も採用はこれからである。LNGポンプで培った技術を持つ企業が、パワー半導体とAI半導体の接合工程でどこまで採用を広げられるかは、今後の開発と顧客との検証にかかっている。
どうもこんにちは。ものづくり太郎チャンネルのものづくり太郎です。今年で38歳です。もう年頃としてこのテンションきついです。
今回は半導体オブザイヤー2026の企業が登場して、セミコンジャパンでものづくり太郎に依頼をしてくれた企画です。本当に面白いと思いますし、装置産業から見る中国半導体競争みたいなところで、泥臭くですね、半導体オブザイヤーを獲得いただいたんですけど、やっぱ中国の脅威とかですね、半導体競争どうなってるんだっていうところが見える回になっております。
そんな回にスポンサー頂いたのがサテライトオフィス。弊社も使ってるんですけど、Googleワークスペースですね。セキュリティ、これに対応したメールをすぐ立ち上げたいとか。うちはGmailベースなんで全然迷惑メール入ってきませんですとか、オフィスを立ち上げたいとか、Geminiちゃんを使いたいとか、そういった方はサテライトオフィス、概要欄からですね、問い合わせいただければすぐにサブスクリプションで使えるようになっちゃいますと。サテライトオフィスさん、いつもありがとうございます。ということで、半導体オブザイヤー2026、日機装さん、いってらっしゃい。
最近半導体回が多いですけど、日機装にお邪魔してですね、なんと日機装さんは2026年の半導体オブザイヤーに選出されたということで。
はい。優秀賞いただきました。ありがとうございます。
すごいすごいです。これね、みんな日機装知らないと思うんだけど、ごめんなさい。今日は2っていただいて、AI銘柄ですよ。本当に今日は技術な話をさせていただきたいと思ってますが、日機装はですね、売上今2000億円ぐらい。
そうですね。2000億ぐらいですね。はい。そうです。
失礼しましたが、どんな事業をやられてるんですか?
メインは工業用のポンプというか、あのポンプ、え、LNG、液化天然ガスの槽用のポンプですね。これあの世界で3社しか作れないんですけれど、うちはその1社ということで、おかげ様で売上も株価も絶好調という途中でございます。
これもAIのおかげですからね。
そうですね。エネルギー必要ですから。火力発電所とか原子力発電所とか、AI需要で今もう株価もすごいことになってるじゃないですか。ゼネラル・エレクトリック、シーメンス、三菱重工業、ガスタービンを作れるところってそんなないんですよね。
はい。そうですね。
5年先までこれ受注が埋まってて、シーメンスはなんともうすでに26兆円の受注があります。
すごいですね。
なので電力が足らなくてデータセンター動かせませんみたいな話が出てきちゃってるんで、この電気の取り合い。今はNVIDIAのGPUをVera Rubinを買い漁ってるのと、データセンターに対してどうインフラを構築するかっていうことが実はボトルネックに最近なり始めてます。多分知らなかったと思うんですけど。なのでNVIDIAの在庫が結構積み上がってまして。
あ、そうなんですか。
そうなんですよ。だから今後はエネルギーセクターの株価が来るんじゃないかって言われてるぐらい、今エネルギーが大問題になって。
あ、そうですね。
ということでエネルギーどれくらい消費されるか、皆さんね、知らないと思うんだけど、例えばGeminiに1回質問するじゃないですか。どのくらい電気使ってるか知ってます?なんとね、1回プロンプトを打ってインファレンス、ま、推論で帰ってくる間に、iPhoneの充電の4割ぐらいです。
そんな使ってるんですか?
そんな使ってるんですよ。僕NVIDIAのGTC行ったら、NVIDIAの受注残が160兆円ある。
ですか?
受注残ですよ。受注ベースですよ。まだ作ってないのに160兆円もある。やばいでしょ。160兆円で、その4社、要するにAmazon、Google、OpenAI、これAnthropicが出る、Microsoftが出てくると思うんだけど、その中の4社で100兆から150兆ぐらい受注してる。
で、100兆分でどのくらいのエネルギー量かっていうと、100兆で約、Grace Blackwellっていう2025年のAI半導体のサーバーラック、あれ11万ラックぐらいです。で、11万ラックだとどのくらいの電気使うかって言うと、約ですね1200万世帯ぐらいです。確か。となると4000万とか5000万世帯分の電力需要が今AIだけで生まれちゃってるんですよ。
それガスタービン売っても追いつかないということで、AIが活況でガスタービン作らないといけない、そのガスに対して天然ガスをポンプでブワって送れる日機装の株が上がってるんです。
すごいですね。
納得しました。
このポンプ何がすごいんでしたっけ?見せてもらいましたもんね。ちょっと言ってやってください。
液化ガスなんでごく低温ですね。
マイナス200°ぐらいですもんね。
マイナス160°ですね。回転して送るんで、金属って低温になってくるとね、すごく強度が弱くなっちゃいますから。え、これはアルミという材料をうまく加工して、しかも巨大なバカでかいポンプなんで、これを作って、しかも特殊な検査もしなきゃいけない。
確かにごく低温にして冷やした状態で検査しないといけないもんね、これ。
うん。そうなんです。これができるところが数が少ないっていうことで、当社がご評価いただいておるというとこでございます。
これね、皆さんね、何が難しいかってわかんないと思うんですけど、僕の素人観点でも、まあ難しい技術がいっぱい使われてて、鉄は1度、ま、アルミの歪み率は僕知らないですけど、普通の鉄は1°上がると1mあたり11ミクロンから13ミクロンぐらい伸びるんですよ。要するに1度上がると、マイナス160°だから普段の空気と200°ぐらい違うんです。要するに1mに対して×200だから、1mで1cmぐらいキュってなるんです。この1cmという誤差を考えてポンプを組んで、さらに動かす必要がある。ガスって液化だから液体なんだけど、これが漏れると大爆発の原因になるから、封止する技術も必要なんですよね。
シールが大事です。
そうなんですよ。ベアリングとかどうするんだっていうことのノウハウがあるから、普通のポンプじゃ無理で、日機装しか作れません。
あ、3社です。
これはどこなんだろうね。あんま言わない方がいいね。競合になるから。
ポンプもやってる。日本初の人工心臓を作ったのは日機装でございますし。
え。人工心臓を作ったのはポンプのメーカーなんだね、これ。
そうそう。で、プラス透析装置ですね、もやってる。透析、国内のシェアナンバーワン頂戴しております。
じゃあ病気の人が生きながらえてるのは日機装のおかげでもある。
うん。ま、あの世の中の役に立ってるとは思います。
航空宇宙って書いてあるよ。
あ、次はあの航空宇宙ということで、飛行機がバッと着陸の際ですね、ブレーキというか、タイヤでブレーキかけても止まらないんで、あの逆噴射ですね、吸った空気をバッと戻すための部品ですね。部材というか、カスケードというものがあるんですけど、これがシェアグローバル90数%いただいて。
すごいじゃん。飛行機を止めれるのも日機装のおかげだった。これはすごい企業ですよ。なんかでも聞いてると半導体と全然関係ない気がするんですけど。
それがね、実はあの地道に電子デバイスのために貢献してる会社でもあるんです。
何に強いんですか?
はい。まずは積層セラミックスのコンデンサーを作る際の温水ラミネーターという装置があるんですけれども。
コンデンサーね、皆さんご存知ないかもしれませんけども、MLCCって。
そうですね。
iPhoneに実は載ってますから。
あ、入ってますね。入ってます。
実は村田製作所とかTDKとか太陽誘電ですね。素晴らしいセラミックコンデンサーで。3社、PR依頼全然来てないぞ。待ってますから。このセラミックコンデンサーね。すごいちっちゃいセラミックコンデンサーね。整流するとか、いい電気を作るっていう、そういった素子なんですね。
そうですね。
ここで使われるじゃないですか。
そうです。非常に薄い1ミクロン以下の薄いシートを重ね合わせて、最後にぶジュっとこう熱圧着をするんですけれど、その時の熱圧着のプレスを当社の温水ラミネーターで、ほとんどのお客様が当社の装置を使っていただいております。
ということは、セラミックコンデンサー、僕1回動画でまとめたことあるんですけども、作る時に最後セラミックスを重ねてくじゃないですかね。積層セラミックスっていうぐらいですから。重ねた時の圧力を最後グっとやると。これってノウハウどこにあるんですか?
圧力容器ですね。圧力容器の中に温水があって、温水に圧力をかけることで、え、シートに均一に圧力がかかる。しかも高い圧力をかけることが、しかも容器が大きいんでたくさん処理することができると、こういうノウハウです。
これ要はパスカルの法則ですね。
あ、パスカルの法則で、一気に水に圧力かけて均一に。
そう、均一な温度と均一な圧力でグっと。
なるほど。実はね、この日機装さんの装置、僕前来た時に、日機装の水圧をかける装置っていうものがNHKのすご技に出てたんですよね。
出てます。
ちょっと見に行こうか。
ここで深海ですよね。
そうですね。圧力200MPaなので、メートルで言うと、え、2万、2万ですかね。
マリアナ海溝のような、ま、深海のすごい圧力が、すごい圧力をここでかけれる。
かけれるそうです。
この200MPaでしたっけ?
そうです。200MPaをかけることができるっていうのが温水ラミネーターという装置です。
なるほど。温水だからあったかい。
はい。お湯でやることがポイントで、セラミックスのシートの中のバインダーが柔らかくなって。
ああ。
で、それで均一に変形させるというかね。これはもうポイントでございます。
なるほどね。ということで水圧を模擬的に作り出すことができて。当時あれですもんね。そのNHKでやってたのが、球体をプレスと、この職人のへら絞りでやって球体を作ったんですよ、皆さん。ちょっとその当時の画像があるか、引用できてるかわかんないですけど、それをあの機械の、うん、水圧機にかけて、どのくらいの深海まで持つかっていうね、ことをやったわけ。
ということで、実は電子デバイス製造装置ということで、MLCC用製造時に極薄のセラミックシートを積層し熱圧着するプロセスの、プロセス装置をシェアナンバーワンで持ってる。
持ってる。そうです。
ここがちょっとね、半導体っぽくなってきましたね。
そうです。電子に乗ってきた。
で、2026年の半導体オブザイヤーですから、これじゃないですよね。
そうなんです。そうなんです。あの、今先ほどお話した装置は水を使ってやるんで、温度が90°までだったんです。え、温度が引っかかった。で、プラスお湯の中に入れるので、先にビニールパックをしなきゃいけなかったっていう。で、これをどう応用しようかなっていうとこで、乾式にしてパックがいらないようにしたことと、水の代わりに、ま、特殊な弾性体というか、ゲルを使って温度300°までかける。
300°。なので温水じゃなくて熱圧着みたいな。
そうですね。熱圧着をかける装置で、ただし圧力はちょっと低くなって20MPaですから、ここの1cm角に200kg、お相撲さん1.5人分ぐらいがもうこの1cmにかかって、ま、圧力がかかって圧着をするという、そういう装置。
これちょっと資料ありますからね。皆さんもよく分かると思うんだけど、これですよ。ここにジェルが、ゲルが入って。
そうそうそう。押し付けて均一な圧力をかけて接合する装置ですね。
へえ。これで何するんですか?
これでパワー半導体をつける装置です。
ああ、パワー半導体、多分わかんないから。こういう風にこれ、ここがパワー半導体ですか?
そう、そう、そうですね。素子。
え、で、ここに圧着されてると。
そうです。これを接合する装置。
ここに接合する技術でしょ?
そうです。そうです。
これね、素人さんね、ほんま楽勝じゃねえかと思っちゃうよね。繋いでるだけじゃねえかという風に思うかもしれないんですけど、これを圧着させると何がいいかっていう話なんですけども、この技術をちょっと教えて欲しいんですけど。
パワー半導体ですけれども、左が従来のプレス。
今までの方式。今までどういう方式だったんです?
えっと、メタルプレスだったので、半導体のチップが乗っていると高さが違うんですけれど、結局メタルでやると高いところにしか圧力がかからない。
はい。
ということは上にしかない。要するにプレス機の先端がワークに接触してる部分しか圧力がかからないというのが今までのやり方だと。
で、右側の3D、出ました。
チップの周辺も全部を包み込んでぐっと圧力をかけていく形になります。
あ、なるほど。MLCCと同じように。皆さんプール行くとさ、腹筋が浮き出てくるじゃん。あれは均一に体に水圧がかかってて、この筋肉が見えるってやつですから。あれが水中に行けばいいこと。
あの、圧力がかかるわけです、全体的に。で、さらにその技術をMLCCで培ってきて、この3Dシンターでパワー半導体の接合の時に使うことによって、え、より均一に高品質で接続することができるという装置です。
1番右上のものが、あれ断面図だと思うんですけど、左からすると左は結構ボロボロじゃないですか。で、右になってますけども、あれは何が良くなってんですか?
材料の話をさせてください。半導体のチップなんですけど、はんだでね、接続するってのは今までは多かったんです。で、これシリコンはこれで良かったんですけれど、SiCに変わってくると、SiCはあの動作温度が高いんで、より高い温度で使うとはんだが溶けちゃうと。
なるほど。
ええ、で、接合剤が必要だという形で、焼結剤っていう、シンタリング材料っていう新しい材料を使って。
はんだをさ、抜いてさ、印刷機で抜いてはんだを塗って、リフローね。SMTでチップ置いて、リフローで200°、220°ぐらいかな。やると溶けて、え、で冷めると固まる。
なるほど。セルフアライメントとして固まってたんだけど、パワー半導体はもっともっと高温になると。
高温で使えると。
高温で使うとやっぱ性能を引き出せる。
そうですね。高い出力まで行けるんで、新しい接合剤が必要なんだという。
なるほど。はんだじゃ持たねえと。リフローなんかクソ野郎だと、リフローじゃ持たねえと。そんなこと言ってないね。要求が高かったわけだね。ごめん、ごめん、ごめん。
で、この焼結剤を使っての接続なんですけど、焼結剤もちょっとストーリーがありまして。
聞かせてください。
焼結剤っていうのは、ま、阪大の菅沼先生という方が昔日本でお作りになられた。
そう、そう。
大阪大学の菅沼先生がお作りになって技術を高められたんですけれど、当時は、あの、これ必要な圧力がもっと高かったんで、もうちょっと低い圧力にしようという流れがありました。
あ、昔は200MPaとか。
もっと高い圧力必要だった時あったんですけど。
で、深海マリアナ海溝よりも深い。
そうですね。で、あの、低い圧力にしようという流れがありました。その材料は材料で先生やってらっしゃるんですけど、ま、今もバリバリ。先生見てるかもしんない。
で、ただ商品化を進めておられたのは、どっちかというとヨーロッパ系です。ヨーロッパ、インフィニオン系の半導体と、それに付随する材料メーカーさん。あの鉛フリーの接合剤を作ろうという形で作られて進んでった技術なんですよね。ただこれができた時、使う用途があんまりなくて、パッとしなかったというか、あんまりブレークしなかった。
そっか。当時はね、EVもないし、30年前ですから。ようやくプリウスが20世紀に出ましたぐらいだもんね。
で、約10年前にテスラさんがこのパワー半導体を採用してEVに使うという流れができて、ここで世の中がパッと変わってですね、この焼結剤をじゃんじゃん使いましょうという世の中に変わったんですよね。
ええ、やっぱあのテスラなんですね。やっぱ。いや、僕もさ、熊本のさ、Jサッのコンソーシアムの開幕式に行ったら、アルミ接合みたいな話があって、阪大って、僕菅沼先生に会ったわ。思い出した。その時に接合の材料のこと言ってましたわ。
あ、そうです。もう、もう、もう1番の、1番の方です。
大先生じゃ。大、大先生です。先生、ごめんなさい。あの、菅沼先生がやられてたんだね。まさにじゃん。
そう、そう。あの、焼結のやっぱ権威です。
すごいね。菅沼先生で、先生これでやられてテスラが採用したって言ってた。その時、これだったか忘れましたけども、テスラやっぱすごいですね。
で、テスラがこの焼結で接合するっていうことを始めて、中華系もみんな同じような形でやってった。
え、ちょっと待って。そこに日本勢はどんな感じなんですか?何がダメなの?
やっぱりはんだで接合っていうのがやっぱり日本で歴史があるんで、え、そちらにやっぱり比重があって、本格採用がちょっと遅れてたというところは。
今も採用してくれてないですか?
採用は始まってます。始まってます。え、ただ勢いは正直海外の方がね、あるのは正直なところでして。ま、うちも中国向けもそうですし、ま、一般さんでもバンバン使い始めていただいてるというとこです。
で、今さ、進んでいただいたと思うんだけど、日本勢のこと、ちょっと遅いなぐらいだったんだけど、これはやっぱり遅いわけですよ。装置もさ、6年ぐらいかかってさ、行ける行けないだってやってるうちにテスラが採用して、それ見て中国勢も採用して。もうゴールが間違ってるの、日本っていうのは。
学者が学者エンジニアしなくて、エンジニアっつうのはリアライズして世の中の産業化をするとか、そういったことがエンジニアリングだったのに、いつの間にかね、そういう風に偉そうになっちゃって採用できなくなっちゃった。蓋開けてみたらテスラが採用して、中国勢がやって、日本勢はようやく5年ぐらい遅れて。もう10年経ってるわけだ。テスラどうすんのっていう。
なんでね、頑張んなきゃいけないのかなという。
やばいわけよ。日本で開発してるのに中国勢が採用しちゃって、中国に装置が売れて、結局蓋開けてみたらコピーされちゃうわけですよ。
変えなきゃいけない。
中国とビジネスするなとかね、売るんじゃないとかいう、それ経済合理性の上に全て成り立ってるわけだから。日本勢が採用しないとさ、産業なわけだから。だって日機装さんが売らなかったら、結局他が売るわけだから。これ同じような装置を作ってきて、それはしょうがない。
どんどんどんどんイノベーションかけていかないとやばいわけで、実績ベースでやってるわけ、日本は未だに。中国のさ、工場とさ、もう俺絶対勝てねえと思った。トヨタグループのティア1はもうやばいと思う。俺何がやばいかって言うと、まず装置がくそ新しい。で、減価償却を恐れてない。生産性で勝つっていう風に分かってるから新しい装置を入れて。日本だと20年、30年使われた工作機械を入れてさ、匠の技で精度を出すとかさ、今日はこの装置のなんか機嫌が悪いなとか、バカなこと言ってるわけですよ。
そうじゃなくてさ、向こうは装置がそもそも新しいから、精度も出るしサイクルタイムも出るし、新しい技術をどんどん投入できるわけ。で、あとは品質を担保して、最後のところで数値オッケー出れば合格品だし、出なければ破棄するって感じ。でもその破棄の量もどんどん少なくなって、歩留まりがどんどん良くなってくるから、ここがマジで脅威なんです。
20年前ぐらいにできた工場に行ったんだけど、本当に装置が超新しいほどやっぱ早いんですね。
そう、早い。
日本の生産技術者と話してても、中国の装置見るわけ。一緒に行くから。絶対勝てないっていう、彼らも。なぜかって言うと、まずサイクルタイムが倍ぐらい違う。で、日本は人でやろうとしてるから、そこら辺でそもそもまずいっていうのと、難しい加工みたいなものもどんどんできるようになる。
なぜかというと装置がいいからで、日本は装置が悪いから、結局精度が出せないし、新しい加工できないしっていう、こういう悪循環にマジで陥ってって。装置をいかに早く新しいもの買って精度出すかとか。もちろんね、ここで留意しないといけないのは、人が乗るものだから、パワー半導体っていうもので車載用のものっていうのは。だから例えば電気がいきなり供給できなくなって止まっちゃうとかね、そういったアクシデントに繋がっちゃうとNGだけども、今のものよりよくできるようになってんじゃん。あれ見てそれがある。
やばい。現場の人たちはよくわかってんだ。これ採用しないとまずいですと。だけど忖度で決めるとかね。なんかもさ、アメリカに出張して全部決められて、接待されて決めたらしいから、やばいと思うよ。そういう決め方してたら、全然エンジニアリングとして決めてないのよ、判断材料として。現場の人たちはマジで泣いてると思う。
今あの注釈ついてるから。※あくまで太郎。大問題や。装置がとりあえず古いっつうのと、だって精度出さないし。3Dシンターで全部こういう風に均等に20MPa、1cm角に対し200kgの圧力をやらないと無理だ。
そうですね。新しい工法でね。ちょっとだけ材料の話すると、溶媒で細かくした材料なんで、これをそのままにしてたら凝集っていう作用が起こるので。
はい。なんですか、その凝集?
凝集っていうのはね、あの、これはね焼結後ですけれども、焼結の前に小さい粉っていうのはボソッと集まっちゃうんです。で、集まっちゃうと小さい粉としての力を出せないので、溶媒で凝集現象が起こらないようにします。ただそのまま焼結しようとすると溶媒が抜けて、こういう風にスカスカになっちゃうんですよね。
こっち側の左に、これで話戻ってきて、スカスカになっちゃう。
スカスカにならないように圧力をかけながら焼結するっていうのが、このうちの装置の、このシンタリングの技術なんですけれど。うちは3次元でギュッと押すことができるというやり方なので、このフィレットで押せる。
なるほどね。もうちょっと分かりやすく皆さんに説明させていただくとね、今まではこうだと。だけどこれを全方向から押すことによって、圧力がかからないとこに対してもきっちりこうかけて空隙率を減らすことができる。しかも溶剤を混ぜるって言ってたんだけど、溶剤を抜きながら。
うん。そうです。抜きながらしていく。
そういうことだ。さらに真空引きして溶剤もこっちに寄せて、異物を取り除きながら圧着できる。
圧着できるという。
だからこっちとこっちで比較すると面積が大きいから抵抗値も下がるよね。
熱伝導率も良くなります。
熱伝導率もいいし、放熱も良くなるし、いいことばっかりだ。
いいことですね。こういうところがね、やっぱりボソボソだとサイクル試験とかで弱くなっちゃうんで、そういうことも起こりにくい。品質が上がると。
品質も上がる。担保できるね。
昔はね、やっぱりこういう装置がなかったんで、ま、リフローでやるというやり方がね、多かったんだと思うんです、はんだで。でも今そういう新しい材料もありますし、新しいプロセスというか装置もありますから。ま、当社もまだまだ知名度が低いんですけれど、こういう装置もあるってことを皆さんご認識いただけたら、もっとね、進むのかなと。
そうだね。ま、認識っていう言葉にしときましょう。文句を言いたいけども。
ということで、その他にも、これでいいのかな?シンタリング技術は。
基本はこのシンタリングに特化してこの装置をやってるんですけれど、ただこのシンタリングの技術をもっと多方面に使おうと、もっと新しい用途に使おうという風に今当社はチャレンジしております。
はい。
さっきあの半導体のチップそのものをくっつけるって話だったんですよね。チップだけではなくて、例えばこういうようなモジュールというね、パッケージされたものを、ありましょうか。
結構重たいですね。アルミで作られたものだから。これヒートシンクって。
ヒートシンクですね。裏がね。
裏側がこれ熱伝導で、ここで放熱するとか、フィンがあるわけですから、水を通してこう熱を奪ってくわけですね。
で、これがパワー半導体ので、こいつとこいつをくっつけるっていうことで。ちなみにここにね、焼結剤っていうのが塗ってあるんですけれど、こういう風に焼結剤が塗ってあって、そこにこいつをくっつける。何も塗ってない状態、塗ってる状態で、これくっつけた状態っていう見方なんですけどね。
すごいね。これも圧着できるわけです。
あ、違う違う。弾性体でさっきのあの3Dで押すと、ここにぶつかっちゃって。
そうだよね。あ、端子がある。
で、これがちょっと苦手だったんですけど、うちは弾性体を使うんですけど、最後ステアという、その新しい金型と組み合わせる形で。
多分守るんだね、ここだけ。
はい。ここを潰さずにグっと均一に圧力をかけることができるという、そういう技術を今開発して、今年成立する、今始めますので。
すでに1号採用はまだですか?これ。
まだですけど、近い将来いただけるかなと思って。
いいですね。ということで、こういう技術もあります。
はい。
ということでシンタリングですね。これが2026年半導体オブザイヤー、3Dシンター。素晴らしい。
優秀。
優秀賞ですよ。日機装、装置部門ですかね。装置部門でナンバーワンだよ。すごいよ、これ。これはまずはパワー半導体とか素子を接合したい企業ですね。こういった企業からお引き合いをお待ちしてますと。
はい。そうですね。まずは。ただやっぱりEV市場がね、今ちょっと変わってきてるとこがありまして。
ハイブリッドが強いとか言ってるけど日本だけだから。ヨーロッパを見ましたね。
いや、これはさ、EVの議論ってさ、俺もむかついてんのは、極端なの論調が。僕もいろんな動画出すんだけど、EVバカって言ってましたよね、ハイブリッドが強いですよみたいなさ、煽ってくるわけ。いや、国によっても違うし、乗り方によっても違うし、電力需要によっても違うわけだから、これグローバルでどう見るのかっていうのを冷静に話しないといけないわけですね。
ま、日本だとなかなかインフラもね、整ってなかったりとか、ま、費用対効果が出ないっていうところで。本当はさ、今ね、ガソリンの税金をさ、使ってるの俺どうかと思うんだけど、250円ぐらいなわけじゃないですか。だったらEVでも経済合理性出たりするはずだし。欧州はやっぱり、僕先月行ってきたんですけど、リッター400円なんですね。
もうこれ以上安くなることはなくて。いや、イランは厳しいけど税額がどんどん大きくなってくるんですよね。やっぱりそこのカーボンニュートラルっていうところがあって、ガソリンに対して課税してくし、そもそも今その原油を掘るコストだって徐々に徐々に上がってるわけですよ。だから今以上に安くなることはあんまり考えにくくて。ま、戦争とかね、いろんなイレギュラーが起これば別だけど、長期トレンドで見るとやっぱりEVっていうところが合理性がある地域が出てくるんです。で、そういったところはEVを推進していかないとなかなか厳しいですよっていう。
やっぱりトヨタは冷静で、やっぱロビイングしてるから、ハイブリッドが今良かったけど、これをEVに対してもやってかないといけないよなっていう、非常に冷静ですよ。そこ極端じゃなくて流動的だし、今言った結論が将来適用できるかっていうとそうじゃないですね。今後もEVトレンドは今は継続中であって、若干落ち着きはあるものの右肩で推移していくだろうってことが想定されてる。
ま、2035年にEV100%って、元々はね、5年ぐらい前は言ってたんだけど、それは難しそうであるけども、多分50%前後はEVになるわけですよ。EUの市場が半分ぐらいEVになるわけですから、もしくはPHVになるわけですから、こういったパワー半導体はそれだけ出るわけです。やっぱり欧州の方が肌感分かってるし、インフィニオンとしてもこう来るよねっていうことで、やっぱりインフィニオンなんかの取り組みも。
そうですね。抑えてもらってですね。
必要なタイミングでゲストを投入していくっていう話ですね。
うん。そうですね。うちも中国市場はね、EVまだまだ活性化してるというか、ありますけどね。そこはもう1番最重要ポイントとしてですね、営業マン一生懸命活動します。プラスAI半導体がね、やっぱり動いてる、そこにね、今注力すべしと思って取り組みをですね、ちょっとご紹介できればなと思います。
ま、このシンタリング技術が。
シンタリング技術で。
実は、実はエネルギー銘柄だったんだけども、AI半導体銘柄にもなるかもしれないと。それを教えてください。
まず1つはインターポーザー。インターポーザー、チップレット、ま、中間基板という形ありますけれど、この絵のように基板のところに細いビア穴がいっぱいありますよね。あの細い穴に今メッキで銅を貫通させようとしてるわけなんですけれど、メッキはね、時間がかかる。1日とかかる、2日かかるとかね、すごい時間かかる。
なるほど。これね、ついてこれてない人に説明すると、今って半導体ってSoCとASICで作っちゃうと専用半導体になっちゃうから、メモリーとかロジックを違うチップを繋げて、1個の半導体のように作るっていうトレンドがあるんですよね。で、それをつけるような板材です。中間基板っていう、その各半導体をつなぎ合わせる基板のことをインターポーザー基板。
そう。で、そのインターポーザー基板ってPCBの技術、配線技術なんだけど、すっごいちっちゃいんですよね。だからビア穴なんかもめちゃめちゃ小さいから、それを例えばスパッタでどバーって降らせて、それを元に電解メッキしようとすると、そのメッキが育ってくるのにすごい時間かかるんですよね。
そう。もう1日かかる、2日かかるみたいな話がやっぱりあるみたいなんで、これが大変なんで、これをさっき言った焼結剤でくっつけちゃおうという、そんなアイデアがあって、今会社さんと一緒に取り組んでます。焼結剤でやるのは、細い穴にぐっと圧力をかけるんですけど、ただメタルで押すだけでもやっぱりダメで押し切れない。基板が割れちゃう。で、うちの3Dのこの押し方をすることによって、ぐっと埋め込みもそうですし、密度を上げることができる。
はい。なるほど。それをメッキでやってたのを、焼結でビアを作っちゃう。
作っちゃう。そんな取り組みです。
ええね。わざとらしいの、驚きが。
いやいや、本当だ。インターポーザーのビアメッキ方式からシンタリング材料。
そうです。そっち。
これあるんですか?
色々やってます。言えない。
やってます。言えない。言えない。これはあるぞ。採用されたらこれ日機装爆上がりだぞ。これどんくらいになるんですか?シンタリングだと。
1時間もかからない。
1/3、1/2。スループットが上がるじゃないですか。これすごいじゃないですか。
まだね、完成してなくて、色々材料とのマッチングってあるんで、今色々と試してやってるところです。
なるほど。
こんなところも取り組みは進んでると。まず1つ。
はい。2つ目はある。
2つ目。AI用のインフラ用のパワーモジュールで、先ほどね、太郎さんおっしゃってたインフラ、インフラも大変です。これを代替するためにパワーモジュールって、ま、EVで使ってたんですけれど、パワーモジュール以上の電流をね、流そうとすると、パワー半導体がデータセンターに必要なわけですね。
そう、そう。
で、このモジュールを作るのに。
これがいっぱい必要になるわけですか?データセンターで。
もっと強烈な、100Aとか1000A流すような、そんなモジュールがバンバン出てくるんで、そうするとはんだじゃない、やっぱり焼結でくっつけましょうっていうのが、どちらかというと欧州をメインに進んでる。
なるほど。これ日本取りに行かないとまずいんじゃないの?ここも来るかもしれない。
ここももう今来てるんで、うちはそこにキャッチアップしてるとこです。
だから装置導入段階になってるはずね。だけど欧州勢にこれは取られるから、日本勢もデータセンター向けのパワーモジュール作るってことであれば必要になると。もう今すぐPoCです。発注、コンフィギュレーションして確定して、もうインフィニオンと同じの持ってこいと。
それでオッケーです。
3個目。
ま、AI半導体のそのチップそのものからの発熱量が今大きい。
もう大問題、問題。やばいのよ。今のVera RubinなんかHBMメモリーが16層だよ。16層で、これがさらに。
16層か。
ここだからね、メモリーが。で、GPUからもバンバン放熱するでしょ。で、水冷になってるじゃないですか。
そう。あそこをいかに冷却するか。
どういうこと?ちょ、ちょっと見せて。
これがあのTSMCさんが考えておられるパッケージですけれど、ここで上は水冷でね。水冷ですけど、水冷に行くまで、チップと水冷の間を接続するところ、ここでTIM材っていうサーマルインターフェースマテリアルという、液状のゲルでこうくっつけてるのが今なんですけれども。
そうか。だから液体で冷やすところとヒートシンクと、間のとこですね。接続剤、間の接続剤があるわけですね。
今の世の中で一般的に使われてる液状のTIM材ってのがあるんですけど、熱伝導率だけで言うと、熱伝導率が今大体2から17とか。シンター剤は140から300という形で。
え、既存のTIM材が鼻くそじゃないですか?レベルで言うと。
いや、他にも課題はあるんですけれど、熱伝導は圧倒的にいいんですよ。これを、シンター剤をここの領域に使おうという話がいくつか出てきていて、これを今色々チャレンジしてると、頑張ってるとこです。
これもどっから引き合いあるんです?
いやいや、ないんですけど。
スイスなんで。ま、AI系でも、先ほどのインターポーザーもあるし、インフラのためのパワーモジュールもあるし、チップそのものも冷却しようという、この3つやるもどこにもちょっとやってるよ。これ日本の半導体オブザイヤーじゃなくて、グローバル半導体オブザイヤーになるかもしんない。これね。
みたいですね。
すごいよ。ということで、もう本当にこういう、実は半導体っぽくなかったんですけど、エネルギーのモーターに始まりね、もう色々やってると。モーターだけじゃなくてさ、メディカルが。
メディカルもやってるし、航空宇宙もやってるけど、電子デバイスで次の半導体の革新を作り上げてる装置を開発してて、ここであるというところでございました。
今まではね、日機装単独として頑張ってはいたんですけれど、さらにね、もっとやらなきゃいけないということで、コンソーシアム、アカデミアと一緒にやろうという取り組みもしてますし、海外の展示会もそうですし、いろんなところとね、今あの、コラボレーションどんどん進めております。
積極的にね、これも進めていきたいと思いますので、概要欄にありますから、日機装の岡田さんのメールはですね、決してクレームを送らないように。他社メーカーもウェルカムですか?
ウェルカムです。もちろん。
もう心入れ替えました。さん、すぐにPoCをやらさせていただきたいと思います。こうだよ。結論はPoCの打診です。これで行きましょう。心を入れ替えてやっていきたいと思いますね。
で、是非お願いしたいと思いますので、続きよろしくお願いします。
はい。今日はありがとうございました。
ということで、本日は半導体関係ということで日機装さんね、パワーモジュールとかね、データセンターとかね、半導体の細かいところなんだけども、革新の技術を持ってるというところでまとめさせていただきましたが、半導体以外にも工作機械です、自動車、PLM、制御、プラント以外のありとあらゆるですね、製造業関連の話題をピックアップしておりますので、製造業関連で働いてる方は是非チャンネル登録いただいて、少しでも車載メーカーお前らクソなんじゃと思うメーカーの営業担当者はいいねをしてください。ということで、次回の前にスポンサー動画でございます。どうぞ。
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