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3次元ナノポーラス構造を利用した低温焼結型微細接合技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 25289241
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関大阪大学

研究代表者

西川 宏  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (90346180)

研究分担者 齋藤 美紀子  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 教授 (80386739)
水野 潤  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 教授 (60386737)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
キーワード高温はんだ代替接合 / 鉛フリー接合 / 低温焼結型接合 / ナノポーラス材料 / エレクトロニクス実装 / 焼結型接合 / ナノポーラス構造 / 接合 / 電析 / 表面活性化技術 / 選択溶解 / Cu/Cu接合
研究成果の概要

200℃程度でも近隣同士の焼結が可能なナノポーラス材料に注目し、申請者らが有する材料表面の高機能化技術と加熱加圧接合プロセスを付加することで、本研究では焼結型接合に適したナノポーラス材料の確立と長期信頼性に優れた接合部の形成を目指し、研究を行った。その結果、ナノポーラス材料を利用し、高鉛含有はんだ以上の初期接合強度が得られ、長期信頼性にも優れた接合部形成が可能であることを示した。まためっき法を用いたナノポーラス構造の作製方法とそれを用いた接合プロセスの基礎的知見、VUV/O3表面処理による接合温度の低温化に対する基礎的知見を得ることができ、当初の計画を上回る成果を得ることが出来た。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Effects of Bonding Temperature on Microstructure, Fracture Behavior and Joint Strength of Ag Nanoporous Bonding for High Temperature Die Attach2015

    • 著者名/発表者名
      M.-S. Kim and H. Nishikawa
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. A.

      巻: 645 ページ: 264-272

    • DOI

      10.1016/j.msea.2015.08.015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of large-area flexible microfluidic organic light-emitting diode with liquid organic semiconductor2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuwaki, T. Kasahara, S. Matsunami, T. Edura, R. Ishimatsu, J. Oshima, S. Shoji, C. Adachi, J. Mizuno
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A

      巻: 216 ページ: 231-236

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-color microfluidic electrochemiluminescence cells2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kasahara, S. Matsunami, T. Edura, R. Ishimatsu, J. Oshima, M. Tsuwaki, T. Imato, S. Shoji, C. Adachi, J. Mizuno
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A

      巻: 214 ページ: 225-229

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid Au-Adhesive Bonding Using Planar Adhesive Structure for 3-D LSI2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nimura, J. Mizuno, S. Shoji, K. Sakuma, H. Ogino, T. Enomoto, A. Shigetou
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY

      巻: 4 ページ: 762-768

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-color microfluidic organic light-emitting diodes based on on-demand emitting layers of pyrene-based liquid organic semiconductors with fluorescent guest dopants2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kasahara, S. Matsunami, T. Edura, R. Ishimatsu, J. Oshima, M. Tsuwaki, T. Imato, S. Shoji, C. Adachi, J. Mizuno,
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B

      巻: 207 ページ: 481-489

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Temperature Au–Au Bonding Using Nanoporous Au–Ag Sheets2013

    • 著者名/発表者名
      H. Mimatsu, J. Mizuno, T. Kasahara, M. Saito, H. Nishikawa, S. Shoji
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 ページ: 50204-50204

    • NAID

      210000142150

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vacuum Ultraviolet Irradiation Treatment for Reducing Gold Gold Bonding Temperature2013

    • 著者名/発表者名
      A. Okada, S. Shoji, M. Nimura, A. Shigetou, K. Sakuma, J. Mizuno
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 54 ページ: 2139-2143

    • NAID

      130004824999

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Auを用いた熱圧着マイクロ接合技術2013

    • 著者名/発表者名
      水野潤、佐久間克幸、仁村将次、若井史博、庄子習一
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 79 ページ: 714-718

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microstructure of Cu-to-Cu Joint Using Nanoporous Bonding2016

    • 著者名/発表者名
      K. Matsunaga, M.-S. Kim, H. Nishikawa, M. Saito and J. Mizuno
    • 学会等名
      The 6th Int. Symp. on Adv. Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials(AMDI-6)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Properties of Nanoporous Structures Obtained by Electrodeposition and Dealloying for Low-Temperature Bonding2016

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, K. Matsunaga, J. Mizuno and H. Nishikawa
    • 学会等名
      The 6th Int. Symp. on Adv. Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials(AMDI-6)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Reliability of Die Attach Using Ag Nanoporous Sheet for High Temperature Electronics2016

    • 著者名/発表者名
      M.-S. Kim and H. Nishikawa
    • 学会等名
      TMS2016
    • 発表場所
      Nashville, USA
    • 年月日
      2016-02-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 銀ナノポーラス材料を用いた接合部の高温放置試験による微細組織変化2016

    • 著者名/発表者名
      M.-S. Kim and H. Nishikawa
    • 学会等名
      第22回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-02-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 定電位電解したAuナノポーラスシートによるCu/Cu接合の検討2016

    • 著者名/発表者名
      松永 香織, M.-S. Kim, 西川 宏, 斎藤 美紀子, 水野 潤
    • 学会等名
      第22回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-02-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Bonding Process Using Ag Nanoporous Metal for High-Temperature Application2015

    • 著者名/発表者名
      H. Nishikawa
    • 学会等名
      Workshop on Joining and Welding Technology
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of Isothermal Aging on Microstructure and Joint Strength of Ag Nanoporous Bonding for High Temperature Die Attach2015

    • 著者名/発表者名
      M.-S. Kim and H. Nishikawa
    • 学会等名
      10th Int. Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conf.
    • 発表場所
      Taipe, Taiwan
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Au ナノポーラスシートを用いた接合合体の高温信頼性2015

    • 著者名/発表者名
      松永 香織, M.-S. Kim, 西川 宏, 齋藤 美紀子, 水野 潤
    • 学会等名
      第25回マイクロエレクトロニクスシンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Bonding Process Using Nanomaterials for Electronics Packaging2015

    • 著者名/発表者名
      H. Nishikawa
    • 学会等名
      The second workshop on welding and Joining (WWJ2015)
    • 発表場所
      Hanoi, Vietnam
    • 年月日
      2015-08-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of Au Nanoporous Structure on Bonding Strength2015

    • 著者名/発表者名
      K. Matsunaga, M.-S. Kim, H. Nishikawa, M. Saito and J. Mizuno
    • 学会等名
      Int. Conf. on Electronics Packaging and IMAPS ALL Asia Conf.
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-04-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved Low Temperature Gold-Gold Bonding Using Nanoporous Powder Bump Using Vacuum Ultraviolet Irradiation Pre-treatment2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kaneda, J. Mizuno, A. Okada, K. Matsunaga, S. Shoji, M. Saito and H. Nishikawa
    • 学会等名
      Int. Conf. on Electronics Packaging and IMAPS ALL Asia Conf.
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-04-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfacial Reaction and Joint Strength of Ag Nanoporous Bonding with Electroless Nickel/Immersion Gold Substrate2014

    • 著者名/発表者名
      M-S. Kim, H. Nishikawa
    • 学会等名
      The International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation (Visual-JW 2014)
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pressure-assisted bonding using nanomaterials for electronics packaging2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nishikawa, K. Matsunaga, M.-S. Kim, M. Saito, J. Mizuno
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-5)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Shear strength of Cu/Cu joints using Au nanoporous sheet for high-temperature application2014

    • 著者名/発表者名
      K. Matsunaga, M.-S. Kim, H. Nishikawa, M. Saito, J. Mizuno
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-5)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nano-porous Structure Control under Electrodeposition and Dealloying Conditions2014

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, K. Matsunaga, J. Mizuno, H. Nishikawa
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-5)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nano-porous Structure Control under Electrodeposition and Dealloying Conditions for Low-temperature Bonding2014

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, K. Matsunaga, J. Mizuno, H. Nishikawa
    • 学会等名
      5th Electronics System-Integration Technology Conference (ESTC 2014)
    • 発表場所
      Helsinki, Finland
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermal stability of electroless nickel / immersion gold surface finish for direct bond copper2014

    • 著者名/発表者名
      M-S. Kim, H. Nishikawa
    • 学会等名
      5th Electronics System-Integration Technology Conference (ESTC 2014)
    • 発表場所
      Helsinki, Finland
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between bonding conditions and strength for joints using a Au nanoporous sheet2014

    • 著者名/発表者名
      K. Matsunaga, M-S. Kim, H. Nishikawa, M. Saito and J. Mizuno
    • 学会等名
      5th Electronics System-Integration Technology Conference (ESTC 2014)
    • 発表場所
      Helsinki, Finland
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Au ナノポーラス接合の接合材表面構造と接合強度の関係2014

    • 著者名/発表者名
      松永 香織, Min-Su Kim, 西川 宏, 齋藤 美紀子, 水野 潤
    • 学会等名
      第24回 マイクロエレクトロニクスシンポジウム(MES2014)
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Microstructural change of Ag nanoporous bonding joint and interdiffusion of Cu / Ag during thermal aging2014

    • 著者名/発表者名
      M-S. Kim, H. Nishikawa
    • 学会等名
      4th International IEEE Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D 2014)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-07-25 – 2014-07-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Low temperature and low pressure bump bonding realized by single-micrometer Ag-nanoparticle bumps2014

    • 著者名/発表者名
      W. Fu, T. Kasahara, A. Okada, J. Mizuno, S. Shoji, A. Shigetou
    • 学会等名
      4th International IEEE Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D 2014)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-07-25 – 2014-07-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Low-temperature bonding using selective formation of nanoporous powders for bump interconnects2014

    • 著者名/発表者名
      J. Mizuno
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies -International Conference on Electronic Materials 2014
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-06-10 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of Joining Conditions on the Joint Strength of Ag Nanoporous Bonding2014

    • 著者名/発表者名
      M-S. Kim, H. Nishikawa
    • 学会等名
      2014 International Conference on Electronics Packaging (ICEP2014)
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2014-04-23 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fine-pitch Hybrid Bonding with Cu/Sn Microbumps and Adhesive for High Density 3D Integration2014

    • 著者名/発表者名
      M. Ohyama, J. Mizuno, S. Shoji, M. Nimura, T. Nonaka, Y. Shinba, A. Shigetou
    • 学会等名
      2014 International Conference on Electronics Packaging (ICEP2014)
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2014-04-23 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Au・Ag系ナノポーラス粉末を接着層として用いるAu-Auの低温接合に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      三松隼太、水野潤、庄子習一、齋藤美紀子、梅津理恵、西川宏
    • 学会等名
      第20回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] VUV/O3 Treatment for Reduction of Au-Au Bonding Temperature2013

    • 著者名/発表者名
      A. Okada, M. Nimura, A. Shigetou, K. Sakuma, J. Mizuno, and S. Shoji
    • 学会等名
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP) 2013
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] LOW-TEMPERATURE GOLD-GOLD BONDING USING SELECTIVE FORMATION OF NANOPOROUS POWDERS FOR BUMP INTERCONNECTS

    • 著者名/発表者名
      . Mimatsu, J. Mizuno, T. Kasahara, M. Saito, S. Shoji, H. Nishikawa
    • 学会等名
      The 27th IEEE International Conference on MEMS2014
    • 発表場所
      Sanfrancisco, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nano-Porous Au-Ag Joint Layer for Low-Temperature Au-Au Bonding

    • 著者名/発表者名
      J.Mizuno, H.Mimatsu, T.Kasahara, M.Saito, H.Nishikawa, S.Shoji
    • 学会等名
      Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-4)
    • 発表場所
      Nagoya,Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Study on Surface Treatment Process Using VUV/O3 Treatment for Reduction of Au-Au Bonding Temperature

    • 著者名/発表者名
      J. Mizuno, A. Okada, S. Shoji, M. Nimura, K. Sakuma, A. Shigeto
    • 学会等名
      nternational Microsysytems, Packaging, Assembly and Circuits Technology conference IMPACT2013
    • 発表場所
      Taipei
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 金属材の接合方法2014

    • 発明者名
      西川宏,齋藤美紀子,水野潤
    • 権利者名
      大阪大学、早稲田大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-245757
    • 出願年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 銅材の接合方法2013

    • 発明者名
      西川 宏、齋藤美紀子、水野 潤
    • 権利者名
      大阪大学、早稲田大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-248205
    • 出願年月日
      2013-11-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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