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Life prediction of fatigue crack propagation of sintered Ag nanoparticles for power module die attach

Research Project

Project/Area Number 17K06843
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionShibaura Institute of Technology

Principal Investigator

Kariya Yoshiharu  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60354130)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsパワー半導体モジュール / ダイアタッチ / 疲労信頼性 / 疲労き裂進展則 / 銀焼結接合 / 疲労き裂進展 / 有限要素法解析 / 銀ナノ粒子焼結接合の疲労信頼性 / 疲労き裂進展解析 / 銀焼結材料 / パワーデバイス / 電子デバイス・機器 / 疲労 / マイクロ接合 / 破壊力学
Outline of Final Research Achievements

The thermal fatigue crack propagation life prediction technique of Ag nanoparticle sintered joint expected as a die attach of SiC power semiconductor module for high temperature operating usage was examined.First, ΔW_Near field, which is easily calculated by FEM analysis and can be used regardless of load conditions and types of constitutive equations, was proposed as a driving force of fatigue crack propagation to be used for fatigue life prediction of die-attach joint.Then, the fatigue crack propagation law with ΔW_Near-field as the driving force was obtained by the experiment. In the product life design, it was shown that the fatigue life could be predicted by the fatigue crack propagation law using ΔW_Near-field calculated by FEM analysis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で提案する評価手法により,製品状態における疲労寿命をFEM解析を通じて精度良く予測することができるため,提案した手法は疲労信頼性に優れるAgナノ粒子焼結材料を開発する上で有効な手段となる.これにより,Agナノ粒子焼結材料の開発が加速し,高温動作パワー半導体モジュール開発が進む.また,パワー半導体モジュール分野のみならず,FEM解析により容易に算出可能であり,かつ負荷条件および構成式の種類によらず使用できるΔW_Near fieldは,FEM解析を用いた疲労信頼性に対して有効な手法となり,疲労信頼性分野の発展に貢献する.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Effect of Sintering Temperature on Fatigue Crack Propagation Rate of Sintered Ag Nanoparticles2018

    • Author(s)
      R. Kimura, Y. Kariya, N. Mizumura, K. Sasaki
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 59 Issue: 4 Pages: 612-619

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2017392

    • NAID

      130006549614

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 無加圧焼結されたAgナノ粒子焼結体の疲労き裂進展特性におよぼす時効の影響2020

    • Author(s)
      大崎滉二, 苅谷義治, 水村宜司, 佐々木幸司
    • Organizer
      第26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
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] High Temperature Fatigue Crack Propagation Characteristics of Pressureless Sintered Silver Nanoparticles2019

    • Author(s)
      Koji Sasaki, Yoshiharu Kariya, Noritsuka Mizumura, Koji Sasaki
    • Organizer
      2019 6th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 無加圧焼結されたAgナノ粒子焼結体の高温疲労き裂進展特性2019

    • Author(s)
      大崎滉二, 苅谷義治, 水村宜司, 佐々木幸司
    • Organizer
      マイクロエレクトロイニクスシンポジウム(MES2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 無加圧焼結されたAgナノ粒子焼結体の高温疲労き裂進展特性2019

    • Author(s)
      大崎滉二,苅谷義治,水村宣司,佐々木幸司
    • Organizer
      第25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
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 無加圧焼結したAgナノ粒子焼結体のクリープ変形機構の検討2019

    • Author(s)
      久我敦,苅谷義治,水村宣司,佐々木幸司
    • Organizer
      第25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
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] エネルギー密度を基準とした要素削除による疲労き裂進展解析手法の検討2019

    • Author(s)
      佐藤隆彦,苅谷義治
    • Organizer
      第25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
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Ag ナノ粒子焼結体の疲労き裂進展速度におよ ぼす焼結温度の影響2018

    • Author(s)
      木村 良,苅谷 義治,水村 宜司,佐々木 幸司
    • Organizer
      第 2 4 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
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 無加圧焼結されたAgナノ粒子焼結体の疲労き裂進展速度におよぼす温度の影響2017

    • Author(s)
      木村 良,苅谷 義治,水村 宜司,佐々木 幸司
    • Organizer
      日本金属学会2017年度秋期講演大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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