| Project/Area Number |
22K20480
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | エレクトロニクス実装 / はんだ / ポーラス材料 / 熱伝導性 / 接合 / ロータス型ポーラス銅 / 半導体実装 / 複合材 / 剛性 |
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| Outline of Research at the Start |
電力制御用パワー半導体に対して、大電流に対応するための高電流密度化の要求が高まっている。そのため、パワー半導体内部の半導体チップと回路基板をつなぐ接合部には、熱を逃がす高熱伝導性と熱ひずみを緩和する低剛性の両立が求められている。
本研究計画は、接合部の内部に異方的な微細複合構造を創出することによって、狙った特性を狙った方向に発現させる新規接合プロセスの提案と、微細複合構造の設計指針を得ることを目的とする。具体的には、一方向性貫通孔を有するポーラスCuとSn基はんだを複合化する接合プロセスの開発と、得られた構造が熱的・機械的特性に及ぼす影響を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
The microscale composite structure within the bonding layer was evaluated for its excellent thermal conductivity and high-temperature stability. In particular, we aimed to develop a bonding process and demonstrate the performance of a joint with an anisotropic composite structure in which highly thermally conductive materials are oriented in the direction of heat transfer.
Thermal conductivity was measured and high-temperature stability was evaluated for the joints obtained by molten solder infiltering into the unidirectionally oriented pores of a lotus-type porous Cu (Lotus Cu) sheet. The results showed that the Lotus Cu/solder composite joints exhibited excellent thermal conductivity and stable joint strength at 200 °C. It was also shown that the anisotropic composite structure of the joints is effective in controlling their properties, and it is expected that this approach will contribute to the enhancement of the functionality of the joints in semiconductor devices.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
半導体デバイスの高電流密度化と高性能化に際して求められる接合部の高熱伝導性と高温安定性を実現する手法として、高熱伝導材料を伝熱方向に配向させた異方的な複合構造の接合部を創出することの有効性を実証することができた。これは、近年の半導体デバイスの急速な発展を支える重要な接合技術として社会的に大きな貢献を果たすだけでなく、従来の金属組織制御では実現できない特性の大幅な改善が期待される新しい接合部の特性制御方法として学術的にも大きな意義がある。
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