Design and fabrication of low-temperature sintering-type heat-dissipating and bonding materials through fine crystal structure control

• Project/Area Number: 24K01174
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 米澤 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90284538)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 徳永 智春 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (90467332)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2025: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2024: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 放熱 / 半導体材料 / 接合材料 / 構造制御 / 結晶構造

Outline of Research at the Start

本研究では、表面に研究代表者が初めて合成したCu64Oナノ粒子をまとったコア－シェル型構造を有する銅ナノ粒子を新規に合成し、このナノ粒子の低温で金属銅に相変化する特殊性を利用した極低温固相接合技術を確立するとともに、加熱XRD、雰囲気制御された環境での電子顕微鏡観察、原子分解STEMを用いたEELSを通じて、焼結時の原子拡散挙動を明らかにし、接合機構の解明を行う。特に、コア銅の結晶性が高く、表層のみ小さな粒子を持たせることにより、低温で接合可能でありながら、充分な強度を持ち、ヒートサイクル試験による信頼性評価にも耐久性のある放熱接合材料となる。この材料は特にパワー半導体の高効率冷却に役立つ。