2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on interconnection technology for high temperature resistant packages with stress release structure by using Nano-Ni particles
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15K04628
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
巽 宏平 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (80373710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
犬島 浩 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (60367167)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | Niナノ粒子 / 応力緩和 / パワーデバイス / SiCチップ / Al電極膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Niナノ粒子の低温での焼結性、接合性について、検討をおこなってきたが、熱応力の緩和については、従来の半田材料に対して、十分な特性を示していなかった。そのため、電極膜や、中間層として、Al箔を挿入することを提案してきた。AlとNiナノ粒子の接合ついては、十分信頼性が確保できることを示したが、チップ側と基板側の熱膨張を緩和するAl中間層の機能は確認されるたが、チップ側のNiナノ粒子とチップとの熱膨張差については、追加となる応力緩和層の検討が必要であった。そのため、チップ裏面側に、Al膜を蒸着した電極構造を提案した。裏面へのAl膜形成は従来にない、構造である。さらに、Niナノ粒子層に、μｍ超サイズのAl粒子を添加することで、接合性、応力緩和性ともに、優れた効果のあることを見出した。サイズ、添加量の最適化を検討したが、数１０vol％以上のAl粒子の添加でも接合性の低下はなく、低温接合が可能であり、応力緩和効果も十分であることがあきらかとなった。チップサイズ、２．７ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍサイズにおいて、温度サイクル試験を実施した。Al粒子の表面の酸化について、自然酸化膜が形成されている場合にも、特にNiとの接合性の劣化は見られていない。したがって、表面へのコーティングなどは不要と考えられた。またAl粒子を添加した場合には、ナノ粒子の焼結過程で、問題となるボイド発生量の低減効果もあることを見出した。その機構については、現在継続して検討中である。
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