2016 Fiscal Year Annual Research Report
ナノポーラス構造を用いた焼結型高耐熱接合技術の深堀
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16H04508
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西川 宏 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (90346180)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 潤 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (60386737)
齋藤 美紀子 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (80386739)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エレクトロニクス実装 / 高温はんだ代替接合 / ナノポーラス材料 / 焼結型接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまでの研究成果をより発展させ実用的な検討を行うとともに、ナノポーラス材料とバルク金属（被接合材）との界面反応や接合メカニズムなどの基礎現象論の深掘りを進め、基礎と応用の両面で研究を推進した。具体的には初年度は、下記の３項目について研究を行った。
（１）ナノポーラス材料とバルク金属の接合メカニズムの解明と接合信頼性の評価：Cuナノポーラス材料を新たに創製し、Auめっき基板やCu基板との接合が可能であることを明らかにした。接合信頼性試験について、次年度から実施することとした。
（２）めっき法を用いたナノポーラス構造の形成と接合特性評価：めっき浴中の組成をコントロールすることにより、組織・組成が異なるめっき膜を作製し、それらをDeallyingしながらナノポーラス構造形成過程を詳細に観察していくことで、めっきナノポーラス構造形成のメカニズムとその制御因子を検討した。その結果、Au-Agめっき膜形成においてAg の割合の多い浴を用いてAu-Agめっき膜を形成することにより緻密な膜形成となり、従来の20MPa以下を上回る26.9 MPaの接合強度が得られた。
（３）表面活性化技術を利用した低温・低加圧での接合部形成：ナノポーラス材料への真空紫外光照射処理の評価を目的として、Auナノポーラス粉末を用いてバンプを形成後、酸素雰囲気下で真空紫外光(172 nm)を5分間照射し、200 ℃で接合を試みた。真空紫外光照射を行ったサンプルは、10.1 MPaのせん断強度を有し、未照射のサンプルと比較し、2倍以上の接合強度が得られた。以上より、真空紫外光照射処理が、ポーラス材料表面の初期有機汚染物質分子層に対する表面処理として有効であり、接合強度の向上に効果的であることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
接合メカニズムの解明やめっき法を用いたナノポーラス構造の形成については当初予定通りに実験を行うことができ、特にナノポーラス材料への真空紫外光処理の影響については、ポーラス材料物性自体の基礎的な側面、および接合部へ用いた際の応用的な側面、両面から評価することができ実施計画以上に進展した。課題としていた案件に関しすべて着手し、実験計画以上の進展や成果が得られた課題もあることから、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
接合信頼性評価については温度サイクル試験を実施し、接合メカニズムの解明と合わせて、ナノポーラス材料を用いた接合部の詳細な解析と評価をおこなう。めっき法については、低温接合に用いる基材の表面あらさ低減と異なる電気特性を有する電極に作製したナノポーラス構造の特性評価表面活性化技術については、接合部形成の低温化については検討が進んでいることから、低圧化についての検討より進めていく。
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