2019 Fiscal Year Annual Research Report
Life prediction of fatigue crack propagation of sintered Ag nanoparticles for power module die attach
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17K06843
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
苅谷 義治 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60354130)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 銀焼結接合 / 疲労き裂進展 / 有限要素法解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度として，無加圧焼結されたAgナノ粒子の疲労き裂進展速度およびそれより導出した疲労き裂発生寿命におよぼす時効の影響を精査した結果，以下の知見が得られた．
473Kで1ヶ月の時効処理を施すことで，298Kにおける疲労き裂進展速度は未時効材と比較して低下する．また，疲労き裂進展則から疲労き裂発発生則を理論的に導出する方法を検討し，その方法により，疲労き裂発生寿命は時効により向上することを明らかにした．これは，未時効材の組織に多く存在するネック部のひずみ集中が改善され，また，焼結で形成された粒界の質が向上したことによることを明らかにした．他方，高温環境である473Kでは，未時効材の疲労き裂進展速度および疲労き裂発生寿命が298Kと同程度であるのに対し，時効材の疲労き裂進展速度は顕著に増加し，疲労き裂発生寿命は低下する．未時効材では，高温域でネック部の粘性的なクリープによる延性改善が疲労き裂進展抵抗に有益に働くのに対し，高温域における時効材では成長した細孔間に存在する結晶粒の数が減少するため，粒界破壊によるき裂進展が起こることでき裂が細孔を連結し，疲労き裂進展速度が加速すること明らかにした．
また，最終年度は，デバイス中における焼結されたAgナノ粒子の疲労き裂進展寿命計算方法を検討し，有限要素法解析を用いて広範囲の負荷条件および構成則によらず経路独立的性質が保証されるHRR特異性理論を応用した疲労き裂進展解析用ひずみエネルギー密度特異性パラメータを提案した．このパラメータを使用することにより，FEMを用いて，比較的容易に精度の疲労き裂進展解析が行えることが示された．
上記の結果をもとに，デバイス中における焼結されたAgナノ粒子の疲労信頼性の総合的な検討をおこなった．
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