2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K03864
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| Research Institution | 北九州市環境エレクトロニクス研究所 |
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Principal Investigator |
宍戸 信之 北九州市環境エレクトロニクス研究所, パワーエレクトロニクス信頼性研究室, 主任研究員 (00570235)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 欠陥 / 破壊確率 / 強度 / 異種材界面 / 信頼性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、界面強度の局所変動に関して、その支配的な因子である材料組織と強度変動との相関性を実測評価によって明らかにし、界面強度分布を規定する諸量の探索を行う。特に、様々な界面き裂形状・寸法を有する試験体を製作し、その進展抵抗を抽出することを狙う。それと並行して、半導体プロセスによる界面形成が伴う潜在欠陥情報の評価を行い、前述の知見と連携させることで、微小界面構造大規模システムであるエレクトロニクスデバイスの破壊リスクの定量化を目指す。
本年度は試験評価の中核をなす局所強度評価システムの利用が困難であったため、数値解析による分析を中心として進めた。前年度の結果を踏まえ、外力による初期き裂の導入・安定進展させ、その後停留させることで大規模き裂とし、それを別途不安定破壊試験の供試体として扱うことを予定していた。しかしながら、本構造体ではき裂の進展に伴う全断面での塑性変形の進行が無視できず、初期の状態との直接比較が困難であることを示唆する解析結果を踏まえ、安定進展で停留させたのちに、電子ビーム加工によって停留き裂形状を抽出するのみで分析を進めることとした。次に、多量に潜在欠陥を含むとされるメッキ金属からなる界面構造体では、粒界３重点やメッキ部の端部にてサブミクロンレベルのボイドなど明瞭な潜在欠陥の存在が確認できた。一方で、不安定き裂進展の予備試験結果は、単結晶構造体と同様のSEMによる観察が困難なほど小さな潜在き裂を起点に破壊したことを示唆する結果であった。極値統計処理により、前述のサブミクロンレベルの潜在欠陥を有する試験の実施には百前後の試行回数を要する可能性を示したことから、電流誘起マイグレーションにより潜在欠陥を成長させ、数個程度で実施可能な状態にまで微視組織を調整することとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
計画第２年度となる令和元年度には、昨年度から継続した評価装置の故障によって当初予定していた剥離試験の実施は中止し、その修理対応を優先した。カタログ品ではなく特注装置であることかつ海外メーカでもあることなどから想定より時間を要したが、１１月期には修理完了した。年明けからのコロナ禍による出張自粛のため、継続的な試験評価の実施は困難であり、本年度の実施予定で当該装置利用のものは翌年度に持ち越した。したがって本年度は当該装置による試験評価負荷の低減を企図し、数値解析による検討、分析を中心に進めた。特に、極値統計処理により、サブミクロンレベルの比較的大きな潜在欠陥を有する試験の実施には多数の試行回数を要する可能性を示したことから、電流誘起マイグレーションにより潜在欠陥を成長させ、数個程度で実施可能な状態とすることとし、in houseで実行可能な電流負荷モジュールを構築した。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨今の状況を鑑み、外部機関装置の利用を必須とする試験評価・分析の低減を企図し、前述の通り極値統計解析を用いて、試験体の微視組織・潜在欠陥の状態を調整し、試験評価の試行回数を減らすこととした。また、翌年度の所属変更に伴って所属機関保有の備品・設備等の継続利用が困難となることが予想されるため、試験データの移行ならびに解析の継続実施を目的として、ラップトップ型計算機を購入した。これに次年度持ち越し分にて解析ソフトウェア等を新たに充足させる。また、in houseでの実施も並行して検討するため、既存設備の簡易型システムの設計・構築を試みる。
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| Causes of Carryover |
外部機関装置利用による試験評価実施の大部分が延期・中止となったため、旅費を含めそれに関わる経費が未使用となった。昨今の状況を鑑み、研究者自身が出張して試験評価する機会を極力減らすとともに、研究目標達成のため、標準的な試験体の加工や分析は外部委託として予算を充当する予定である。また、国際会議発表等の成果報告に関わる経費も削減予定であることから、継続実施を念頭にin houseでの試験評価の可能性も並行して検討するため、プロトタイプ試作等に予算を割り当てる。
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