2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of a solder joint using a liquid metal, which can be assembled at a low temperature and does not have a thermal fatigue.
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18K04272
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| Research Institution | Chukyo University |
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Principal Investigator |
山中 公博 中京大学, 工学部, 教授 (50609229)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 博久 中京大学, 工学部, 教授 (30453830)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液体金属 / 低温実装 / 接合部 / 半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
はんだ材料に「常温で液体の金属Gaを用い、「低温（約50℃）実装でき，熱疲労破壊しないはんだ接合部」を創成することが目的である。主に、「脳コンピュータ等の次世代ロジック半導体」や「車載用等のパワー半導体」の接合技術への応用を視野に入れている。
解決する課題は、ロジック半導体において「微細化が加速するフリップチップ接合部」やパワー半導体において「高温化が加速する接合部」の本質的な信頼性課題である「熱疲労サイクル寿命」を長くすることである。
本研究では次を明らかにすることを目指した。1．Gaの電気抵抗の温度特性と過冷却特性、 2．Gaと電極（Cu、Ni、W）界面の高温保持時の反応挙動、 さらに、3．近年問題になっているエレクトロマイグレーション（EM）挙動
本研究では次の成果を得た。1．－40℃から200℃の範囲で，同一Gaサンプルの電気抵抗の連続測定方法を考案し、設計に必要な基本データを得た。Gaの過冷却特性を実測し、融点以下で液体状態を維持する接合部を示した。 2．Gaと電極材料（Cu、Ni、W）の接合プロセスを示した。150℃と200℃の高温放置試験を実施し，長期信頼性の決め手になる「界面の反応物とその成長特性」と「Sn系はんだより数倍早い電極溶解特性」を明らかにした。後者に対し、計画外項目として，「Gaに溶解しない電極構造」の可能性を試験で示した。 3．低抵抗を実現する伸縮可能なGa含侵Cu材料を目指し，純度99%以上の微細Cuデンドライトを形成する工程を示した。 4．EM起因で，Cu/Ga/Cu接合部はGa-Cu合金の固体になる可能性を示した。 5．エレクトロケミカルマイグレーションが起因するGa-Ga電極間の絶縁抵抗劣化時間は，Cu-Cu電極間の場合と同等か長い可能性を示した。（計画外項目） 6．Gaを用いた低温固体接合部形成プロセスの可能性を示した。（計画外項目）
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Research Products
(1 results)
