2011 Fiscal Year Annual Research Report
パワー半導体素子用熱交換システムのハイブリッド化に関する研究
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21560741
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
荘司 郁夫 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00323329)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 真司 群馬大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70414109)
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| Keywords | 電子デバイス・機器 / 微細接合 / 表面・界面物性 |
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| Research Abstract |
本研究は、自動車や新幹線等の輸送機器のモーターの制御装置(インバータ)等に使用される「パワー半導体素子」の冷却システムの高効率・軽量化を目的として、放熱部材にAl合金を、熱交換部材にCuを用いる水冷ハイブリット軽量熱交換システムの開発を目的とする。具体的には、Al合金の表面に無電解Ni-Pめっきと電解Cuめっきを施し、Cu部材とのハイブリット化を可能とする接合技術の開発を行い、優れた耐熱信頼性を有する軽量熱交換システムの創製を目的とする。平成21年度は、Geを微量添加したSn-Cu-Niはんだ箔を用いて接合実験を実施し、接合温度・時間および負荷荷重について、真空フラックスレス接合のための最適接合条件を精査した。平成22年度は、接合特性に及ぼすはんだ箔中のNi及びGeの影響を明らかにすることを目的として、平成21年度に調査した最適条件にて接合を行い、接合部組織および接合強度を調査した。その結果、NiとGeの複合添加が、接合部における金属間化合物の抑制には有効であることが明らかとなったが、接合強度には明瞭な差が現れず、試験片の再検討が課題として残った。そこで、平成23年度は、Cuブロックにてはんだ箔をサンドイッチ構造にした接合部から試験片を切り出して試料を作成する手法にて、接合特性に及ぼすはんだ箔中へのNiおよびGeの微量添加の影響を調査した。その結果、Niの単独添加により濡れ性が向上し、接合強度が上昇することを明らかとした。また、Ni添加量の上昇に伴い、接合部の化合物化により接合部中に残存するはんだが減少し、接合強度が上昇することを示した。Ge添加は、はんだ箔の酸化防止に有効であり、その結果として接合特性が向上することが示唆された。また、有機酸による表面改質に関しては、クエン酸によるCuの表面改質が、ソルダペーストを用いた接合部の接合特性の向上にも有効であることを示した。
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Research Products
(4 results)
