2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Low Temperature Bonding Method by Formic Acid Treatment using Pt Catalyst
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26289247
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
須賀 唯知 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40175401)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ぎ酸 / プラチナ触媒 / 低温接合 / ハイブリッド接合 / 水素ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、有機材料やガラス、半導体、 金属など対象材料を特定せずに幅広く適用できる新しい低温接合技術として、ナノ密着層に Pt触媒を利用したギ酸処理による接合手法を新たに提案するものである 特に、その接合プロセスを確立し、接合のメカニズムを解析 するとともに、この手法をさまざまなデバイスの集積化に関わる接合へ適用し、その有効性を検証することを目的としている。
最終年度はこれまでの成果を総括し、プロセスパラメータの最適化、及びその基礎メカニズムの体系化に務めた。また、その成果を実用事例に結びつけるべく、より実際的材料に対しての適用可能性を示した。
具体的には、本手法で、Pt触媒によってギ酸が分解し、水素ラジカルが発生、この活性水素原子がCu表面の酸化膜をある程度還元し、その後、ギ酸塩の形成によってCuのナノ粒子が生成、それと同時に接合が進行するというメカニズムを明らかにした。このプロセスに密接に関する因子として、1.表面粗さ、2.表面非平坦性、3.接合温度、4.接合表面処理温度、5.接合表面処理時間、6.接合時間、7.接合時の印加荷重、8.還元ガスの侵入隙間 等を取り上げ、その定量的影響を示した。
特に本手法と特徴は、Pt触媒ギ酸から発生する還元ガスが、このガス発生源からの距離に依存しないで、かつ微小隙間にまで侵入し、内部の酸化膜を還元することにある。このため、凹凸のある実用材料表面にもそのまま適用が可能であることがわかった。実際、表面粗さが極めて大きい（Ra＞1μm）CuであってもCu-Cuの直接接合が、260℃、60～150 MPaの加圧、10 min 以下の接合時間で可能であることが示された。また、同様にAu薄膜とCuバルク材料の直接接合が可能であることが示された。この成果は、パワーデバイスのダイボンディングや高温超電導線材の接合に直接適用可能である。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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