2016 Fiscal Year Annual Research Report
Low-temperature sintering bonding process of ceramics using reduction reaction of metal oxide
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26289248
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
廣瀬 明夫 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70144433)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐野 智一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30314371)
松田 朋己 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30756333)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 接合 / ナノ粒子 / セラミックス / 焼結 / 酸化還元 / 酸化銀 / 分子動力学シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、AlN、SiC、SiO2およびSiと金めっき銅試験片との接合を行った。いずれも酸化銀ペーストを用いることで表面処理無しに金属との直接接合が達成された。界面の透過型電子顕微鏡（TEM）観察と分子動力学（MD）シミュレーションにより、AlNの接合では、AlN表面に形成されるAl2O3酸化膜に銀がイオン結合することで接合されることが示唆された。SiO2の接合では、SiO2中に銀が拡散し、これによって銀焼結層との接合が達成されることが分かった。SiCおよびSiの接合では、これらの基材表面にSiO2酸化膜が形成されており、前述のSiO2と同様の接合機構で接合が達成されることが分かった。接合温度、保持時間および加圧が接合性に及ぼす影響を評価した結果、AlN継手では、接合温度の上昇は継手強度の上昇をもたらした。しかし、保持時間の増加はボイドの粗大化を促進させ、加圧の上昇は銀の再酸化による脆い酸化銀層を形成したため、継手強度は向上しなかった。SiC継手では、接合温度、保持時間、加圧の増加は焼結銀層の緻密化をもたらし継手強度が向上したが、保持時間の過剰な長時間化や極端な高加圧化はボイドの拡大や銀再酸化層の形成を促進し、継手強度が低下する原因となった。Si継手では、接合温度の上昇により強度は増加傾向を示したが、400℃で一旦低下した。これは、接合層に残留した酸化銀の熱分解によりボイドが生成したためであったが、450℃では再び増加し、最高強度が得られた。高温信頼性評価として、250℃での高温放置試験を行った。AlN継手は、高温放置過程での過度な焼結進行によるボイドの粗大化や、銀層硬さの上昇によるせん断応力の界面への集中によって強度が低下した。SiC継手は高温放置後も過度な焼結進行が確認されず、せん断強度も接合ままの75%以上を維持した。
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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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Research Products
(15 results)
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[Presentation] CuO還元反応を用いたCu-Cu接合2017
Author(s)
八尾崇史, 松田朋己, 石井克典, 佐野智一, 廣瀬明夫, 森川千晶, 大渕敦司, 屋代恒
Organizer
第23回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム
Place of Presentation
パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市）
Year and Date
2017-01-31 – 2017-02-01
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[Presentation] Reduction Behavior of CuO Paste during Cu-to-Cu Bonding2016
Author(s)
Takafumi Yao, Tomokazu Sano, Tomoki Matsuda, Akio Hirose, Katsunori Ishii, Chiaki Morikawa, Atsushi Ohbuchi, and Hisashi Yashiro
Organizer
MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY 2016 Conference and Exhibition (MS&T16)
Place of Presentation
Salt Lake City, USA
Year and Date
2016-10-23 – 2016-10-27
Int'l Joint Research
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[Presentation] Clarification of Reduction Process of CuO in Cu-to-Cu Bonding using CuO Paste2016
Author(s)
Takafumi Yao, Tomoki Matsuda, Tomokazu Sano, Akio Hirose, Katsunori Ishii, Chiaki Morikawa, Atsushi Ohbuchi, and Hisashi Yashiro
Organizer
International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation (Visual-JW 2016)
Place of Presentation
Hotel Hankyu Expo Park, Suita, Osaka, Japan
Year and Date
2016-10-17 – 2016-10-18
Int'l Joint Research
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[Presentation] Reduction Process of CuO in Cu-to-Cu Bonding Using CuO Paste2016
Author(s)
Takafumi Yao, Tomoki. Matsuda, Tomokazu Sano, Akio Hirose, Katsunori Ishii, Chiaki Morikawa, Atsushi Ohbuchi, and Hisashi Yashiro
Organizer
9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM9)
Place of Presentation
Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
Year and Date
2016-08-01 – 2016-08-05
Int'l Joint Research
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