2015 Fiscal Year Research-status Report
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26420022
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
池田 徹 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40243894)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 界面 / 応力拡大係数 / パワーデバイス / 破壊靭性値 / 分子静力学 / ナノスケール界面 / 固有値解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）３次元のなめらかでない異方性異種材接合角部のスカラーパラーメの解析手法 昨年まで，解析メッシュを細かくすることで求めるスカラーパラメーターの値が変動する問題があったが，その原因も明らかになり，ある程度以上の細かい解析メッシュを用いれば，どのメッシュでも同じスカラーパラメーターが得られるようになった．
（２）パワー半導体における封止樹脂角部からのはく離強度の評価 パワー半導体に用いられる３種類の樹脂について，－４０℃～２４０℃までの広範な温度範囲での樹脂と銅基板の間のはく離靭性値の評価を行った．その結果，樹脂によって大きく温度依存性が異なり，従来のシリカエポキシ樹脂では，温度が上昇するにしたがって，はく離靭性値が低下するのに対して，新しく開発されたマレイミド系の封止樹脂では，全温度範囲で安定したはく離靭性値を保てることがわかった．また，パワー半導体の接合角部に限界き裂を導入した解析を行い，その大きさと計測したはく離靭性値の比較を行った．
（３）ナノスケールでの異種材接合角部近傍と接合界面上の応力場を近似する弾性モデルの開発 分子静力学を用いた仮想異種材接合部の解析を行い，仮想異種材接合部近傍の応力解析を行った．また，これと異方性異種材接合界面のミスフィット転位周りの弾性解との比較をおこなった．その結果，ミスフィット間の応力場が干渉しない程度に離れている場合，弾性応力場と良く一致する結果が見られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）３次元のなめらかでない異方性異種材接合角部のスカラーパラーメの解析手法 ３次元のなめらかでない異方性異種材接合角部のスカラーパラメータの解析手法はほぼ完成し，現在論文にまとめているところであり，ほぼ予定通り進捗している．
（２）パワー半導体における封止樹脂角部からのはく離強度の評価 パワー半導体に用いられる３種類の樹脂について，－４０℃～２４０℃までの広範な温度範囲での樹脂と銅基板の間のはく離靭性値の評価をほぼ終えた．模擬パワーデバイス中の限界き裂の応力拡大係数も一応解析が終わり，ほぼ計画通りに進捗している．
（３）ナノスケールでの異種材接合角部近傍と接合界面上の応力場を近似する弾性モデルの開発 分子静力学法による解析が終わり，ミスフィット転位同士の干渉が無く，ミスフィット転位に近い部分の応力場は，ほぼ弾性解析解に一致することが確認され，その内容を論文にまとめている．計画はほぼ順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）３次元のなめらかでない異方性異種材接合角部のスカラーパラーメの解析手法 機械的な荷重に対するスカラーパラメーターの解析はほぼ可能になったので，今後，この手法を．熱応力に対応できるように改良していゆく．接合界面のはく離の推進力としては，熱応力の影響が非常に大きいので，熱応力に対応できるようにすることは，非常に意義がある．
（２）パワー半導体における封止樹脂角部からのはく離強度の評価 パワー半導体の樹脂角部近傍の限界き裂の応力拡大係数が，各温度において破壊靭性値に対して相対的にどの程度の大きさになるかを見積もる．次に，最も危険性の高い温度域において，機械的な疲労はく離試験を行い，熱サイクル試験との相関を検討する．
（３）ナノスケールでの異種材接合角部近傍と接合界面上の応力場を近似する弾性モデルの開発 実際の異種材接合部の応力場の解析と測定をおこなう．解析は，現実の無機材料（温度振動があまり大きくないもの）間の応力を分子静力学法で解析する．また，実際に試験片サンプルを作成し，透過型電子顕微鏡を用いて，原子配置の乱れを計測して，実際の応力場を推定し，解析結果と比較する．
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