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Development of conductive paste for 3D printed wiring corresponding to ampere-class current and the mechanism of conductivity expression

Research Project

Project/Area Number 18H01723
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Fukumoto Shinji  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60275310)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松嶋 道也  大阪大学, 工学研究科, 助教 (90403154)
藤本 公三  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70135664)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords導電性ペースト / 導電相 / 電気抵抗率 / 接触抵抗 / 脂肪酸 / 蒸発 / 通電 / 大電流通電 / ジュール発熱 / 電気的信頼性 / 3次元積層 / 保護被膜 / 界面組織 / 接合 / 界面抵抗 / 電流 / 銀ペースト / 電気抵抗変化 / アディティブマニュファクチャリング / 導電パス / 導電性発現機構 / 熱硬化性樹脂
Outline of Final Research Achievements

The contact resistance between silver particles, which causes Joule heating, is the important factor in the development of reliable conductive silver pastes for ampere-class current loading. In this study, the contact state between silver particles and material changes during the curing process were investigated, and it was clarified that the establishment of conductive path between silver particles is mainly due to the evaporation of fatty acids adhering to the silver particle surfaces. It was also shown that the electrical resistance increased once due to Joule heating caused by the ampere-class current loading, but after the end of current-loading, the electrical resistance decreased more than before the current-loading. The electrical resistance of conductive pastes increases when subjected to bending strain, resulting in electrical fracture. However, conductivity was restored by removing the bending strain.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

導電性銀ペーストの導電性発現挙動をキュア過程における電気抵抗をその場測定することで明らかにした.凝集防止剤である脂肪酸被膜が導電相間の絶縁の原因であることを示した.また脂肪酸の銀粒子表面からの脱離が蒸発現象によることを明らかにした.また樹脂硬化収縮および有機溶媒がペーストの電気抵抗に及ぼす影響について明らかにした.キュア後の配線のアンペア級通電ならびに曲げ負荷に対する信頼性について評価した.さらに導電相間の電気的接続を接触接続から金属接合にすることでペーストの電気抵抗を減少できることを示した.以上のことより導電性銀ペーストを3次元実装の配線に用いる際の材料設計指針が得られた.

Report

(4 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 低融点金属架橋を形成する導電性接着剤の微細粒子混合による熱伝導特性向上2020

    • Author(s)
      松嶋道也, 南尚吾, 伊藤直樹, 福本信次, 藤本公三
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌C

      Volume: J103-C Pages: 157-162

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristics and Microstructural Development of Cold-Sprayed Copper Coating on Aluminum2019

    • Author(s)
      Shinji Fukumoto, Kengo Ohta, Tatsunori Yanagimoto, Yoshihiro Kashiba, Masao Kikuchi, Michiya Matsushima and Kozo Fujimoto,
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 60 Issue: 4 Pages: 602-610

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2018295

    • NAID

      130007618559

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2019-04-01
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 導電性ペーストと銅電極との界面抵抗に対する銀フィラー形状の影響2022

    • Author(s)
      田中智也,門馬宙哉,古井裕彦,藤田晶,松嶋道也,福本信次
    • Organizer
      第28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
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Agペースト配線の電気抵抗に対するアンペア級通電の影響2021

    • Author(s)
      中村友洋,古井裕彦,藤田晶,田中勇登,松嶋道也,福本信次
    • Organizer
      第27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
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Ag ペースト配線の電気的特性におよぼす熱ひずみの影響2020

    • Author(s)
      牧本和大,福本信次,加柴良裕,松嶋道也,藤本公三
    • Organizer
      第 2 6 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
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 導電性ペーストを用いた三次元配線の接続部分で生じる電気抵抗2019

    • Author(s)
      中村友洋, 福本信次, 松嶋道也, 藤本公三
    • Organizer
      スマートプロセス学会 学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Agペースト配線の電気特性に及ぼすフィラー接触および混合比の影響2019

    • Author(s)
      大田賢吾,福本信次,加柴良裕,松嶋道也,藤本公三
    • Organizer
      第25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(mate2019)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development in electric resistivity and cross sectional shape of conductive Ag‐paste during curing process2018

    • Author(s)
      S. Fukumoto, Y. Lee, Y. Kashiba, M. Matsushima and K. Fujimoto
    • Organizer
      4th International Conference on Nanojoining and Microjoining 2018(NMJ2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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