| 研究課題/領域番号 |
18K03831
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
大口 健一 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (30292361)
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| 研究分担者 |
福地 孝平 秋田大学, 理工学研究科, 助教 (40707121)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 微小はんだ試験片 / 初晶スズ / Cu/Sn系金属間化合物 / 引張特性 / 引張・圧縮繰返し負荷 / 疲労 / 有限要素解析 / 初晶Sn / 非弾性変形 / 疲労寿命 / 銅－はんだ接合体 / せん断試験 / 微細はんだ接合法 / 金属間化合物 / FEA / 非弾性構成モデル |
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| 研究成果の概要 |
微小はんだ試験片の縦断面組織において、初晶Snの方位をその長手方向が負荷方向と成す角と定義し、微小はんだ試験片の引張強さ・耐疲労性と初晶Snの方位の関係を調査した。その結果、方位約45°の初晶Snが多い試験片は、0または90°に近いものが多い試験片に比べて引張強さは低いが、同条件での一定ひずみ振幅引張・圧縮繰返し負荷に対する耐疲労性は高いことが判明した。また、微細はんだ接続部の接続界面に存在するCu/Sn系金属間化合物の引張特性を把握するための新たな材料試験法も開発した。これにより、次世代パワー半導体の接合材料の候補であるCu3Snの室温と200℃における応力－ひずみ曲線を得ることもできた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
微細はんだ接続では、部品接合時にCu/Sn系金属間化合物(IMC)が必ず生じ、それが接続部の強度・耐疲労性を低下させる。本研究では、これらの低下分を、微細はんだ中の初晶Snの配置を制御することで補える可能性のあることを示した。また、Cu/Sn系IMCの引張特性評価法を開発し、微細はんだ接続部の強度信頼性評価を担う有限要素解析の高精度での実行に必須となる情報を得ることができた。さらに、高温での使用を前提とする次世代パワー半導体の接合材料の候補である、Cu3Snの基本的な高温強度を把握することもできた。
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