| 研究課題/領域番号 |
18K03863
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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 | 佐賀大学 (2020-2021)
北九州市環境エレクトロニクス研究所 (2018-2019) |
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研究代表者 |
宮崎 則幸 佐賀大学, 理工学部, 客員研究員 (10166150)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | パワーモジュール / 高信頼性 / 長寿命化 / 損傷モデル / ワイヤボンド部 / 熱疲労寿命 / 非線形ひずみエネルギ密度範囲 / 非線形破壊力学パラメータ / 非線形ひずみ密度範囲 / 熱疲労 |
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| 研究成果の概要 |
Wire-liftoffは、パワーモジュールの動作中の熱応力により生じるボンディングワイヤと半導体チップの剥離である。本研究ではwire-liftoff寿命を予測する損傷モデルを提案した。以下に研究成果を示す。(1) Wire-liftoff寿命を予測する損傷モデルとして、非線形破壊力学パラメータT*範囲を含む寿命予測式を提案した。(2) 損傷モデルには熱疲労試験データが必要であるが、そのようなデータの取得には長時間を要する。そこで、短時間で取得可能な４点曲げ疲労試験で熱疲労試験を置き換える方法を提案した。(3) 損傷パラメータの計算に必要なAl ワイヤの温度依存非線形構成式を取得した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでのパワーモジュールの信頼性研究手法は、経験則に基づいたものであり、製作されたパワーモジュールの事後寿命評価あるいは使用期間中の余寿命評価には有効であるが、形状・寸法あるいは熱的環境条件を変更する必要が生じる設計段階での寿命評価には適していない。そこで本研究では、機械工学的に合理性のある損傷モデル、特に破壊力学パラメータに基づいた信頼性評価手法を開発したことに学術的な意義がある。また、パワーデバイスは各種機器の電力低損失化に寄与する省エネのためのキーデバイスであり、長寿命で高信頼性を有するパワーモジュールの研究は低炭素社会の実現と安全・安心な社会の実現といった課題の解決に貢献する。
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