| 研究課題/領域番号 |
19H02044
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 京都先端科学大学 (2020-2022)
愛知工業大学 (2019) |
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研究代表者 |
生津 資大 京都先端科学大学, 工学部, 教授 (90347526)
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| 研究分担者 |
三宅 修吾 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60743953)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | Al/Ni自己伝播発熱多層膜 / 瞬間接合 / 多点同時反応誘起技術 / クラック制御 / ボイド抑制 / 高靭化 / Al/Ni多層膜 / Al/Ni/Zn多層膜 / 自己伝播発熱反応 / ダイシング / クラックフリー / 自己伝播発熱材料 / 多点同時反応 / レーザー / 瞬間反応 / 自己伝播発熱多層膜 / パワーデバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
“ピンセットで突く”等の単純な機械刺激のみで0.1秒未満に約1300J/gもの熱量を発するAl/Ni発熱多層膜を用い，パルスレーザー多点同時照射技術と組み合わせ，SiCウェハの接合とダイシングを瞬間的かつ連続的に完了させる新規デバイス加工プロセスを提案する．具体的には，Al/Niスパッタ多層膜を熱源としたSiCウェハの瞬間接合において，パルスレーザーを用いた複数点同時反応誘起技術で反応後のNiAl合金内部に生じるクラックを人為的に形成し，それをダイシングストリートとして上下のSiCウェハを同一レーザーでダイシングする.
今までにない高スループットなSiCチップ接合体の加工プロセスを確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，SiCパワーデバイスの将来のクラックフリーダイボンディングの実現に向け，レーザーを用いて複数点同時照射できる反応誘起システムを設計開発し，Al/Ni多層膜を2点から同時反応誘起させて形成されるクラッキングの振舞いを詳細に調べた．具体的には，バイレイヤーや原子比の異なるAl/Ni多層膜をスパッタリングで作製し，それに対して2点同時反応誘起させて反応の衝突位置の制御を試みた．結果，狙った位置に反応を衝突させてクラックを人為形成させることに成功した．また，Al/Ni多層膜にBを添加して反応させると高靭化し，結果として反応衝突位置以外に形成されるマイクロクラックを抑制できることを見出した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，2050年の自動車組み立て工程ゼロエミッション化に向けて，ほぼゼロエネルギーでゼロエミッションなAl/Ni自己伝播発熱多層膜を用いたSiCパワー素子の瞬間ダイボンディング技術の確立を目指した．この技術の問題は接合部位にボイドやクラックが形成され，機械的強度や熱的物性に悪影響が及ぶことである．問題解決のため，Al/NiにBを添加して反応後のNiAl合金を高靭化してボイドやクラックを抑制することに成功した．また，複数点同時反応誘起技術を開発してクラックを人為的に形成できることを実証した．これらの成果は上記目標達成に強力に貢献し，パワーデバイス作製の新たな標準工程になると期待できる．
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