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材料表面のナノ構造を利用した低温固相接合技術の探求と接合メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H02444
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分26030:複合材料および界面関連
研究機関大阪大学

研究代表者

西川 宏  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (90346180)

研究分担者 水野 潤  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (60386737)
齋藤 美紀子  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (80386739)
桑江 博之  早稲田大学, 理工学術院, 助教 (40801212)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワード3次元ナノ構造 / 焼結型接合 / 界面反応 / 高耐熱高信頼性 / エレクトロニクス実装 / 高温はんだ代替接合 / 固相接合 / ナノ構造 / 低温
研究開始時の研究の概要

本研究では、Dealloying法によるナノポーラス構造に限定することなく、新たな3次元ナノ構造形成技術に取り組み「トップダウン型」と「ボトムアップ型」のぞれぞれの手法を用いて作製した3次元ナノ構造の接合への適用可能性を探求し、固体表面3次元ナノ構造を利用した低温固相接合技術の確立を目指した研究を実施する。

研究成果の概要

各種方法で作製した3次元ナノ構造表面を利用した固相接合技術の確立を目指し、Dealloying法によるナノポーラス構造に限定することなく、新たな3次元ナノ構造形成技術及び、3次元ナノ構造表面を利用した固相接合プロセスの構築に取り組んだ。新たな方法として、合金シートやめっき膜からDealloyingによりナノ構造形成する方法や、ALD法によりバンプ上に選択的にPt, Au層形成する方法を確立し、いずれのナノ構造表面でも低温で固相接合が可能であることを示してきた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

選択溶解やALD法などにより3次元ナノ構造表面を作製し、350℃程度の接合プロセスで高い耐熱性と高い信頼性を有する接合部を確立することを最終目的として、本研究では各種プロセス技術の構築と、界面反応や接合メカニズムなどの基礎現象論の深掘り研究を3者が協力し実施した。新たな固相接合プロセスの構築や「低温焼結現象を利用した接合科学」という新たな学問領域の構築に向けた大きな一歩を踏み出し、それら成果の社会的意義も非常に大きい。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Microstructure, Morphology and Magnetic Property of (001)-Textured MnAlGe Films on Si/SiO<sub>2</sub> Substrate2021

    • 著者名/発表者名
      Umetsu Rie Y.、Semboshi Satoshi、Mitsui Yoshifuru、Katsui Hirokazu、Nozaki Yoshito、Yuitoo Isamu、Takeuchi Teruaki、Saito Mikiko、Kawarada Hiroshi
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 62 号: 5 ページ: 680-687

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2020309

    • NAID

      130008029687

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2021-05-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of nanoporous copper through chemical dealloying of cold-rolled Mn-Cu alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Byungho Park, Duy Le Han, Mikiko Saito, Jun Mizuno, Hiroshi Nishikawa
    • 雑誌名

      Journal of porous materials

      巻: 28 号: 6 ページ: 1823-1836

    • DOI

      10.1007/s10934-021-01128-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Temperature Quasi-Direct Copper–Copper Bonding with a Thin Platinum Intermediate Layer Prepared by Atomic Layer Deposition2020

    • 著者名/発表者名
      H. Kuwae, K. Yamada, T. Kamibayashi, W. Momose, S. Shoji, J. Mizuno
    • 雑誌名

      Transactions of The Japan Institute of Electronics Packaging

      巻: 13 号: 0 ページ: E19-014-1-E19-014-9

    • DOI

      10.5104/jiepeng.13.E19-014-1

    • NAID

      130007804752

    • ISSN
      1883-3365, 1884-8028
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Liquid/solution-based microfluidic quantum dots light-emitting diodes for high-colour-purity light emission2020

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Masahiro、Kuwae Hiroyuki、Kamibayashi Takumi、Oshima Juro、Kasahara Takashi、Shoji Shuichi、Mizuno Jun
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 14528-14528

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70838-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metal Deposition Using Solutions on High-Density and Well-Aligned CNTs2020

    • 著者名/発表者名
      Saito Mikiko、Kuwae Hiroyuki、Mizuno Jun、Norimatsu Wataru、Kusunoki Michiko、Nishikawae Hiroshi
    • 雑誌名

      Proceeding of 2020 IEEE 8th Electronics System-Integration Technology Conference (ESTC 2020)

      巻: 8 ページ: 43-47

    • DOI

      10.1109/estc48849.2020.9229813

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Nanoporous Cu Sheet and Application to Bonding for High-Temperature Applications2020

    • 著者名/発表者名
      S. Koga, H. Nishikawa, M. Saito, J. Mizuno
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 49 号: 3 ページ: 2151-2158

    • DOI

      10.1007/s11664-019-07916-x

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The effect of formic acid on the bonding strength of solid-state nanoporous Cu bonding for power device2021

    • 著者名/発表者名
      Byungho Park, Duy Le Han, Mikiko Saito, Jun Mizuno, Hiroshi Nishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP) 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電析とデアロイを用いたAu-Agナノポーラス構造の作製と評価2021

    • 著者名/発表者名
      齋藤美紀子、水野 潤、西川 宏
    • 学会等名
      一般社団法人スマートプロセス学会 エレクトロニクス生産科学部会 第35回電子デバイス実装研究委員会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] p型Bi-Sb-Te系電析膜の熱電変換特性向上に向けた添加剤の効果の検討2021

    • 著者名/発表者名
      土屋進悟、齋藤美紀子、Giovanni Zangari、本間 敬之
    • 学会等名
      表面技術協会第144回講演大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Zn合金の腐食を利用したCu微細構造による接合プロセスの検討2021

    • 著者名/発表者名
      綿谷一駿,朴炳浩,西川 宏
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Metal deposition using solutions on high-density and well-aligned CNTs2020

    • 著者名/発表者名
      M. Saito J. Mizuno, W. Norimatsu, M. Kusunoki, H. Nishikawa
    • 学会等名
      2020 IEEE 8th Electronics System-Integration Technology Conference (ESTC2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パワーサイクル試験におけるダイボンド部の劣化挙動2020

    • 著者名/発表者名
      金黒秀平,佐々木喜七,西川宏
    • 学会等名
      第26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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 太陽アクシオン探査に特化した吸収体を持つTES型マイクロカロリメータの開発2020

    • 著者名/発表者名
      紺野 良平, 前久 景星 ,満田 和久 , 山崎 典子, 山本 亮, 林 佑, 村松 はるか , 中島 裕貴 , 八木 雄大 , 本間 敬之, 斎藤 美紀子, 杉江 美紗貴, 佐藤瑠美
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] An Investigation of the Corrosion Behavior of Dealloyed Au-Ag Electrodeposited Films2019

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, J. Mizuno, H. Nishikawa
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development(iLIM-4)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パルス電析法を用いたTES型マイクロカロリメータ用Fe吸収体作製の検討2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 瑠美,齋藤 美紀子,紺野 良平,林 佑,山崎 典子,満田 和久,本間 敬之
    • 学会等名
      2019年 電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Preparation for Mn-Bi Using Electrodeposition2019

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, R. Y. Umetsu
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development(iLIM-4)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and characterization of nanoporous copper through chemical dealloying of cold-rolled Mn70Cu30 alloy2019

    • 著者名/発表者名
      B. Park, M. Saito, J. Mizuno, H. Nishikawa
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development(iLIM-4)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auナノポーラスシートを用いた接合部のパワーサイクル試験における長期信頼性評価2019

    • 著者名/発表者名
      金黒秀平,佐々木喜七,西川宏
    • 学会等名
      第29回マイクロエレクトロニクスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Study of low-residual stress amorphous film deposition method for LiTaO3 or LiNbO3/Quartz bonding toward 5G SAW devices2019

    • 著者名/発表者名
      A. Tezuka, H. Kuwae, K. Yamada, S. Shoji, S. Kakio, Jun Mizuno
    • 学会等名
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cu-Cu quasi-direct bonding with atomically thin-Au and Pt intermediate layer using atomic layer deposition2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kuwae, K. Yamada, W. Momose, S. Shoji, J. Mizuno
    • 学会等名
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Novel Structured Metallic and Inorganic Materials2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kaneda, H. Shinohara, A. Okada, K .Matsunaga, S. Shoji, M. Saito, H.Nishikawa and J. Mizuno
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811376108
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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