| 研究課題/領域番号 |
21H01636
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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26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
福本 信次 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (60275310)
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| 研究分担者 |
松嶋 道也 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (90403154)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | ダイボンド / 液相浸透接合 / 毛細管現象 / 固液反応 / 多孔質体 / 微細組織 / 銅 / すず合金 / 多孔質 / 多相構造 / 複合則 / ダイアタッチ / 浸透 / 液相 / 接合 / 毛細管 / 連続孔 / 浸透現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
自動車産業は今後20年で電気自動車が主流になるため，電力制御を担うパワーデバイスの実装技術の開発に注力する必要がある．本研究はSiC次世代パワー半導体と基板との接合（ダイボンド）に適した接合材料およびプロセス開発を目指したものである．
連続微細孔を有するポーラス（多孔質）体には毛細管現象によって液体（金属融液）が速やかに浸透する．接合のためのインサート材として適切な微細孔を有するポーラス体を設計および作製し，すずなどの低融点金属を浸透させることで接合する液相浸透接合の技術を確立することを目的とする．
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| 研究成果の概要 |
次世代パワー半導体のための新しいダイボンド法として、液相浸透接合を開発した。粉末冶金法によって作製した銀および銅のポーラスインサート材に、毛細管圧力を駆動力として各種の錫合金を溶浸させ、低温・短時間・低接合荷重の条件で銅同士を接合した。ポーラス銀は溶融錫と反応し、Ag3Sn単相の接合層が得られた。一方、ポーラス銅を用いた場合には、銅と金属間化合物が双ネットワーク構造を有する接合層が得られた。この接合層は熱伝導性に優れた銅が連結した構造であるため、その熱伝導率ははんだ合金の2倍以上であった。ポーラス銀および銅のいずれのインサート材を用いた場合でも、約50MPaのせん断強度を有する継手が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって開発した液相浸透接合によって，低温，短時間かつ低接合荷重の条件下で銅同士が接合できることが明らかになった．連続孔を有する多孔質材には溶融金属が毛細管現象によって自発的に浸透する．毛細管圧力を駆動力とした接合方法であり，多孔質体の構造および材質，また浸透材料の種類との組み合わせで様々な物理的性質を接合層に付与できることが従来の接合法とは異なる．
半導体産業は下工程である接合技術がなければ成り立たない．本接合法は次世代パワー半導体のダイボンド法として期待できるため，カーボンニュートラル社会の実現に役立つ技術となり得る．
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