研究課題/領域番号 |
22K14163
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
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 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
研究代表者 |
松前 貴司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (10807431)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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キーワード | ダイヤモンド / インプリント / 微細構造 / ニッケル / 微細加工 |
研究開始時の研究の概要 |
本研究ではダイヤモンドからなる次世代デバイス冷却構造のため「金属金型への固溶によるダイヤモンド高速微細加工」および「導電性ダイヤモンド層によるデバイス磁場の遮蔽」を実現する。ダイヤモンドは高温・高圧下にて金属に固溶することを利用し、ダイヤモンドへの微細金型の加圧加熱による流路加工を実現する。さらに絶縁性ダイヤモンドはデバイスからの交流磁場を遮蔽できないため、本研究では導電性ダイヤモンド層を用いた磁場遮蔽を実現する。これにより最高レベルの放熱効率・電気絶縁に加え、磁場遮蔽可能・低熱歪みである「究極のオールダイヤモンド放熱構造」が実現できる。
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研究実績の概要 |
半導体デバイスの微細化や高出力化に伴ってパワー密度が急増しており冷却の重要性が高まっている。その中で固体中最大の熱伝導率を持つダイヤモンドに微細なフィン構造を加工しヒートシンクとできれば、非常に高い放熱効率が実現できる。ダイヤモンドの高い硬度のため機械加工は難しく、本研究計画ではダイヤモンド微細加工工程の実現を目的として、Ni金型への固溶を用いた微細構造技術を研究した。加工工程は、 1).微細Ni金型をダイヤモンドに加圧加熱、2).Ni金型を剥離し次のダイヤモンド基板加工に使用 とできれば、ダイヤモンドヒートシンクが簡易に製造できるようになる。2022年度の研究では1).の工程を実証するため、Ni箔をダイヤモンド基板に加圧しながら加熱する研究を行った。 本研究では純度>99%のNi箔を、5 mm角・0.3 mm厚のダイヤモンド基板と重ね合わせた試料を用いた。これらを200 Nで加圧しながら、500-1000℃で35分間加熱した。 Ni箔とダイヤモンド基板は500℃では結合しなかったが、600℃以上でプレスすることで結合できた。900℃で加熱加圧した場合にて、加工後にNi箔を硝酸で除去し、またNi/ダイヤモンド間に発生したグラファイト層を除去した後、加工深さを段差系にて測定した。結果より4-8μm程度ダイヤモンドが削られていることがわかった。今後微細構造の作製とフィン構造を実現を目標に研究を進める。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
次年度に実施予定の金型とダイヤモンド剥離技術において基礎技術が実証できた。
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今後の研究の推進方策 |
2022年度ではNi伯を用いた加工を行ったが、微細加工した金型を用いて、ダイヤモンドにも微細構造を写し取る。また透磁性や放熱効率の評価を進める。
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