| 研究課題/領域番号 |
22K20480
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
巽 裕章 大阪大学, 接合科学研究所, 講師 (00961757)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | エレクトロニクス実装 / はんだ / ポーラス材料 / 熱伝導性 / 接合 / ロータス型ポーラス銅 / 半導体実装 / 複合材 / 剛性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電力制御用パワー半導体に対して、大電流に対応するための高電流密度化の要求が高まっている。そのため、パワー半導体内部の半導体チップと回路基板をつなぐ接合部には、熱を逃がす高熱伝導性と熱ひずみを緩和する低剛性の両立が求められている。
本研究計画は、接合部の内部に異方的な微細複合構造を創出することによって、狙った特性を狙った方向に発現させる新規接合プロセスの提案と、微細複合構造の設計指針を得ることを目的とする。具体的には、一方向性貫通孔を有するポーラスCuとSn基はんだを複合化する接合プロセスの開発と、得られた構造が熱的・機械的特性に及ぼす影響を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
内部にマイクロスケールの複合構造を形成し、優れた熱伝導性と高温安定性を持つ接合部を目指した。特に、高熱伝導材料を伝熱方向に配向させた異方的な複合構造の接合部を創出し、その接合プロセスの開発と性能の実証を目的とした。
一方向に配向した気孔を持つロータス型ポーラスCu（ロータスCu）シートの気孔に溶融はんだを浸透させて得た接合部について、熱伝導率の測定と耐熱性の評価を行った。その結果、ロータスCu・はんだ複合接合部が優れた熱伝導性と高温安定性を示した。また、異方的な複合構造の接合部が特性の制御に有効であることを示し、この取り組みが半導体デバイスの接合部の高機能化に貢献することが期待された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
半導体デバイスの高電流密度化と高性能化に際して求められる接合部の高熱伝導性と高温安定性を実現する手法として、高熱伝導材料を伝熱方向に配向させた異方的な複合構造の接合部を創出することの有効性を実証することができた。これは、近年の半導体デバイスの急速な発展を支える重要な接合技術として社会的に大きな貢献を果たすだけでなく、従来の金属組織制御では実現できない特性の大幅な改善が期待される新しい接合部の特性制御方法として学術的にも大きな意義がある。
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