応力緩和性能に優れる高温ダイアタッチ用Agナノ粒子焼結接合材料の開発

• 研究課題/領域番号: 26420712
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 複合材料・表界面工学
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 苅谷 義治 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60354130)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 銀ナノ粒子 / 焼結接合 / 疲労信頼性 / クリープ / Ag焼結接合 / 疲労き裂進展 / Agナノ粒子 / 電子実装 / 疲労 / パワーデバイス / ナノAg粒子接合 / マイクロ接合 / 低サイクル疲労

研究成果の概要

本研究では，Agナノ粒子焼結体の応力緩和特性および疲労き裂進展特性を独自のミニチュア試験片により計測した．この結果，焼結温度573Kまでは特有の低温クリープによる応力緩和が発現する．このクリープはAg焼結体特有の粒界構造とそこにおける拡散に支配される．また，疲労き裂進展特性は焼結温度の上昇とともに向上し，焼結温度573Kではより焼結温度が低い423Kに比較し，その速度は1／10となる．これらの結果から，Agナノ粒子を用いて，573Kで焼結接合すれば，応力緩和により半導体を熱応力から保護し，かつ良好な疲労信頼性を示す接合構造が得られる可能性を示した．

研究成果

• [雑誌論文] Low-Cycle Fatigue Life and Fatigue Crack Propagation of Sintered Ag Nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryutaro Shioda, Yoshiharu Kariya, Noritsuka Mizumura, Koji Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: 64 号: 2 ページ: 1155-1162
  • DOI: 10.1007/s11664-016-5068-2
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Sintering Temperature on Stress Relaxation Behavior of Sintered Nano sized Ag Particles (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryutaro SHIODA, Yoshiharu KARIYA, Noritsuka MIZUMURA and Koji SASAKI
  • 雑誌名: スマートプロセス学会誌 巻: 5 ページ: 259-265
  • NAID: 130007553013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Agナノ粒子焼結体の低サイクル疲労寿命におよぼす保持時間およびひずみ速度の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 潮來真広，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 雑誌名: 第24回マイクロエレクトロニクスシンポジウム 論文集 巻: 24 ページ: 199-202
  • NAID: 130007797877
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 無加圧焼結したAgナノ粒子の疲労き裂進展速度における温度依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村良，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 学会等名: 第23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
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-01-31
• [学会発表] Agナノ粒子焼結体の疲労き裂進展速度における温度依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村良，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 学会等名: 2016年日本金属学会秋期講演大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] Agナノ粒子焼結接合部の疲労信頼性解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村良，塩田竜太郎，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 学会等名: Mate2016シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-02-02
• [学会発表] Agナノ粒子焼結体の塑性変形挙動におよぼす焼結温度の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塩田竜太郎，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 学会等名: Mate2016シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-02-02
• [学会発表] Ag ナノ粒子焼結体の低サイクル疲労き裂発生および進展挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塩田竜太郎，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 学会等名: 第25回 マイクロエレクトロニクスシンポジウム 秋季大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] Agナノ粒子焼結体の低サイクル疲労寿命におよぼす保持時間およびひずみ速度の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 潮來真広，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 学会等名: 第24回マイクロエレクトロニクスシンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] 次世代パワー半導体実装用ナノAg粒子接合の疲労耐久性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 潮來真広，苅谷義治，水村宜司，佐々木幸司
  • 学会等名: エコデザインプロダクツ＆サービスシンポジウム2014
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-07-30