| 研究課題/領域番号 |
17K06371
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
荘司 郁夫 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (00323329)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | パワー半導体 / 鉛フリーはんだ / パワーサイクル / き裂進展 / 金属間化合物 |
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| 研究成果の概要 |
パワー半導体チップ接合部の耐熱疲労性の向上を目的として、鉛フリーはんだ中へピラー状金属間化合物(IMC)を分散生成させる手法を研究した。Sn-Ag-Cu-In系はんだを研究対象として、ピラー状IMCの生成に必要な接合温度、接合温度からの冷却速度を明らかにした。パワー半導体特有のパワーサイクル（急加熱急冷サイクル）を模擬した試験を実施して、ピラー状IMC分散接合部が優れたき裂進展抑制効果を発揮することを示した。さらに、はんだ材自身の耐熱疲労性の向上を目指して、新規にSn-Sb-Ag系はんだにNiやGeを微量添加した高温鉛フリーはんだを開発した。
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| 自由記述の分野 |
金属組織学、接合科学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
パワー半導体チップのはんだ接合部を対象として、その耐熱疲労特性の向上を図る接合材料の研究を行った。具体的には接合材である鉛フリーはんだ中にピラー状の金属間化合物を分散生成させて、接合部中に発生するき裂の進展を抑制する構造を開発した。同時に、NiやGeを微量添加したSn-Sb-Ag系高温鉛フリーはんだを新規に開発した。開発した接合部に対し、パワー半導体で問題となる急加熱急冷サイクルを模擬したパワーサイクル試験を実施し、優れた耐熱疲労特性を有することを実証した。本研究の成果は、SiCやGaNなどの次世代パワー半導体への適用が期待される。
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