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2021 年度 実績報告書

Zn/Al/Niハイブリッド機能膜を用いた新奇SiCパワー素子接合プロセスの創出

研究課題

研究課題/領域番号 19H02044
研究機関京都先端科学大学

研究代表者

生津 資大  京都先端科学大学, 工学部, 教授 (90347526)

研究分担者 三宅 修吾  神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60743953)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードAl/Ni多層膜 / Al/Ni/Zn多層膜 / 自己伝播発熱反応 / ダイシング / クラックフリー
研究実績の概要

本研究では,”ピンセットで突く”等の単純な機械刺激のみで0.1秒未満に約1300J/gもの熱量を発するAl/Ni発熱多層膜を用い,自作したレーザー多点同時照射技術と組み合わせることで,SiCウェハの接合とダイシングを瞬間的かつ連続的に完了させる新規デバイス加工プロセスを提案する.
本科研費期間にて,まず,レーザー反応誘起実験システムの設計開発を行った.2点同時反応誘起させるためにレーザーを2つに分岐する構造とし,接合チップと発熱体を重ね合わせて加圧した状態でレーザー反応誘起させた.その結果,Al/Ni多層膜のバイレイヤー厚によって反応開始タイミングと反応伝播速度が異なることがわかった.クラックを2つの反応点の中央に人為的に作る基礎実験を確立できた.また,接合したチップには反応衝突位置にできるクラック(衝突クラック)以外に反応伝播方向と平行なクラック(反応クラック)とそれに垂直な微小クラック(マイクロクラック)の3種類が存在することがわかった.本研究で制御したい衝突クラック以外の反応クラックとマイクロクラックを減らすため,Al/Ni多層膜製造時にAlターゲットに不純物のボロン(B)を所望の量だけ入れることで,反応後のNiAl化合物の高靭化を目指した.その結果,B入りNiAl化合物は脆性破壊せず,靭性が上がったことを確認できた.これを用いて2点同時反応してSiCウェハを接合させた結果,クラック率を2%まで低下させることに成功した(接合率98%以上).
本研究のキーマテリアルであるAl/Ni/Znハイブリッド多層膜について,成膜装置の不調のために実験開始が遅れたが,最終年度の中頃にようやく実験開始できた.各元素の成膜レートを測り,所望の原子比のAl/Ni/Zn多層膜の成膜に成功した.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of B Addition on Fracture of Reactively Alloyed NiAl Thin Film2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yasugi, Kenta Kodama, Daiki Goto, Muneyuki Naito, and Takahiro Namazu
    • 雑誌名

      Journal of the Japanese Society for Experimental Mechanics

      巻: 22 ページ: 124-127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quasi-static Tensile Testing of Freestanding Metallic Film Glued onto a Micromachined Silicon Substrate2022

    • 著者名/発表者名
      Michiko Shindo, Daisuke Yasugi, Takahiro Namazu
    • 雑誌名

      Journal of the Japanese Society for Experimental Mechanics

      巻: 22 ページ: 120-123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical Property Measurement of Micro/Nanoscale Materials for <scp>MEMS</scp> : A Review2022

    • 著者名/発表者名
      Namazu Takahiro
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 18 ページ: 308~324

    • DOI

      10.1002/tee.23747

    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanical Reliability of Reactively Alloyed B-NiAl Film for Crack-less Instantaneous Bonding2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yasugi, Kenta Kodama, Muneyuki Naito, Shugo Miyake, and Takahiro Namazu
    • 学会等名
      19th International Conference on Precision Engineering, ICPE 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 高靱性Al/Ni発熱反応膜を用いた瞬間接合体のクラック形成に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      安木大恭, 前川夏菜, 児玉健太, 三宅修吾, 生津資大
    • 学会等名
      第36回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • [学会発表] NiAl合金のクラック生成に及ぼすB添加の効果2022

    • 著者名/発表者名
      安木大恭,児玉健太,内藤宗幸,三宅修吾,生津資大
    • 学会等名
      日本機械学会2022年度年次大会
  • [備考] 京都先端科学大学ナノメカトロニクス研究室(生津研究室)

    • URL

      https://lab.kuas.ac.jp/~namazu/

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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