パワー半導体素子用熱交換システムのハイブリッド化に関する研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560741
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 荘司 郁夫 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00323329)
• 研究分担者: 小山 真司 群馬大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70414109)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 電子デバイス・機器 / 微細接合 / 表面・界面物性

研究概要

各種輸送機器のモーター制御装置等に使用される「パワー半導体素子」の水冷システムの高効率・軽量化を目的として、放熱部材のAl合金にNi-P/Cuめっきを施し、Sn-Cu-Ni-Ge合金箔を用いて熱交換部材のCu合金とフラックスレス接合する技術を開発した。接合特性に及ぼす合金中のNiおよびGeの微量添加の影響を調査し、その効果を金属組織学的見地より明らかにした。更に、有機酸によるCuの表面改質を実施し、接合特性改善に有効となる可能性を見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Fluxless Bonding of Ni-P/Cu Plated Al Alloy and Cu Alloy with Lead-free Sn-Cu Foil (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Shohji, S. Koyama, I. Oshiro, H. Nara, Y. Iwata
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: Vol.51,No.10 ページ: 1753-1758
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Formic Acid Surface Modification on Bond Strength of Solid-State Bonded Interface of Tin and Copper (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Koyama, Y. Aoki, I. Shohji
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: Vol.51,No.10 ページ: 1759-1763
  • 査読あり
• [学会発表] Microstructures and Joint Strength of Vacuum Jointed Cu with Sn-Cu Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hayakawa, I. Shohji, S. Koyama, H. Nara, N. Otomo, M. Uenishi
  • 学会等名: ICEP-IAAC 2012
  • 発表場所: 東京ビッグサイト(東京都)
  • 年月日: 2012-04-19
• [学会発表] Sn-Cu系鉛フリーはんだによるCuの真空接合部の接合部組織と接合強度 (2012)
  • 著者名/発表者名: 早川真生, 荘司郁夫, 小山真司, 奈良英明, 大友昇, 上西正久
  • 学会等名: Mate 2012
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] Sn-Cu系鉛フリーはんだによるCuの真空接合に及ぼすNiおよびGeの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 早川真生, 荘司郁夫, 小山真司, 奈良英明, 大友昇, 上西正久
  • 学会等名: 第149回日本金属学会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 金属塩生成法を用いたSn/Cu固相接合の低温化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木由希也, 小山真司, 荘司郁夫
  • 学会等名: 第52回溶接学会マイクロ接合研究委員会ソルダリング分科会
  • 発表場所: 自動車会館(東京都)
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] Effect of the Organic Acid Surface Modification on Bond Strength of Tin and Copper (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Koyama, Y. Aoki, I. Shohji
  • 学会等名: InterPACK2011
  • 発表場所: Marriott Portland Waterfront Hotel (Portland, USA)
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] Sn/Cu固相接合界面強度に及ぼすクエン酸による表面改質効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木由希也, 小山真司
  • 学会等名: Mate 2011
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-02-03
• [学会発表] Examination of Improvement Effect of Surface Modification of Cu with Organic Acid on Solder Paste Wettability using a Laser Displacement Meter (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Koyama, Y. Aoki, I. Shohji
  • 学会等名: Visual-JW 2010
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府)
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] 電子実装における錫と銅の環境調和型低温固相接合法の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木由希也, 小山真司
  • 学会等名: 第147回日本金属学会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] Sn-Cu系鉛フリーはんだによるめっき処理Al合金とCu合金フラックスレス接合 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大城格, 荘司郁夫, 小山真司, 奈良英明, 大友昇, 上西正久
  • 学会等名: 第145回日本金属学会
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 塩酸蒸気処理による錫/錫の低温固相圧接 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小山真司, 川元聡
  • 学会等名: 第145回日本金属学会
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2009-09-17
• [備考]
  • URL: http://www.me.gunma-u.ac.jp/zai2/shohji/shohji-top.html
• [産業財産権] 金属部材の接合方法 (2010)
  • 発明者名: 金属部材の接合方法
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-073005
  • 出願年月日: 2010-03-26