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2016 年度 実績報告書

マルチスケールにおける異種材接合界面強度評価

研究課題

研究課題/領域番号 26420022
研究機関鹿児島大学

研究代表者

池田 徹  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40243894)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード界面 / 破壊力学 / パワーモジュール / はく離 / ナノ薄膜 / ミスフィット転位 / 分子静力学
研究実績の概要

研究計画にしたがい,機械的荷重下と熱的荷重下における,異方性異種材三次元接合角部のスカラーパラメーターの解析手法を開発した.この成果により,異方性異種材三次元接合角部近傍の応力場をスカラーパラメーターで近似することが可能となった.現在,この成果をさらに発展させ,三次元接合角部からの破壊やはく離の支配パラメーターとなるような応力拡大係数の定義の確立に向けて研究を進めている.
当初,この方法をパワーモジュールの異種材接合角部からの評価に利用しようと計画していた.しかし,パワーモジュールにおける金属と樹脂の接合角部においては,樹脂の弾性係数が温度によって著しく変化するために,接合角部自体の応力の特異性指数自体が大きく変化し,スカラーパラメーターだけでは,評価が困難であることが判明した.そこで,特異性指数が常に0.5である限界き裂を異種材接合角部の近傍に想定し,その応力拡大係数と接合試験片を用いて計測したはく離靭性値を比較することによって,どの温度でのはく離可能性が最も高くなるかを評価した.
また,結晶の上にエピタキシャル成長した,ナノ材料の接合界面におけるミスフィット転位周りの応力場を分子静力学法と異方性転位弾性論によって解析した.まず,レナードジョーンズポテンシャルを用いて,仮想結晶材料について行い,次にシリコン-ゲルマニウム結晶界面について解析したが,いずれも分子静力学と異方性転位弾性論の結果は,よく一致した.シリコン-ゲルマニウム結晶界面については,実際のエピタキシャル成長させた界面のひずみについて,透過型電子顕微鏡を用いて観察を行っている.今後,実際のエピタキシャル成長した異種結晶界面上での応力場と解析の結果の相関性について詳しく検討してゆく予定である.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Stress intensity factor analysis of a three-dimensional interfacial corner between anisotropic piezoelectric multi-materials under several boundary conditions on the corner surfaces2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsutoshi Abe, Toru Ikeda, Masaaki Koganemaru, Noriyuki Miyazaki
    • 雑誌名

      Engineering Fracture Mechanics

      巻: 171 ページ: 860-864

    • DOI

      http://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2016.12.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 三次元異方性異種材接合角部の特異応力場解析2017

    • 著者名/発表者名
      古賀裕二,田口陽介,小金丸正明,池田徹,宮崎則幸
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83-845 ページ: 1-17

    • DOI

      http://doi.org/10.1299/transjsme.16-00382

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] H-integralによる三次元接合角部のスカラーパラメーター解析2017

    • 著者名/発表者名
      古賀裕二,小金丸正明,池田徹
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第70期総会講演会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県・佐賀市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] 原子スケールにおける異種材界面の応力場・ひずみ場評価2017

    • 著者名/発表者名
      芝健太,定松直,小金丸正明,池田徹
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第70期総会講演会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県・佐賀市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] パワーモジュールにおける封止樹脂のはく離強度設計2017

    • 著者名/発表者名
      池田徹,川下隼介,七蔵司優斗,小金丸正明,外薗洋昭,浅井竜彦
    • 学会等名
      第23回シンポジウム「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-01-31 – 2017-02-01
  • [学会発表] H-integral による三次元接合角部のスカラーパラメーター解析2016

    • 著者名/発表者名
      古賀裕二,池田徹,小金丸正明
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2016 材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-10
  • [学会発表] 異方性弾性論と分子静力学を用いたミスフィット転位が存在する異種材界面の応力場解析2016

    • 著者名/発表者名
      芝健太,池田徹,小金丸正明
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2016 材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-10
  • [学会発表] 電子部品における高耐熱樹脂のはく離信頼性評価解析2016

    • 著者名/発表者名
      畑尾卓也, 中井戸宙, 中元亜耶, 池田徹, 尾崎秋子
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-23
  • [学会発表] パワーデバイス中の封止樹脂のはく離強度評価2016

    • 著者名/発表者名
      井上航太朗, 池田徹, 小金丸正明, 畑尾卓也, 中井戸宙
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-23
  • [学会発表] パワーモジュール中の熱応力による封止樹脂のはく離解析2016

    • 著者名/発表者名
      川下隼介, 池田徹, 小金丸正明
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-23
  • [学会発表] パワーモジュール中の銅基板と封止樹脂のはく離強度評価2016

    • 著者名/発表者名
      七藏司優斗, 池田徹, 小金丸正明
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-23
  • [学会発表] Delamination toughness between encapsulation resin and substrate for power devices at high temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Ikeda, Akiko Ozaki, Masaaki Koganemaru, Hiroshi Nakaido and Takuya Hatao
    • 学会等名
      The 37th IEMT and the 18th EMAP
    • 発表場所
      ペナン島市(マレーシア)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 高耐熱パワーデバイス用封止樹脂の密着強度評価2016

    • 著者名/発表者名
      池田 徹, 尾崎秋子, 小金丸正明, 中井戸宙, 畑尾卓也
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-14
  • [学会発表] パワーデバイス用高耐熱樹脂のはく離強度評価技術2016

    • 著者名/発表者名
      池田 徹
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-14
    • 招待講演
  • [学会発表] パワーデバイスにおける封止樹脂と基板のはく離強度評価2016

    • 著者名/発表者名
      池田 徹,井上 航太朗,小金丸 正明,畑尾 卓也,中井戸 宙
    • 学会等名
      MES2016
    • 発表場所
      中京大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-08 – 2016-09-09
  • [学会発表] Scalar parameter analysis of three-dimensional interfacial corner of jointed dissimilar anisotropic materials2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Ikeda, Yuji Koga
    • 学会等名
      ECCOMAS Congress 2016
    • 発表場所
      イラクリオン県クレタ島(ギリシャ)
    • 年月日
      2016-06-05 – 2016-06-10
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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