2010 Fiscal Year Annual Research Report
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
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21560741
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
荘司 郁夫 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00323329)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 真司 群馬大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70414109)
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| Keywords | 電子デバイス・機器 / 微細接合 / 表面・界面物性 |
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| Research Abstract |
本研究は、自動車や新幹線等の輸送機器のモーターの制御装置(インバータ)等に使用される「パワー半導体素子」の冷却システムの高効率・軽量化を目的として、放熱部材にAl合金を、熱交換部材にCu合金を用いる水冷ハイブリット軽量熱交換システムの開発を目指す。具体的には、Al合金の表面に無電解Ni-Pめっきと電解Cuめっきを施し、Cu合金部材とのハイブリット化を可能とする接合技術の開発を目的とする。平成21年度は、Ni-P/CuめっきAl合金とCu合金をフラックスレス接合するための最適接合条件を探求することを目的とし、Geを微量添加したSn-0.7Cu-0.05Ni(mass%)はんだ箔を用いてラップジョイント接合体を形成し、接合強度および接合部のミクロ組織を調査した。平成22年度は、接合特性に及ぼすはんだ箔中のNi及びGeの影響を明らかにすることを目的として、前年度度に調査した最適条件にて接合を行い、接合部組織および接合強度を調査した。その結果、NiとGeの複合添加が、接合部における金属間化合物の抑制には有効であることが明らかとなった。しかし、接合強度には明瞭な差が現れず、試験片の再検討が必要であることが課題として残った。接合部材の表面改質については、平成21年度に、Sn及びCuの接合表面をギ酸により表面改質することにより、接合温度160℃程度にて、母材であるSnの接合強度が得られることを明らかにした。平成22年度は、各種有機酸による同様の効果を調査した。その結果、クエン酸による表面改質により、SnとCuの固相接合が130℃程度で可能になることを明らかにし、更なる低温接合の可能性を見いだした。
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