銀―アルミナ接合機構解明に向けたマルチスケール解析

摘要

次世代パワーデバイスの開発に伴い，接合強度や高温信頼性に優れる様々な接合手法が提案されてきている．著者らは銀ナノ粒子や酸化銀還元反応を利用した低コスト接合プロセスを提案している．本接合法は接合過程で銀ナノ粒子をその場生成し，銀ナノ粒子の低温焼結性を利用するものである．本接合法によりAu，Ag，Cu， Al の金属同士あるいは，SiO_2，Al_2O_3等のセラミックスと金属との異材接合に成功している ．図1に示すように，本接合法の強度ははんだにより接合した場合と同等である．接合体の界面状態は接合体の機械的特性に大きく寄与する．従って，接合体の性能向上のためには，界面構造やその接合メカニズムの理解が重要である．酸化銀還元接合法によって Au と Al_2O_3を接合した断面に示されるように (Fig.2) ，主に組織観察に基づき，Ag とAl_2O_3は直接接合されていると筆者らは考えている．本報告では接合メカニズム解明の基礎検討として，有限要素法解析(FEM)，分子動力学シミュレーション(MD)およびマイクロスケールカンチレバー試験により，Ag-Al2O3界面の強度ならびに強度発現機構を検討した．