学会等発表 - 福地　孝平

Cu₃Snによる次世代パワー半導体実装時の熱変形解析

高山 志啓, 大口 健一, 福地 孝平, 黒沢 憲吾, 古澤 彰男

年次大会  2021年  -  2021年    一般社団法人 日本機械学会

<p>Next-generation power semiconductors using GaN and SiC are expected to be mounted on the power modules used in high-temperature environments over 473 K. Since ordinary lead-free solders and high-melting-point solders containing harmful lead cannot be used for the mounting, some new bonding technique is needed to achieve that. Cu₃Sn sinter bonding has attracted attention as the technique. To employ it for the semiconductors mounting, the strength reliability of Cu₃Sn must be investigated first. The research to investigate the strength reliability of Cu₃Sn is being conducted. In this study, the finite-element analysis of the next-generation power semiconductor package jointed by Cu₃Sn was carried out, and it was considered whether a malfunction occurred around the joint part. According to the results, the deformation amount of the chip and the maximum stress at the joint part when Cu₃Sn was used for the joint part were larger than those when high-temperature solder was used for the joint part.</p>

DOI

複合材料型銅線試験片による Cu₃Sn の繰返し変形特性評価

大口 健一, 福地 孝平, 黒沢 憲吾, 古澤 彰男

年次大会  2021年  -  2021年    一般社団法人 日本機械学会

<p>Next-generation power semiconductors using GaN and SiC are expected to be mounted on the power modules used in high-temperature environments over 200°C. Lead-free solders and high-melting-point solders cannot be used for the mounting because the former do not have enough strength in such high-temperature range while the latter contain harmful lead. Cu₃Sn intermetallic bonding has been attracted attention as a technique for mounting high-temperature use electronic components. To put the technique into practical use, the deformation characteristics of Cu₃Sn must be clarified but it has not achieved yet. Therefore, we previously proposed a materials testing method using composite copper wire (CCW) specimen having Cu₃Sn layer to estimate the tensile characteristics of Cu₃Sn. The cyclic deformation characteristics of Cu₃Sn, which also must be clarified to discuss its strength reliability, will be able to estimate by the test using the CCW specimen. Then, in this study, we conducted cyclic tension-compression loading tests using the CCW specimens and estimated the stress-strain relations of Cu₃Sn due to cyclic loadings. The results showed that the estimated relations described hysteresis loops, even though Cu₃Sn is regarded as a brittle material, and showed cyclic hardening behaviors.</p>

DOI

Thermal and Tensile Properties of Polyethylene Based Heat Storage Composite Containing Phase Change Material and Copper Sheet

Kohei FUKUCHI, Ken-ichi OHGUCHI, Kengo KUROSAWA, Katsuhiko SASAKI

Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength 2020  2020年11月  -  2020年11月    Korean Society of Mechanical Engineers

Cu₃Snの材料非線形性を考慮したインデンテーション有限要素解析

黒沢 憲吾, 大口 健一, 福地 孝平, 瀧田 敦子

年次大会  2020年09月  -  2020年09月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

Cu₃Snバルク試料のマイクロインデンテーションにおける非弾性変形とその温度依存性

福地 孝平, 大口 健一, 黒沢 憲吾, 瀧田 敦子, 古澤 彰男

年次大会  2020年09月  -  2020年09月    一般社団法人 日本機械学会

<p>In next-generation power modules, the mounting of the power semiconductor chip using GaN and SiC, which can work in high-temperature environments over 200°C, is demanded. For the mounting, the lead-free solder with a melting point of around 200°C and high melting point solders containing harmful lead cannot be used. So in late years, the sinter bonding using Cu₃Sn, which is a Cu/Sn intermetallic compound, attracts attention. For the practical use of the bonding, it is necessary to clarify the strength reliability of the Cu₃Sn. Therefore, in this study, to evaluate the deformation properties of the Cu₃Sn, a micro-indentation tests are carried out at temperature from room temperature to 200°C for a bulk sample of Cu₃Sn made using the arc melting method. According to these results, Young's modulus and tensile strength of Cu₃Sn in each temperature are estimated. And it is found that the amount of inelastic deformation increases with a rise in temperature.</p>

DOI

陽極酸化処理層を有するAl試験片を用いたアルマイトの引張特性評価

福地孝平

第27回東北支部YFE大会  2020年01月  -  2020年01月    日本鋳造工学会東北支部

熱輸送制御を目的とする局所発泡金属とAl基複合材料の接合に関する研究

福地 孝平

天田財団助成研究成果報告書  2020年  -  2020年    公益財団法人 天田財団

DOI

銅－はんだ接合体のせん断試験とその数値実験によるCu/Sn系IMCsの材料非線形性の検証

黒沢 憲吾, 瀧田 敦子, 大口 健一, 福地 孝平

2020年度日本塑性加工学会東北・北海道支部若手研究発表会  2019年12月  -  2019年12月    日本塑性加工学会東北・北海道支部

陽極酸化処理層を有するAl試験片を用いたアルマイトの引張特性評価

福地孝平，大口健一，黒沢憲吾

2019年度日本塑性加工学会東北・北海道支部若手研究発表会  2019年12月  -  2019年12月    日本塑性加工学会東北・北海道支部

微小SACはんだの引張強さに対する初晶Snの形状と分布形態の影響

大口 健一, 菅 絢一郎, 福地 孝平, 黒沢 憲吾, 瀧田 敦子

M&M材料力学カンファレンス  2019年11月  -  2019年11月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

陽極酸化処理層を有するAl試験片を用いたアルマイトの引張変形挙動評価

福地 孝平, 新矢 伸昭, 大口 健一, 大森 誉之, 黒沢 憲吾, 坪田 頼昌, 永井 航, 山田 明徳, 政家 弘樹, 大里 浩仁

M&M材料力学カンファレンス  2019年11月  -  2019年11月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

Mechanical Properties of Polyethylene Based Heat Storage Composite containing Phase Change Material and Copper Sheet

Kohei FUKUCHI, Ken-ichi OHGUCHI, Kengo KUROSAWA, Yuuki SUGIMOTO, Katsuhiko SASAKI

International Tehchnical Conference and Exhibition on Packaging and Integration of Electronic and Photonic Microsystems (ASME2019 InterPACK)  2019年10月  -  2019年10月    American Society of Mechanical Engineers

PCMとポリエチレン，銅の複合化による昇温抑制材料の開発

杉本 悠希, 福地 孝平, 大口 健一, 黒沢 憲吾, 佐々木 克彦

年次大会  2019年09月  -  2019年09月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

塑性・クリープ分離法を用いたアルミニウム合金の熱機械疲労寿命の評価

福地 孝平, 大口 健一, 坪田 頼昌, 三田 拓朗, 永井 航, 山田 明徳, 政家 弘樹, 大里 浩仁, 新矢 伸昭

年次大会  2019年09月  -  2019年09月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

引張強さにばらつきを示す微小SACはんだ試験片内部における初晶Snの形状と分布形態

菅 絢一郎, 大口 健一, 福地 孝平, 黒沢 憲吾

年次大会  2019年09月  -  2019年09月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

摩擦圧接による材料置換型強化ピストンの硬度回復を目的とするレーザ熱処理技術

高橋 剛, グエン タン ソン, 木村 真晃, 櫻庭 洋平, 福地 孝平

年次大会  2019年09月  -  2019年09月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

陽極酸化処理層の有無が異なるAl試験片を用いたアルマイトの引張特性評価

大森 誉之, 大里 浩仁, 新矢 伸昭, 大口 健一, 福地 孝平, 黒沢 憲吾, 坪田 頼昌, 三田 拓朗, 永井 航, 山田 明徳, 政家 弘樹

年次大会  2019年09月  -  2019年09月    一般社団法人 日本機械学会

DOI

過共晶高クロム白鋳鉄の強度に及ぼす炭化物形態の影響

佐藤 龍士, 麻生 節夫, 後藤 育壮, 福地 孝平, 黒沢 憲吾

鋳造工学 全国講演大会講演概要集  2019年08月  -  2019年08月    公益社団法人 日本鋳造工学会

DOI

相変化材料を含有した昇温抑制材料の開発とその高強度化

福地孝平  [招待有り]

釧路高専第9回若手理・工学セミナー  2019年08月  -  2019年08月    釧路高専

PCMとポリエチレンの複合化による昇温抑制材料の開発

杉本悠希，大口健一，福地孝平，黒沢憲吾

平成30年度日本塑性加工学会東北・北海道支部若手研究発表会  2018年12月  -  2018年12月    日本塑性加工学会東北・北海道支部