Name

TATSUMI, Kohei

Official Title

Professor

Affiliation

（Graduate School of Information, Production, and Systems）

Contact Information

Address・Phone Number・Fax Number

Address: 2-7 Hibikino, Wakamatsu-ku, Kitakyushu-shi, 808-0135 Fukuoka, Japan
Phone Number: 81-93-692-5192
Fax Number: 81-93-692-5192

Grant-in-aids for Scientific Researcher Number: 80373710

Sub-affiliation

Affiliated Institutes

各務記念材料技術研究所

兼任研究員 2018-2018

理工学術院総合研究所（理工学研究所）

兼任研究員 2018-

Educational background・Degree

Educational background

	Waseda University Faculty of Science and Engineering Metallurgy
-1978	Waseda University Graduate School, Division of Science and Engineering Metallurgy
-1983	RWTH Aachen Graduate School, Division of Materials Science Allgemeine Metallkunde und Metallphsik

Degree

Dr.-Ing. Coursework RWTH Aachen (Germany)

Research Field

Keywords

Electronic Materials

Grants-in-Aid for Scientific Research classification

Engineering / Material engineering / Structural/Functional materials

Technology Seeds

High Temperature Resistant Die Bonding Formed by Al/Ni Nano-particles Composite Paste

Seeds Field：Nanotechnology / Materials

Research interests Career

2010-Electronics Packaging Materials and Technologies

Cooperative Research within Japan

2010-Materials Engineering for energy and environment field

Cooperative Research within Japan

Paper

Alloying beheviour of electroplated Ag film with its underlying Pd/Ti film stack for low resistivity interconnect metallization

Hirokazu Ezawa,Masahiro Miyata,Kohei Tatsumi

Journal of Alloys and Compounds 587p.487 - 4922014/01-

High temperature resistant packaging for SiC power devices using interconnections formed by Ni micro-electroplating

N.Kato, A.Shigenaga, K.Tatsumi

Materials Science Forum 778-780p.1110 - 11132014-

Role of Interface in Highly Filled Epoxy/BaTiO3 Nanocomposites. Part I-Correlation between Nanoparticle Surface Chemistry and Nanocomposite Dielectric Property

Xingyi Huang, Liyuan Xie, Ke Yang, Chao Wu, Pingkai Jiang, Kohei Tatsumi and Toshikatsu Tanaka

IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 21(2) p.467 - 4792014-

Role of Interface in Highly Filled Epoxy/BaTiO3 Nanocomposites. Part II- Effect of Nanoparticle Surface Chemistry on Processing, Thermal Expansion, Energy Storage and Breakdown Strength of the Nanocomposites

Xingyi Huang, Liyuan Xie, Ke Yang, Chao Wu, Pingkai Jiang, Shengtao Li, Shuang Wu, Kohei Tatsumi and Toshikatsu TanakaRole

IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 21(2) p.480 - 4872014-

エポキシ/シリカコンポジットの部分放電特性に及ぼすナノフィラー添加効果と劣化抑制機構

周玉清、飯塚智徳、田中祀捷、巽宏平

電気学会誘電・絶縁材料研究会資料 DEI-14-36p.35 - 402014-

エレクトロニス実装用コンポジット材料のコンポジット材料の部分放電試験における温度依存性

飯塚智徳, 林紀全, 田中祀捷, 巽宏平

アカデミックプラザ研究会資料 p.1 - 42014-

Process integration of fine pitch Cu redistribution wiring and SnCu micro-bumping for power efficient LSI devices with high-bandwidth stacked DRAM

Hirokazu Ezawa , Takashi Togasaki , Tatsuo Migita , Soichi Yamashita, Masahiro Inohara, Yasuhiro Koshio, Masatoshi Fukuda, Masahiro Miyata, Kohei Tatsumi

Microelectronic Engineering (103) p.22 - 322013/02-

Synthesis of nano-composite powder composed of silica and carbon and characteristic behavior at a high temperature thereof

Norihiro MURAKAWA, Minghao WANG and Kohei TATSUMI

Journal of the Ceramic Society of Japan 121(2) p.250 - 2532013/02-

High-Temperature-Resistant Interconnections Formed by using Nickel micro-plating and Ni nano-particles for Power Devices

Noriyuki Kato, Suguru Hashimoto, Tomonori Iizuka, and Kohei Tatsumi

JIEP 1p.87 - 922013-

New High-Temperature-resistant Packaging for SiC Power Devices Using Connectins Formed by Nickel Electroplating

Kohei Tatsumi and Noriyuki Kato

Proceedings of ICEP TC3-3p.269 - 2732013-

エレクトロニクス実装用ナノ/マイクロ-コンポジット絶縁材料の開発

飯塚智徳, 林紀全、田中祀捷,巽宏平

エレクトロニクス実装学会-アカデミックプラザ論文集 AP13p.1 - 52013-

パワーデバイス用高耐熱ワイヤボンディング

余宙、巽宏平、濱田賢祐、武内彰

第22回マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集 22p.35 - 382012/09-

パワーデバイス用銅ワイヤボンディング

余宙、巽宏平

エレクトロニクス実装学会第26回講演大会論文集2012 p.367 - 3692012/02-

これからの研究開発テーマ・技術

巽宏平

研究開発リーダー Vol.8(7) p.33 - 362011/10-

エポキシ/シリカ・アルミナコンポジットのトリーイング開始V-t特性

飯塚智徳、巽宏平、田中祀捷

電気学会放電・誘電・絶縁・高電圧材料合同研究会 ED11-17p.13 - 182011/02-

これから研究開発のリーダになる人に知ってほしいこと

巽宏平

研究開発リーダー vol.7(8) p.47 - 492010/11-

Development of Lapping and Polishing Technologies of 4H-SiC Wafers for Power Device Applications

Hirokatsu Yashiro, Tatsuo Fujimoto, Noboru Ohtani, Taizo Hoshino,Masakazu Katsuno, Takashi Aigo, Hiroshi Tsuge, Masashi Nakabayashi, Hosei Hirano and Kohei Tatsumi

Materials Science Forum 600-603p.819 - 8222009-

Growth of Crack-Free 100mm-Diameter 4H-SiC Crystals with Low Micropipe Densities

Masashi Nakabayashi, Tatsuo Fujimoto, Masakazu Katsuno, Noboru Ohtani, Hiroshi Tsuge, Hirokatsu Yashiro, Takashi Aigo, Taizo Hoshino, Hosei Hirano and Kohei Tatsumi

Materials Science Forum 600-603p.3 - 62009-

Improvement of Thermal Fatigue Properties of Sn-Ag-Cu Lead-Free Solder Interconnects on Casio’s Wafer-Level Packages Based on Morphology and Grain Boundary Character

S. Terashima, T. Kohno, A. Mizusawa, K. Arai, O. Okada, T. Wakabayashi, M. Tanaka and K. Tatsumi

Jounal of electronic materials 38p.33 - 382009-

Investigation of heavily nitorogen-doped n+ 4H-SiC Crystals grown by physical vapor transport

Noboru Ohtani,Masakatsu Katsuno,Masashi Nakabayashi,Tatsuo Fujimoto,Hiroshi Tsuge, Hirokatsu Yashiro, Takashi Aigo, Hosei Hirano, Taizo Hoshino and Kohei Tatsumi

Journal of Cristal Growth Elsevier 311p.1475 - 14812009-

Stacking Fault Formation in Highly Nitrogen-doped 4H-SiC Substrates with Different Surface Preparation Conditions

Masakazu Katsuno, Masashi Nakabayashi, Tatsuo Fujimoto, Noboru Ohtani, Hirokatsu Yashiro, Hiroshi Tsuge, Takashi Aigo, Taizo Hoshino and Kohei Tatsumi

Materials Science Forum 600-603p.341 - 3442009-

パワー素子向け導電性4H-SiC単結晶基板の開発動向

大谷昇、中林正史、勝野正和、藤本辰雄、柘植弘志、藍郷崇、矢代弘克、平野芳生、星野泰三、巽宏平

日本学術振興会第161・162委員会合同研究会資料 3/14p.15 - 212008/03-

Thermal fatigue properties and grain boundary character distribution in Sn-xAg-0.5Cu(x=1,1.2 and 3) lead free solder interconnects

S.Terashima, M.Tanaka and K.Tatsumi

Science and Technology of Welding and Joining 13p.60 - 652008-

Effect of Ni Addition on Bending Prooperties of Sn-Ag-Cu Lead -Free Solder Joints

Takayuki Kobayashi, Yoshiharu Kariya, Tsutomu Sasaki, Masamoto Tanaka, and Kohei Tatsumi

Proceedings of the 57th Electronic Components and Technology Conference 57p.684 - 6882007-

Grain Refinement of High Purity FCC Metals Using Equal- Channel Angular Pressing

Horita, Z., Kishikawa, K., Kimura, K., Tatsumi, K. and Langdon, T.G

Materials Science Forum 558-559p.1273 - 12782007-

Lead-Free Solder Micro-Ball Bumps for the Next Generation of Flip Chip Interconnection: Micro-Ball Materials, Bump Formation Process and Reliability

Shinji Ishikawa, Tomoyuki Uchiyama, Eiji Hashino, Taro Kohno, Masamoto Tanaka and Kohei Tatsumi

Proceedings of the 57th Electronic Components and Technology Conference 57p.872 - 8772007-

Lead-free micro-ball bumping for flip chip and wafer level packaging

Kohei Tatsumi, Shinji Ishikawa, Eiji Hashino, Masamoto Tanaka, Tsutomu Sasaki, Yoshiyuki Uchiyama, Hiroyuki Yamamoto, Taro Kohno, Masahiro Miyauchi, Takayuki Kaneko

Proceedings IMAPS DEVICE Packaging 2007 03/19p.1 - 62007-

Improvement in Drop Shock Reliability of Sn-1.2Ag-0.5Cu BGA Interconnects by Ni Addition

Masamoto Tanaka, Tsutomu Sasaki, Takayuki Kobayashi and Kohei Tatsumi

Proceedings of the 56th Electronic Components and Technology Conference 56p.78 - 842006-

ボール搭載法によるバンプ形成用Ti/NiV/Cu-UBMの安定性と信頼性 (MES 2006 第16回)

石川信二、内山朋幸、橋野英児、河野太郎、巽宏平

Microelectronics Symposium (MES)論文集エレクトロニクス実装学会 16p.19 - 222006-

An Applicatin of Micro-Ball Wafer Bumping to Double Ball Bump for Flip Chip Interconnection

Tatsumi, K., Yamamoto, Y., Iwata, K., Hashino, E., Ishikawa, S., Kohno, T., Miyajima, F. and Nakazawa, H.

Proceedings of the 55th Electronic Components and Technology Conference 55(11) p.855 - 8602005-

IMC growth of solid state reaction between Ni UBM and Sn-3Ag-0.5Cu and Sn-3.5Ag solder bump using ball place bumping method during aging ;

Shinji SHIKAWA, Eiji HASHINO, Taro KONO, Kohei TATSUM

Materials transactions, JIM 46(11) p.2351 - 23582005-

Thermal bond reliability of high reliability gold alloy wires for automotive IC’s

Tomohiro Uno, Keiichi Kimura and Kohei Tatsumi

Proceedings international Symposium on Microelectronics p.557 - 5652005-

フリップチップ実装の進化と今後の行方-マイクロボールバンピング技術とその高精度化

巽宏平

ISS産業科学システムズ主催第33回フリップチップ実装新技術シンポジウム論文集 33p.40 - 622003-

Significant reduction of wire sweep using Ni plating to realize ultra fine pitch wire bonding

Shinichi Terashima, Yukihiro Yamamoto, Tomohiro Uno and Kohei Tatsumi

Proceedings of the 52nd Electronic Components and Technology Conference 52p.891 - 8962002-

アルミ合金電極上への無電解メッキによるNi/Au下地膜(UBM)形成プロセス解析と半田バンプ形成

山本幸弘、橋野英児、巽宏平

Proceedings of the 7th Microjoining and Assembly Technology in Electronics 8p.109 - 1142002-

フリップチップ実装実施のキーポイント-バンプ形成技術の最新動向とその特徴/マイクロボールバンピング技術

巽宏平

ISS産業科学システムズ主催第25回フリップチップ実装新技術シンポジウム論文集 25p.40 - 622002-

実装における接続材料と信頼性

宇野智裕,巽宏平

実装技術ガイドブック2002年工業調査会 5p.50 - 552002-

狭ピッチ用金ボンディングワイヤ

宇野智裕,寺嶋晋一,巽宏平,北村修

電子材料 40(7) p.76 - 822001/07-

50μm Fine Pitch Ball Bonding Technology

Tomohiro Uno,Shinichi Terashima,Osamu Kitamura,and Kohei Tatsumi

Nippon Steel Technical Report 84p.24 - 292001-

IMC Growth of Solid State Reaction between Ni UBM and Sn–3Ag–0.5Cu and Sn–3.5Ag Solder Bump Using Ball Place Bumping Method during Aging

Shinji Ishikawa, Eiji Hashino, Taro Kono and Kohei Tatsumi

MATERIALS TRANSACTIONS, JIM 42(5) p.803 - 8082001-

Micro- Ball Bumping Technology

Kohei Tatsumi, Eiji Hashino, Yukihiro Yamamoto and Kenji Shimokawa

Nippon Steel Technical Report 84p.46 - 522001-

Micro-ball Wafer Bumping for Flip Chip Interconnection

E.Hashino, K.Tatsumi, K.Shimokawa

Proceedings of the 51st Electronic Components and Technology Conference 51p.657 - 9642001-

Thermal Reliability in Gold-Aluminum Bonds encapsulated in Bi-phenyl Epoxy Resin

Tomohiro Uno and Kohei Tatsumi

Microelectronics Reliability 40p.145 - 1532001-

Au/Al接合部における接合信頼性と支配要因

宇野智裕,巽宏平

溶接学会論文誌 19(1) p.156 - 1662001-

マイクロボールバンプ形成技術

巽宏平、橋野英児、山本幸弘、下川健二、

新日鉄技報 374p.41 - 462001-

高密度50μm狭ピッチ接続におけるワイヤボンディング接合技術の開発

宇野智裕,寺嶋晋一,北村修,巽宏平

新日鉄技報 374p.22 - 262001-

半導体実装分野は金属材料研究課題の宝庫

巽宏平

まてりあ : 日本金属学会会報 39(7) p.600 - 6002000-

Bond Reliability of Cost Effective Au-Ag alloy wire

T. Uno and K. Tatsumi

Proceedings of International Symposium on Microelectronics p.450 - 4551999-

Micro-Ball Bumping Technology for Flip Chip and TAB Interconnections

K.Tatsumi, K.Shimokawa, E.Hashino, Y.Ohzeki, T.Nakamori and M.Tanaka

The International Journal of Microcircuits and Electronic Packaging 22(2) p.127 - 1361999-

Au-Ag合金とAlとの接合部の拡散挙動および接合信頼性に及ぼす影響

宇野智裕,巽宏平

日本金属学会誌 12p.1545 - 15541999-

Au/Al接合部における金属間化合物相成長とボイド生成"

宇野智裕,巽宏平

日本金属学会誌 7p.828 - 8371999-

AuバンプとCu配線上のSnめっき層における接合性および長期信頼性

寺嶋晋一,宇野智裕,巽宏平

Proceedings of 5th Microjoining and Assembly Technology in Electronics 5p.45 - 501999-

フリップチップ、TAB用マイクロボールバンプ形成技術

巽宏平、下川健二、橋野英児

電子材料 5p.19 - 261999-

Improvement in Thermal Reliability in Gold-Aluminum Bonds Encapsulated in Bi-phenyl Epoxy Resin

T. Uno,S. Terashima,K. Onoue,and K. Tatsumi

Proc. of Int. Sym. on Microelectronics p.591 - 5961998-

Micro-Ball Bump Technology for Fine-Pitch Interconnections

K.Shimokawa, E.Hashino, Y.Ohzeki, K.Tatsumi

Proceedings of the 48th Electronic Components and Technology Conference 48p.1472 - 14781998-

Micro-Ball Bump Technology for Flip Chip and TAB Interconnections

K.Tatsumi, K.Shimokawa, E.Hashino,Y.Ohzeki, T.Nakamori and M.Tanaka

Proceedings of AESF SUR/FIN 98 Annual Internat. Technical Conf. p.123 - 1331998-

フリップチップ接続用マイクロボールバンプ

下川健二,橋野英児,大関義雄,巽宏平

電子情報通信学会信学技報 12p.71 - 781998-

Lattice location of B atoms in an intermetallic compound Ni0.75Al0.15Ti0.10

Koki Tanaka, Eiichi Yagi, Naoya Masahashi, Yoji Mizuhara, Kohei Tatsumi, Tomoo Takahari

RIKEN Review 16p.5 - 61997-

狭ピッチワイヤボンディング技術

巽宏平、宇野智裕、尾上浩三、北村修

新日鉄技報 363p.32 - 361997-

半導体実装におけるAu/Al接合信頼性に及ぼすAl表面自然酸化膜の影響

柘植敦子、水野薫、宇野智裕、巽宏平

新日鉄技報 363p.77 - 821997-

Development of Ultra-Fine Pitch Ball Bonding Technology

Kohei Tatsumi, Tomohiro Uno, Osamu Kitamura, Yasuhide Ohno, Takashi Katsumata, Masayuki Furusawa

Proc. of IEEE/CPMT International Electronics Manufacturing Technology Symposium p.295 - 2981995-

Au/Al2O3/Al薄膜における金の拡散および金属間化合物生成の挙動

柘植敦子、水野薫、宇野智裕、巽宏平

日本金属学会誌 59(11) p.1095 - 11021995-

EFFECT OF ALUMINUM OXIDE FILM ON DIFFUSION AND INTERMETALLIC

Atsuko Kuwabara, Tomohiro Uno, Kaoru Mizuno, Kohei Tatsumi and Yasuhide Ohno

Trans.Mat.Res.Soc.Jpn. 16Bp.1241 - 12441994-

Transferred Ball Bump Technology for Tape Carrier Packages

K.Tatsumi, T.Ando, Y.Ohno, M.Konda, Y.Kawakami, N.Ohikata, T.Maruyama

Proceedings of the 27th International Symposium on Microelectronics 27p.54 - 591994-

Void Formation and Reliability in Gold-Aluminum Bonding

T.Uno, K.Tatsumi,and Y.Ohno

Proceedings of the Joint ASME/JSME Advances in Electronic Packaging 1-2p.771 - 7771992-

A Comparison of the Metallurgical Behavior of Gold and Copper Wires in Ball Bonding

T.Uno, K.Tatsumi, K.Mizuno, O.Kitamura, Y.Ohno

Material Research Society Symposiumu Proceedings 226p.43 - 481991-

金、銅ワイヤのボールボンディング特性

宇野智裕、巽宏平、水野薫、北村修、大野恭秀

ハイブリッドマイクロエレクトロニクス協会マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集 p.137 - 1401991-

Lattice Location of B atoms in Ni0.75Al0.15Ti0.10

Koki Tanaka, Eiichi Yagi, Naoya Masahashi, Yoji Mizuhara, Kohei Tatsumi, Tomoo Takahari

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B45p.471 - 4751990-

銅双結晶の結晶粒界における再結晶粒形成

宇野智裕、巽宏平、水野薫、北村修、大野恭秀

日本金属学会誌 52(12) p.1169 - 11781988-

Books And Publication

2022年を見据えた研究テーマ発掘の実践ノウハウ集「新規事業における情報収集と研究開発」

巽宏平 (分担執筆)

技術情報協会2012/07-

研究開発リーダーこれから研究開発のリーダになる人に知ってほしいこと

巽宏平 (分担執筆)

技術情報協会2010/11-

研究開発テーマの発掘法「魅力ある研究テーマをいかに発掘するか」

巽宏平(分担執筆)

技術情報協会2009/11-

ISBN：978-4-86104-308-6

新人研究者・技術者を育てる“躾け”の仕方第7節自律した研究者・技術者にどのように育てていくべきなのか

巽宏平(分担執筆)

技術情報協会2008/10-

ISBN：978-4-86104-267-6

最新エレクトロニクス実装大全集上巻一流企業実務者が明かす最先端の材料と技術

巽宏平 (分担執筆)

技術情報協会2007/06-

最新エレクトロニクス大全集下巻実装技術編

巽宏平、石川信二、橋野英児、田中将元、佐々木勉、内山朋之、山本幸弘、河野太郎、宮内雅弘、金子高之

技術情報協会2007/06-

材料の振動減衰能データブック

巽宏平(分担執筆)

朝倉書店2007/11-

ISBN：978-4-254-20131-4

CSP/MCM実装テクノロジー

巽宏平(分担執筆)

サイエンスフォーラム1999/06-

ISBN：4-916164-27-X

Patent

Reference Number：1283

超音波ワイヤボンディング装置および超音波ワイヤボンディング方法（日本）

巽　宏平

2012- 34715、2013-171964、5804644

Reference Number：2046

耐熱評価用ＴＥＧ（日本）

巽　宏平

2018-088878、2019-195029

Reference Number：2085

半導体素子接合構造、半導体素子接合構造の生成方法及び導電性接合剤（日本, PCT, アメリカ）

巽　宏平, 田中　康紀

2018-163838、2020- 35983

Reference Number：253-JP

電子部品の接合材、接合用組成物、接合方法、及び電子部品（日本）

巽　宏平

2013-520582、6061427

Reference Number：279-JP

パワー半導体装置及びその製造方法並びにボンディングワイヤ（日本）

巽　宏平

2014-502176、5728126

Reference Number：289-JP

スラッジ回収方法及び粉粒体の製造方法（日本）

巽　宏平

2014-533146、6251870

Reference Number：410-JP

パワー半導体モジュール装置及びパワー半導体モジュール製造方法（日本）

巽　宏平

2019-518894

Reference Number：427-JPDIV

電極接続方法及び電極接続構造（日本）

巽　宏平

2019-055343、2019-106550、6667765

On-campus Research System

Special Research Project

ナノNi粒子とA1接合機構の解明と応力緩和構造の研究

2013

Research Results Outline：パワーデバイスにおけるダイボンディング部「素子裏面電極‐基板電極」あるいは、表面電極とCuリードの接合を想定したナノNi粒子のAlへの直接接合についてパワーデバイスにおけるダイボンディング部「素子裏面電極‐基板電極」あるいは、表面電極とCuリードの接合を想定したナノNi粒子のAlへの直接接合について、ナノNiペースト、ナノNi溶液を用いた接合評価をおこなった。Al蒸着Siチップ同士の接合実験で加...パワーデバイスにおけるダイボンディング部「素子裏面電極‐基板電極」あるいは、表面電極とCuリードの接合を想定したナノNi粒子のAlへの直接接合について、ナノNiペースト、ナノNi溶液を用いた接合評価をおこなった。Al蒸着Siチップ同士の接合実験で加熱・加圧を行うことにより十分な初期強度ならびに高温保管での強度が確保できることが分かった。さらにAl表面へのナノNi溶液の塗布方法として静電噴霧法は選択的に電極への塗布が可能であり、一定の強度が得られていることから、ナノ粒子の塗布方法として有効であると考えられる。高融点材料で耐食性も期待できるNiを用いた接合が、低温300℃程度で可能であることが分かった。かつ接合後も300℃以上の高耐熱性を有していることが判明した。界面のSTEMによる観察からは、低温側では酸化物を介した接合が開始し、高温側ではAl／Niの金属結合が進行していることが確認された。パワーデバイス実装への適応において、銅基板とSiまたはSiCチップとの熱膨張差から生じる応力の緩和については、Niナノ粒子層に応力緩和層を用いることで十分なな接合強度が維持できることがわかった。さらに最適な応力緩和層の配置と物性の検討を有限要素法によるシミュレーションも併用して検討する予定である。　またSiCダイオードチップを使用して、ダイボンディング部の「素子裏面電極―基板電極」の接合をナノNi粒子により行い、高温環境及び高温保持試験後において回路として正常に動作することを確認した。以上の結果から、ナノNi粒子は塗布方法のさらなる検討が必要ではあるが、ダイボンディング部の高耐熱実装技術として実用的かつ有効な接合技術であると考えられる。なお、粒子サイズによる接合強度の比較で、接合温度300℃では、粒子サイズの大きい方が接合強度が高くなる結果に対しては、小粒径の粒子では、表面の酸化膜量が相対的に多くなることが原因しているものと考えられた。このことから、表面活性を高めた小径のものと、酸化膜量を相対的に提言した大径の粒子複合化による最適なナノ接合材料の検討が必要と考えられる。

省エネルギーSiCデバイス高温実装用Agインタコネクション技術研究

2013

Research Results Outline：SiCチップ電極とワイヤボンディング接続信頼性の評価と支配要因解明：　予備実験より、Al電極へのAgワイヤの接合は、Al/Ag化合物の形成にともない、SiCチップ電極とワイヤボンディング接続信頼性の評価と支配要因解明：　予備実験より、Al電極へのAgワイヤの接合は、Al/Ag化合物の形成にともない、ﾎﾞｲﾄﾞが発生し劣化すると考えられていた。しかしその機構は必ずしも明らかにされていなかった。その...SiCチップ電極とワイヤボンディング接続信頼性の評価と支配要因解明：　予備実験より、Al電極へのAgワイヤの接合は、Al/Ag化合物の形成にともない、ﾎﾞｲﾄﾞが発生し劣化すると考えられていた。しかしその機構は必ずしも明らかにされていなかった。そのため、初期のAlの電極厚さ、加熱温度、加熱雰囲気、初期ボンディング強度（初期接合状態）を変化させ、Al/Ag接合の拡散挙動と接合強度変化を調査した。その結果初期強度が高く、Alの電極厚さが４μmのものでは、３００℃、１００ｈの加熱条件でも強度劣化は見られなかった。　一方、初期強度が比較的低く、Alの厚さが１μmのものでは、同様の加熱条件で、強度は顕著に劣化した。従来Al/Agの金属間化合物の成長にともない、ﾎﾞｲﾄﾞ形成が進行し劣化すると考えられていたが、ボイド形成は、金属間化合物の形成形態により、ﾎﾞｲﾄﾞ形成の核の生成の有無により異なることが示唆される結果がえられた。　また加熱雰囲気が大気、真空ではその違いは顕著ではなく、従来報告されているAl/Ag接合対の劣化は、主として、樹脂封止中で認められており、化合物の腐食反応と密接に関連しているものと考えられた。電極材料の検討では、Ni/AuへのAg接合について検討したが、いずれの条件でも劣化は見られず、安定した接合部の信頼性が確保できるものと考えられた。　またAgワイヤの合金化（Au、Pd）は、大気、真空雰囲気では、接合部の信頼性にかかわる改善は見られないことから、樹脂成分による耐腐食に効果があるものと推定される。なお電気抵抗は合金化により４倍程度となり、今後の実用化としては、優位性が顕著ではなかった。またワイヤ表面の耐腐食コーティングは、有効であり、長時間大気中での放置においても、接合性の劣化は見られなかった。電気抵抗の上昇は１割以下であり、またコスト的な課題も大きくない。今後は、LSIおよびSiCパワーデバイスを想定し、Ni電極層を主とし、厚みならびにワイヤ材料のさらなる高温長時間の拡散挙動への影響を調査する。また太線Agワイヤの超音波接合による塑性変形を考慮した拡散対での界面拡散挙動を評価し実用可能性を検証する。さらに拡散シミュレーションとの比較から、SiCチップ電極とAgワイヤの最適構造の提案を行う。

高信頼Agインターコネクション技術の研究

2014

Research Results Outline：半導体の導電接続は、金、銅、半田などが多用されてきたが、銀はマイグレーションなどが懸念され、チップ電極の裏面、リードフレームのリードメッキなどの使用に半導体の導電接続は、金、銅、半田などが多用されてきたが、銀はマイグレーションなどが懸念され、チップ電極の裏面、リードフレームのリードメッキなどの使用に限定されてきた。　近年、ＳｉＣなどの新規パワー半導体の開発が進展し、これらの特徴を最大限に引き出す...半導体の導電接続は、金、銅、半田などが多用されてきたが、銀はマイグレーションなどが懸念され、チップ電極の裏面、リードフレームのリードメッキなどの使用に限定されてきた。　近年、ＳｉＣなどの新規パワー半導体の開発が進展し、これらの特徴を最大限に引き出すために、高温で、高電流密度の使用が期待されてきた。しかし従来の、アルミニウムワイヤ、半田などの材料による接続は、高温での使用では、組織変化や溶融による不良が懸念され、高融点材料による接続が検討されてきた。ここでは、Ａｌワイヤに代わる銅、銀ワイヤの検討をおこない、特に比較的加工硬化の少ない銀ワイヤが、接合性、接続時にチップへのダメージなどの点から優れていることが明らかにした。またＡＬ電極との接合信頼性については、高温で金属間化合物が形成されているが、比較的Ａｌ厚みの厚い場合（４μｍ）には一定の、長期信頼性が確保できること、さらには、Ｎｉ／Ａｕ電極では、十分な高温信頼性が確保できることをあきらかにしてきた。

ナノNi粒子による高温実装用インターコネクション技術研究

2014

Research Results Outline：近年、自動車やエレクトロニクス分野において材料接合のニーズは多様化しており、新たに接合技術が求められている。特に車載用のエレクトロニクス部品は高温耐熱近年、自動車やエレクトロニクス分野において材料接合のニーズは多様化しており、新たに接合技術が求められている。特に車載用のエレクトロニクス部品は高温耐熱化が求められており、またEVやHEV用のパワーモジュールに期待されているSiCデバイスの実装には...近年、自動車やエレクトロニクス分野において材料接合のニーズは多様化しており、新たに接合技術が求められている。特に車載用のエレクトロニクス部品は高温耐熱化が求められており、またEVやHEV用のパワーモジュールに期待されているSiCデバイスの実装には、はんだ接合に代わる高耐熱性を有する新たな接合技術の開発が求められている。ここでは300℃以上の長期高温耐熱性を有し、接合温度が400℃程度以下の接合技術をターゲットとした接合方法として、金属ナノ材料の適応可能性の検討を目的とした。現在までに、鉛フリー化に伴った高温はんだ代替の接合材料としてAgナノ粒子、Cuナノ粒子による接合が検討され、ナノペーストなどによる接合性の研究がされているが、高温環境での酸化等の問題も指摘されている。新たな接合材料として、銀よりも融点が高く、耐食性に優れているNiに着目し以下の結果が明らかとなった。1. 高融点材料で耐食性も期待できるNiを用いた接合が、低温300℃程度で可能であることが分かった。かつ接　合後も300℃以上の高耐熱性を有していることが判明した。2. パワーデバイスにおけるダイボンディング部「素子裏面電極‐基板電極」あるいは、表面電極とCuリードの接合を　想定したナノNi粒子のAlへの直接接合について、Al蒸着Siチップ同士の接合実験で加熱・加圧を行うことにより十分な初期強度ならびに　高温保管での強度が確保できることが分かった。3. 実験熱膨張差による応力緩和に金属の中間層を設けた新たな接合構造は効果的である結果となった。今後は応力緩和層の厚みなどの最適化、熱サイクル試験による急激な温度変化による接合信頼性の検証を行う予定ではあるが、熱膨張差による応力問題の解決策として有効であると言える。そしてこの応力緩和層を設けた新たな接合構造は銀ナノ粒子による接合にも効果的であると考えられる。4. SiCダイオードチップを用いた高温環境でのデバイス動作テストを行った結果、加熱による接合部の劣化はなく、300℃程度の高温動作が可能であることが分かった。

高耐熱鉄系合金の低温接合技術の研究

2017

Research Results Outline：鉄系金属の接合は溶接、ろうづけ、超音波接合などの方法が実用化されている。溶接、ろうづけは広く用いられているが、被接合部が高温にさらされるため、材質の劣鉄系金属の接合は溶接、ろうづけ、超音波接合などの方法が実用化されている。溶接、ろうづけは広く用いられているが、被接合部が高温にさらされるため、材質の劣化が免れない。特に高強度材は溶接熱影響部の脆化、強度低下などが問題となる。超音波接合の場合には、被...鉄系金属の接合は溶接、ろうづけ、超音波接合などの方法が実用化されている。溶接、ろうづけは広く用いられているが、被接合部が高温にさらされるため、材質の劣化が免れない。特に高強度材は溶接熱影響部の脆化、強度低下などが問題となる。超音波接合の場合には、被接合体の形状、サイズが限定される。ここでは、耐熱性、耐食性にすぐれたNiに着目し、ナノNi粒子による接合の可能性を検討した。これらは４００℃以下で、ナノ粒子は焼結を開始し、鉄系材料との接合も可能であることを見出した。接合部界面の微細組織の解析から、Niナノ粒子は、酸化膜の存在下でも、接合が可能であり、その後の加熱において、異種金属の拡散、合金化が生じることが明らかとなった。

ナノNi粒子による応力緩和型高温実装用インタコネクション技術研究

2015Collaborator：田中康紀, 飯塚智徳

Research Results Outline：インバータに使用されるパワーモジュールは、省エネルギー化、高耐熱化を目的として、SiC半導体を利用する検討がなされているが、未解決の課題も多い。その一インバータに使用されるパワーモジュールは、省エネルギー化、高耐熱化を目的として、SiC半導体を利用する検討がなされているが、未解決の課題も多い。その一つが高耐熱実装技術である。従来の半田材料や、Alワイヤに代わる、高融点材料による接続技術開発が必要...インバータに使用されるパワーモジュールは、省エネルギー化、高耐熱化を目的として、SiC半導体を利用する検討がなされているが、未解決の課題も多い。その一つが高耐熱実装技術である。従来の半田材料や、Alワイヤに代わる、高融点材料による接続技術開発が必要である。本研究では、耐酸化性に優れたNiナノ粒子を用い、熱応力による応力の緩和を目的としてAlフィルムを挿入した応力緩和型の接続構造を検討した。AlとNIナノ粒子との接合部の信頼性、応力緩和効果について検討した結果、Alフィルムの効果が、実験と有限要素法による（Mark　Menta使用）シミレーションの双方から確認できた。

省エネルギーＳｉＣデバイス高温実装技術研究

2011

Research Results Outline：研究成果概要：省エネルギーＳｉＣデバイス高温実装技術研究①（高温実装用）SiC(Si)チップ電極と基板のワイヤボンディング接続技術確立：太線ワイヤボン研究成果概要：省エネルギーＳｉＣデバイス高温実装技術研究①（高温実装用）SiC(Si)チップ電極と基板のワイヤボンディング接続技術確立：太線ワイヤボンディングの検討をAlに加えて、Cuワイヤを用いて接合実験をおこなった。Cuワイヤの場合は、チップへ...研究成果概要：省エネルギーＳｉＣデバイス高温実装技術研究①（高温実装用）SiC(Si)チップ電極と基板のワイヤボンディング接続技術確立：太線ワイヤボンディングの検討をAlに加えて、Cuワイヤを用いて接合実験をおこなった。Cuワイヤの場合は、チップへのダメージはSiチップでは、顕著にあらわれ、接合マージンが狭くなるが、ボンディングステージを加熱することで、大幅な改善がみられることがわかった。酸化防止をおこないながら、さらに高温で接合することが今後の検討課題である。②（高温実装用）ＳｉＣ（Si）チップ電極と基板とのフリップチップ接続（直接接合）技術確立：高温実装用フリップチップ化の基礎検討として、ナノ金属による接合、マイクロメッキによる接続、静電ジェット噴霧による接続（接合）について、調査をおこなった。ﾅﾉ金属による接合については、ﾎﾞｲﾄﾞ、空隙の対応のための複合化を中心に検討した。耐熱性は劣化するが、従来の導電樹脂等と比較して各段の耐熱性向上の確認ができた。マイクロメッキによる接続については、Niメッキによる導電接続の基礎検討をおこない、良好な接続と強度が確保できることが判明した。デバイス構造を想定した試験による応力に対する信頼性など、今後の検討課題となるが、実用の可能性が十分あるものと推定された。最適接続構造と合わせて検討が必要である。静電ジェット噴霧接続については、あらたな装置導入により、ﾅﾉ溶液の塗布実験を開始した。良好で比較的均一な塗布が可能であることが判明した。ﾅﾉ粒子の接合、凝集化が課題となるが、層状塗布中の加熱などあらたな緻密化の検討が必要であることが分かった。③信頼性実証ナノ金属の適用に係る信頼性課題を中心に検討した。ナノ金属は低温で接合が可能で、比較的高融点の金属を用いることで、高温の接続信頼性に優位性をもつと考えられる。しかし粒子の接合、凝集時に発生する応力やﾎﾞｲﾄﾞが課題となることから、加熱接合の粒子の挙動について調査した。粒子間の接合(表面近傍拡散)は十分に行われるものの、物質（接合粒子）の移動が十分ではなく、ボイド、クラックの発生原因となって、信頼性低下の原因となる。塗布方法の検討あるいは、材料複合化により、より実用的な使用方法についての継続的な検討が必要である。

Lecture Course

Course Title	School	Year	Term
Energy Engineering	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	fall semester
Laboratory Works on Production Systems	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	fall semester
Advanced Materials Research (Spring)	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	spring semester
Advanced Materials Research (Fall)	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	fall semester
Advanced Materials Research (Master's Thesis)	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	full year
Advanced Materials	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	fall semester
Semiconductor Interconnection Materials and Technologies	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	spring semester
Advanced Materials A	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	fall semester
Advanced Materials D	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	fall semester
Advanced Materials C	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	spring semester
Advanced Materials B	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	spring semester
Advanced Materials Research (Spring)	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	spring semester
Advanced Materials Research (Fall)	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	fall semester
Advanced Materials Research (Doctor's Thesis)	Graduate School of Information, Production and Systems	2020	full year

Education Content And Method Device

Advanced Materials

1994/04-1996/03

TATSUMI, Kohei

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Lecture Course

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