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Dynamic direct observation of surface/interface transition process in ultrasonic welding

Research Project

Project/Area Number 18K04769
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
Research InstitutionIbaraki University

Principal Investigator

Iwamoto Chihiro  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (60311635)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 永野 隆敏  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (70343621)
篠嶋 妥  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (80187137)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords透過型電子顕微鏡 / 超音波接合 / 界面構造 / その場観察 / シミュレーション / 粒子法
Outline of Final Research Achievements

We have developed a new sample holder that can ultrasonically bond two samples in a transmission electron microscope. This sample holder enabled us to observe the microstructure variation in the ultrasonic bonding process at the nanoscale. Using the developed holder, we revealed a new interface formation process with fine grains during ultrasonic bonding. In the bonding process simulation, we applied the phase-field crystal method to joining. It was found that when the relative orientation of the two crystals to be bonded changes, the interface structure and number of vacancies differ significantly.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、今まで実験的に究明することが困難であった超音波接合におけるナノレベルでの接合界面形成機構に対して、現象を動的直視する新たな研究手法を開発することが出来た。さらに開発手法によりナノ結晶による接合機構を見出すことが出来た。今後、この研究手法を進めることで、超音波下の格子欠陥の挙動など様々な基礎現象を明らかに出来ると考えられる。シミュレーションにおいては、原子レベルで長時間の組織変化を追うことが出来るフェーズクリスタル法を初めて接合に応用しその可能性を確認出来たことで、さらなる展開への道筋を切り開いた。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] ウェッジボンディングにおける接合界面形成過程2022

    • Author(s)
      堀内涼太郎、岩本知広、濱田賢佑
    • Journal Title

      Mate2022

      Volume: 2 Pages: 112-113

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] フェーズフィールドクリスタル法による加圧ボンディングプロセスの シミュレーション2022

    • Author(s)
      篠嶋妥、小野澤亮祐、畠山慎悟、岩本知広
    • Journal Title

      Mate2022

      Volume: 2 Pages: 242-243

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超音波接合のその場観察法の開発2022

    • Author(s)
      大谷良美、岩本知広
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第78回学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ウェッジボンディングにおける接合界面形成過程2022

    • Author(s)
      堀内涼太郎、岩本知広、濱田賢佑
    • Organizer
      第28回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] フェーズフィールドクリスタル法による加圧ボンディングプロセスの シミュレーション2022

    • Author(s)
      篠嶋妥、小野澤亮祐、畠山慎悟、岩本知広
    • Organizer
      第28回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波接合過程のその場観察2021

    • Author(s)
      岩本知広、堀内涼太郎、濱田賢佑
    • Organizer
      溶接学会秋季全国大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波接合界面の微細組織2021

    • Author(s)
      岩本知広
    • Organizer
      表面分析研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 超音波接合TEM観察ホルダーの開発2020

    • Author(s)
      岩本知広、濱田賢祐
    • Organizer
      溶接学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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