2001 Fiscal Year Annual Research Report
接着・接合界面強度の一般化クライテリオンに関する研究
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12450045
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岸本 喜久雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30111652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大宮 正毅 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30302938)
井上 裕嗣 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (90193606)
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| Keywords | 界面 / 強度評価 / クライテリオン / 結合力モデル |
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| Research Abstract |
本年度は,界面強度の破壊クライテリオンの一般化を図るために,界面結合力モデルを用いた弾塑性接合体の解析,はく離試験による界面強度測定法の検討,はんだ接合部における熱時効による界面組成の変化と界面強度への影響について検討した.その結果,以下の成果が得られた.
1.弾塑性体を仮定した材料を接合したモデルを考え,接合界面に界面結合力モデルを組込み,有限要素法による界面破壊の計算機シミュレーションを行った.そして,小規模降伏条件下でも界面き裂の応力拡大係数を用いた破壊基準を用いることにより界面強度評価が可能であることが示された.また,界面き裂の応力拡大係数に含まれる代表長さは,き裂先端部の破壊進行領域の長さに相当することが示された.
2.薄膜界面の強度評価法として,従来よりはく離試験が広く用いられてきた.従来の方法では,はく離角がある固定した角度に対する試験のみであったが,本研究で開発したはく離試験法(マルチピール試験法)では,種々の角度にはく離角を変化させることができ,さらにはく離部を連続的に観察できるという利点がある.この方法を用いて,Si基板上に積層した薄膜のはく離試験を行い,はく離強度の定量的言価方法について検討した.その結果,はく離強度ははく離部先端のはく離角すなわち荷重モード状態に依存して変化することが示された.
3.電子デバイスなどのはんだ接合部について,接合界面強度に及ぼす熱時効の影響について検討した.はんだと電極金属との接合界面では,拡散反応により金属間化合物が形成される.本研究では,はんだ接合部を熱時効させた後引張試験を行い,金属間化合物の形成と引張強度との関係について明らかにした.その結果,時効時間初期の段階で引張強度は急激に低下するが,その後,金属間化合物層の厚さが十分に厚くなると引張強度はほぼ一定値となることがわかった.
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[Publications] M.Omiya: "Finite Element Analysis on Fracture Behavior of the Interface Cack with plastic Peformation"Material Science Research International, Special Technical Publication. 1. 238-243 (2001)
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[Publications] 大宮正毅: "界面破壊基準の結合力モデルによる検討"第45回日本学術会議材料研究連合講演会講演論文集. 231-232 (2001)
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[Publications] 篠原良和: "マルチステージピール試験によるコーティング薄膜のはく離強度評価"日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. 01-16. 417-418 (2001)
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[Publications] 大宮正毅: "鉛つり-はんだ接合部の界面強度に及ぼす熱時効の影響"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集(I). 01-01. 281-282 (2001)
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[Publications] M.Omiya: "Effect of Intermetallic Compound Layer Development on Interfancial strength of Solder Joint"Proceedings of IPACK'01, July8-13, 2001, Kauai, Hawaii, USA. (in CD-ROM). IPACK2001-15556 (2001)
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[Publications] K.Kishimoto: "Fracture mechanics of bonding interface -A cohesive zone model-"Proceedings of E-MRS2001, Spring Meeting Symposium, Strasbourg, June5-8, 2001. (2001)
