2022 Fiscal Year Research-status Report
金属塩の生成・分解挙動の可視化とマルチマテリアル造形技術への応用
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20K04592
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
小山 真司 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (70414109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荘司 郁夫 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (00323329)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 固相接合 / 金属塩生成接合法 / 環境調和 / アルミニウム合金 / ガラス繊維強化PA66 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、電子デバイス製造プロセスの中でも接合に関するもので、次に示す３つの課題を解決するために検討を進めてきた。（１）従来のはんだ・ろうを用いた溶融接合と異なり、部分溶融あるいは固相接合を達成することにより、電子実装の高密度化と微細接合を実現し、接合部の反応層の成長を電子風などにより制御することで、接続信頼性向上を目指す。（２）接合表面酸化皮膜を金属塩の生成・分解反応を用いることで、フラックスレス・無洗浄を実現し、同種・異種の金属あるいは樹脂との直接接合を目指す。（３）接合表面あるいは接合界面における物理化学的現象の解明と、金属塩被膜の熱分解挙動の可視化による標準接合技術化を目指す。
これら３つの課題について、酸化皮膜を金属塩に置換・除去し、接合中の加熱により金属面を露出させる金属塩生成接合法を種々の接合部に適用し、その効果を検証した。
A6061アルミニウム合金どうしの真空固相接合において、接合表面改質に食品添加物としても使用される炭酸ナトリウム水溶液を用いることで、より低温から引張せん断強度が向上し、未処理の場合と比較して約2倍の強度が得られた。続いてギ酸を用いた金属塩被膜処理を施すことで、未処理の場合に比べて約3.5倍の強度が得られた。さらに、ギ酸塩被膜処理に用いるギ酸濃度を低下させても、処理効果が変化していないことから、環境調和型の接合表面前処理であることが明らかとなった。
A5052アルミニウム合金とガラス繊維強化PA66の熱圧着による引張せん断強度向上に及ぼすギ酸による改質効果を調査した結果、PA66側をギ酸に浸漬することで、わずかに強度が向上することがわかった。これは、主として接合表面のPA66がギ酸中に溶出し、ガラス繊維が接合表面に露出することで、A5052アルミニウム合金表面の凹凸とのアンカー効果が向上し、化学結合力も増加したためであると示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では当初、金属塩被膜の生成・分解挙動の可視化の検討を予定していた。しかしながら、FT-IRによる表面化学分析による熱分解挙動の解明に加えて、TG-DTAを用いた熱重量変化に関する調査も完了したため、ガラス繊維強化PA66への処理効果など、最終年度の課題である市場ニーズに対する表面改質法の適合化にも着手している。
よって、当初の計画以上に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
既に検討を開始しているガラス繊維強化PA66と各種機械材料の接合に関する研究を実施し、接合条件の緩和に向けた接合部形成技術の開発を推進する。また、継続して検討中の電気アシスト接合法援用による金属塩生成接合法についても引き続き検討課題とする。
一方で、より高高度な技術を結集させた半導体において、金属とセラミックスの精密接合も必要とされていることから、今後も継続して市場ニーズに合致した試験研究を実施する。
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