2022 Fiscal Year Annual Research Report
Highly reliable sinter bonding based on guidelines for strengthening dissimilar joint by using interfacial fracture control
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22H01832
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松田 朋己 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30756333)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 異相界面 / 焼結 / 接合制御 / 破壊制御 / マイクロ力学試験 / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，セラミックスとの銀焼結接合部におけるナノ・マイクロスケール界面破壊制御による接合部強化指針を構築し，この指針に基づいて高信頼接合法を確立することを最終目標としている．今年度は①電子顕微鏡内接合部創製法の構築ならびに②マイクロスケールでの接合部特性取得・破壊過程の理解を実施した．①では，走査電子顕微鏡内で温度および応力印加を利用した接合部創製法の構築を進め，圧力・温度制御のもとで組織改変検討を行うための試料作製方法の検討を進めるとともに，当該試料を用いた接合部創製を行った．昇温・圧力印加状態において，銀焼結部における酸素含有銀組織の分解・焼結挙動やナノ粒子析出挙動などの局所的な組織変化を観察することができた．②では，異相焼結接合部に対する走査電子顕微鏡内での接合部特性・破壊評価法を確立した．本手法を用いてシリコンならびに表面をアルミナで覆われたアルミニウムを被接合材料として，高温放置試験後の特性を評価した結果，各継手の局所力学特性を取得するとともに，焼結層と界面での破壊進展経路の変化が認められた．並行して検討を進めたマイクロ力学試験/X線CT融合アプローチを用いることで，三次元組織変化と対応付けた力学特性を取得することに成功し，高温放置試験環境において導体/銀焼結直接接合部はその接合部の初期組成に応じて，銀ならびに酸素含有銀組織の物質輸送が生じ，上述の破壊挙動が変化することが明らかとなった．以上の成果については，現在学術論文投稿準備中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、以下4つの研究項目に取り組むことを予定している；①接合部創製法構築と接合過程の理解，②接合部特性取得と破壊過程の理解、③界面破壊制御による強化指針の構築，④高信頼接合法の確立．当該年度は①接合部創製法の構築および②マイクロスケールでの接合部特性取得・破壊過程の理解の遂行を当初実施計画項目として研究を進めたところ，①では昇温・圧力印加状態での組織改変手法を構築・確認し，②では異なる被接合材料種を対象として，局所力学特性の取得ならびに継手への外場付与後における破壊挙動変化を捉えるなど，良好な結果を得ており，上記の成果を既に複数の論文として投稿している．上記に基づいて当初2023年度に実施する「界面破壊制御による強化指針の構築」のベースとなるモデルの構築を進めるとともに，新接合プロセスの提案なども進められている．
以上のことから本研究課題の進捗状況としておおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は，①では透過電子顕微鏡内での試験体への外場印加を通じて，粒界・格子欠陥に着目した焼結部ナノ構造変化挙動を捉える．加えて，2022年度に構築した接合部創製法を用いて電顕内での接合部創製を進め，②において創製した接合部の特性取得・破壊過程の理解を進める．さらに，年度後半では，新接合プロセス構築のため①と②で得られた組織変化に対応した局所特性・破壊挙動に基づいて③界面破壊制御による接合部強化指針の構築を進める．
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