2016 Fiscal Year Annual Research Report
Relative motion control and optimization of ultrasonic bonding
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26420696
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
佐々木 朋裕 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40432067)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超音波接合 / 金属接合 / 固相接合 / 界面接合 / 相対運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，固相接合法の一種である超音波接合法を対象に，接合中に生じる材料の動的挙動と接合界面の微細組織の形成との相関を明らかにすることで，接合メカニズムを解明することを目的とした．本接合法では，超音波振動により接合界面を摩擦させることにより，界面密着や酸化被膜の破壊，排出を経て接合が達成される．そこで本研究では，これらを引き起こすための接合材同士，ならびに接合工具と被接合材に生じる相対運動挙動の詳細な理解を図るとともにその制御の可能性を検討した．平成27年度までの研究では，接合部に超音波振動を印加するための接合工具の表面形状に注目し，接合のその場観察ならびに運動解析から，接合工具と接合材の間に生じる相対運動挙動を明らかにした．これにより接合材の塑性流動を誘発して接合を達成する新たな工具形状を提案した．平成28年度の研究では，同様の工具形状による接合プロセス制御のアプローチを発展させて，塑性流動による接合部形成を目的とした工具形状の最適化を図った．同時に，接合界面の酸化皮膜の存在，および界面での接合部形成が相対運動挙動に及ぼす影響を明確化するため，陽極酸化処理皮膜や潤滑剤を界面に介在させた模擬接合実験を行った．その結果，局所的に形成された接合部への応力集中により，接合界面の塑性流動が促進されることが明らかとなった．以上の研究結果を統合し，接合部の形成に関与する相対運動を効果的に発生させるための接合プロセス因子が明らかにされ，これらを制御する接合法開発の指針を得た．
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