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金属積層薄膜化に伴う疲労・電気的特性変化とその幾何学的構造支配因子

研究課題

研究課題/領域番号 16360056
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関岡山大学

研究代表者

鳥居 太始之  岡山大学, 大学院自然科学研究科, 教授 (80033249)

研究分担者 清水 憲一  岡山大学, 大学院自然科学研究科, 助手 (50294434)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
2006年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2004年度: 9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
キーワード膜積層材料 / 銅膜材料 / 疲労損傷 / 疲労き裂 / 電気抵抗 / 超音波 / エポキシ樹脂接着 / 膜厚さ / 疲労 / 超音波探傷 / 接着界面 / 界面はくり / エポキシ樹脂
研究概要

(1)超音波の音圧反射率計測と疲労損傷評価
音圧反射率の変化が材料表面の弾性的性質と関連することを市販の9種の材料を用いて明らかにし,超音波探傷映像装置め新たな使用法を開発した.その音圧反射率の疲労過程の変化において,積層膜拡散接合では減少するのに対して,エポキシ接合膜材ではほとんど変化しない結果を得た.また,疲労損傷形態は拡散接合膜材ではすべり損傷が,一方エポキシ接合膜では局所の盛り上がり損傷が支配的であり,積層薄膜の疲労過程の樹脂層の有無という幾何学的構造因子が影響していることを,100μmと50μmの銅膜を用いて実験的に明らかにした.これらの結果は,積層基材から接合膜材への変位伝達における絶縁樹脂接着層の影響を理論的に考察する必要性を示し,重要な成果であった.
(2)膜材・積層薄膜材の疲労損傷形態と電気抵抗変化の相関
膜厚さ100μm〜30μmの銅膜を樹脂接着した積層膜材の疲労損傷形態は,膜厚さにかかわらず盛り上がり部において生じ,至る前にき裂(複数き裂)が観察された.そのき裂は膜厚さが大きいほど観察されやすいこと,またこのような疲労損傷が生じると電気抵抗は増加し,疲労の初期ではき裂が集合する領域で特に著しいこと,および膜厚さが小さいほどその電気抵抗増加の絶対値は大きいが,初期電気抵抗値との比率をパラメータとして用いれば膜厚さに依存しない結果として整理できることがわかった.
また樹脂接着をしていない膜厚100μmの純銅膜材単体についても疲労に伴う電気抵抗の変化を調べた.その結果,切欠き円孔から疲労損傷(すべり線)が発生し疲労き裂に成長するまでの疲労の初期段階において,銅膜材の電気抵抗は一旦大きく減少した後に増加し,繰返し負荷前の電気抵抗よりも若干低い一定値を示した.繰返し負荷は与えずに電気抵抗変化のみを同時に測定した対照実験では上述のような電気抵抗の変動は観察されなかったことから,電気抵抗を計測することで,銅膜材単体の疲労初期段階における定量的な損傷評価の可能性が示された.
(3)樹脂積層銅膜材の疲労き裂進展と電気抵抗変化の相関
膜厚さ100.μm〜30μmの積層銅膜材の疲労き裂成長に伴って電気抵抗は増加した.この増加は薄い膜材で著しいが,初期の微小き裂の抵抗値との比率をパラメータとして用いれば,膜厚さに依存しない結果であった.なお,銅膜上のき裂は圧縮負荷においても電気抵抗は低下することなく,き裂は開口状態でありスリットとしての理論値とよく一致することを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2007 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (24件)

  • [雑誌論文] 電気抵抗測定による銅膜材の疲労損傷評価2007

    • 著者名/発表者名
      清水憲一, 鳥居太始之
    • 雑誌名

      日本機械学会中国四国支部第45期総会・講演会講演論文集 No. 075-1

      ページ: 87-88

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 電気抵抗測定による銅膜材の疲労損傷評価2007

    • 著者名/発表者名
      清水憲一, 鳥居太始之
    • 雑誌名

      日本機械学会中国四国支部第45期総会・講演会講演論文集 No.075-1

      ページ: 87-88

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 銅膜材の疲労き裂伝ぱ形態と結晶方位変化の相関2006

    • 著者名/発表者名
      清水憲一, 鳥居太始之, 石田浩規
    • 雑誌名

      第119回破壊力学部門委員会・第34回マイクロマテリアル部門委員会合同公開部門委員会研究討論会 54巻・3号

      ページ: 30-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 積層銅膜材の薄膜化に伴う疲労損傷形態の特徴とその支配要因(膜材の変位場と樹脂接着層に注目して)2006

    • 著者名/発表者名
      鳥居太始之, 松葉 朗, 清水憲一, 馬 東輝
    • 雑誌名

      日本材料学会第3回マイクロマテリアルシシポジウム講演論文集

      ページ: 92-97

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 樹脂接着銅膜材の疲労き裂伝ぱ速度と電気抵抗変化の相関2006

    • 著者名/発表者名
      馬 東輝, 鳥居太始之, 松葉 朗, 清水憲一
    • 雑誌名

      日本機械学会中国四国支部・九州支部合同企画 鳥取講演会講演論文集 No. 065-2

      ページ: 57-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波による音圧反射率計測法と表面接着銅膜上の応力繰返しに伴う音圧反射率変化2006

    • 著者名/発表者名
      岡 智之, 鳥居太始之, 松葉 朗, 清水憲一
    • 雑誌名

      日本機械学会中国四国支部・九州支部合同企画 鳥取講演会講演論文集 No. 065-2

      ページ: 67-68

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Relationship between Fatigue Crack Propagation Morphology and Crystal Rotation in Copper Films2006

    • 著者名/発表者名
      Shimizu K., Torii T., Ishida K.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Joint Open Meetings held by Committees on Fracture Mechanics and Micromaterials Vol.24, No.3

      ページ: 30-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fatigue Damage Behavior and Its Controlling Factor Accompanied with Reducing Thickness of Laminated Copper Films2006

    • 著者名/発表者名
      Torii T., Matsuba A., Shimizu K., Ma D.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 3^<rd> Symposium on Micromaterials

      ページ: 92-97

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The Relationship between Fatigue Crack Propagation and Electrical Resistance Change in Resin-Bonded Copper Film2006

    • 著者名/発表者名
      Ma D., Torii T., Matsuba A., Shimizu K.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Tottori District Joint Conference organized by the Chugoku-Shikoku Branch and Kyusyu Branch of The Japan Society of Mechanical Engineers No.065・2

      ページ: 57-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Method of Acoustic Reflectivity Measurement using Ultrasonic Waves and Its Change due to Stress Cycles in Surface Bonded Copper Film2006

    • 著者名/発表者名
      Oka T., Torii T., Matsuba A., Shimizu, K.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Tottori District Joint Conference organized by the Chugoku-Shikoku Branch and Kyusyu Branch of The Japan Society of Mechanical Engineers No.065・2

      ページ: 67-68

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fatigue Damage Evaluation using Electric Resistance Measurement in Copper Film2006

    • 著者名/発表者名
      Shimizu K., Torii T.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 45^<th> Annual Meeting and Conference of the Chugoku-Shikoku Branch of The Japan Society of Mechanical Engineers No.075・1

      ページ: 87-88

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 積層銅膜材の薄膜化に伴う疲労損傷形態の特徴とその支配要因(膜材の変位場と樹脂接着層に注目して)2006

    • 著者名/発表者名
      鳥居太始之, 松葉 朗, 清水憲一, 馬東輝
    • 雑誌名

      日本材料学会第3回マイクロマテリアルシンポジウム講演論文集

      ページ: 92-97

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 樹脂接着銅膜材の疲労き裂伝ぱ速度と電気抵抗変化の相関2006

    • 著者名/発表者名
      馬 東輝, 鳥居太始之, 松葉 朗, 清水憲一
    • 雑誌名

      鳥取講演会講演論文集(日本機械学会中国四国支部・吸収支部合同企画) No.065-2

      ページ: 57-58

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 超音波による音圧反射率計測法と表面接着銅膜上の応力繰返しに伴う音圧反射率変化2006

    • 著者名/発表者名
      岡 智之, 鳥居太始之, 松葉 朗, 清水憲一
    • 雑誌名

      鳥取講演会講演論文集(日本機械学会中国四国支部・吸収支部合同企画) No.065-2

      ページ: 67-68

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of Interlayer Resin Bonding on Fatigue Crack Initiation/Propagation in Laminate Materials with a Surface Layer of Copper Film2005

    • 著者名/発表者名
      Akira Matuba, Tashiyuki Torii, DongHui Ma
    • 雑誌名

      2005 ASME/Pacific Rim Technical Conference and Exhibition on Integration and Packasing of MEMS, NEMS, and Electronic Systems

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 銅膜材の疲労き裂伝ぱに伴う結晶方位の変化2005

    • 著者名/発表者名
      清水憲一, 鳥居太始之, 森 俊之
    • 雑誌名

      材料 54巻・9号

      ページ: 903-908

    • NAID

      110006266598

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 金属膜材の疲労に伴う結晶方位変化の定量的評価法2005

    • 著者名/発表者名
      清水憲一, 鳥居太始之, 森 俊之
    • 雑誌名

      材料 54巻・10号

      ページ: 1041-1046

    • NAID

      110006266405

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 銅膜材の疲労に伴う電気抵抗の変化2005

    • 著者名/発表者名
      清水憲一, 鳥居太始之
    • 雑誌名

      日本機械学会2005年度年次大会講演論文集 Vol.1, No05-1

      ページ: 177-178

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 表面銅膜接着剤の疲労特性支配要因について(膜表面残留応力と樹脂接着層厚さの影響)2005

    • 著者名/発表者名
      斧田高幸, 鳥居太始之, 松葉朗, 清水憲一
    • 雑誌名

      日本機械学会2005年度年次大会講演論文集 Vol.1, No05-1

      ページ: 179-180

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 銅膜材の疲労損傷形態に及ぼす樹脂接着層の影響(膜材への変位伝達に注目して)2005

    • 著者名/発表者名
      鳥居太始之, 松葉朗, 清水憲一
    • 雑誌名

      日本機械学会九州支部・中国四国支部合同企画大分地方講演会講演論文集 No.058-2

      ページ: 7-8

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The Effect of Microtexture Evaluated by Electron Backscatter Diffraction Method on Fatigue Crack Propagation Behavior in Rolled Copper Film2005

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Shimizu, Tashiyuki Torii
    • 雑誌名

      Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures Vol.28

      ページ: 221-227

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fatigue Crack Propagation in Surface Film-Bonded Materials Using Pure Copper and Commercial Grade Iron Films2004

    • 著者名/発表者名
      Tashiyuki Torii, Akira Matuba
    • 雑誌名

      JSME International Journal Series A Vol.47,No.3

      ページ: 389-396

    • NAID

      110004820501

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 表面接着銅膜材の疲労き裂発生・伝ぱ形態の観察(膜厚50μmと100μmの場合)2004

    • 著者名/発表者名
      片山喜理, 鳥居太始之, 松葉朗
    • 雑誌名

      日本材料学会第53期学術講演会講演論文集

      ページ: 31-32

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 銅膜積層材料における疲労き裂の形態および伝ぱ挙動(樹脂膜着層および膜厚さの影響に注目して)2004

    • 著者名/発表者名
      松葉朗, 烏居太始之, 片山喜理
    • 雑誌名

      日本材料学会第27回疲労シンポジュウム講演論文集

      ページ: 97-100

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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