研究課題/領域番号 |
22H01832
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研究種目 |
基盤研究(B)
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配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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研究機関 | 大阪大学 |
研究代表者 |
松田 朋己 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30756333)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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キーワード | 異相界面 / 焼結 / 銀 / マイクロ力学 / 破壊制御 / 接合制御 / マイクロ力学試験 / ナノ構造 / 焼結接合 / セラミックス |
研究開始時の研究の概要 |
本研究では,異相銀焼結接合において従来考慮されてこなかった,接合部を構成する「界面部」と「焼結部」それぞれの局所力学特性に着目・活用することによって,界面破壊制御を用いた接合部強化指針を構築する.この局所スケールでの界面破壊制御概念を用いて構築した接合部強化指針に基づく新たな接合材料・プロセス設計を通じて,従来技術を凌駕する高信頼性を有する異相ナノ焼結直接接合法を確立する.
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研究実績の概要 |
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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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
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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今後の研究の推進方策 |
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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