異種材料の可逆的インターコネクションに関する研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455285
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 須賀 唯知 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40175401)
• 研究分担者: 伊藤 寿浩 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (80262111)
• キーワード: 常温接合 / 分離 / 水素 / 水素吸蔵合金 / 可逆的インターコネクション / 環境 / リサイクル / 界面

研究概要

材料及び部品レベルでのリサイクルを容易に行うために水素を利用して接合体を界面で分離する技術を提案し、実施した。ここで提案する分離技術は、水素を吸収すると膨張し、微粉化する性質を持つ水素吸蔵合金をインサート層としてあらかじめ界面に挿入することにより分離を実現するものである。この技術のエレクトロニクス実装への適用を想定した接続構造を提案し、薄膜状の合金を挿入した構造に関しても検討を行った。
まず、このコンセプトを実現するために水素吸蔵合金の一つであるLaNi_<4.5>Al_<0.5>とAlの接合実験を行った。水素と合金の反応は合金の組成に敏感に影響されるため、合金の組成を変えずに接合する必要がある。拡散接合や溶接などでは界面の組成が変化してしまうため、本研究では、表面活性化によるる常温接合を行った。接合材料は真空中での高速原子線(FAB)照射により清浄・活性化した後真空中で圧接された。接合界面の凝着力はFAB照射による表面上の不純物元素の減少とともに増大した。LaNi_<4.5>Al_<0.5>/Alの常温接合は可能であり充分な強度が得られた。この接合体を30kg/cmの水素雰囲気に曝したところ合金が微粉化し、接合界面で分解することが確認された。薄膜状の合金層は厚さ0.3〜1.7μmのものを作成した。薄膜は銅/水素吸蔵合金(LaNi_5)/銅の多層構造を真空中で抵抗加熱蒸着法及びフラッシュ蒸着法により作成した。分離は30kg/cmの水素雰囲気で行った。薄膜状のインサート層を介した接合体の接合強度試験を引き剥がし法により行った結果、充分な強度が有ることを確認した。これらの接合体を水雰囲気下に曝した結果、薄膜状のインサート層は膜の形状で銅との界面で剥離し、バルク状のインサート層は粒径約1μmの微粉体となって分離する事を確認した。

研究成果

• [文献書誌] N.Hosoda,L.YANG,T.Suga: "Reversible Interconnection by control of interface structure" Joint International Symposium of the ′96 MRS-J Conference. 92 (1996)
• [文献書誌] L.Yang,Y.Kyogoku,N.Hosoda,T.Suga: "Interface Structure of SUS304/Al Joints created by the Surface Activated Bonding at Room Temperature" 日本金属学会講演概要集. 218 (1996)
• [文献書誌] L.Yang,N.Hosoda,T.Suga: "TEM Inverstigation of the SUS/Al Interface Created by the Surface Activated Bonding Method" Joint International Symposium of the ′96 MRS-J Conference. 151 (1996)
• [文献書誌] L.Yang,N.Hosoda,T.Suga: "Microstructure Evolution of Stainless-Steel/Aluminium Interface Created by the Surface Activated Bonding Method" 8th Japan Institute of Materials International Symposium″Interface Science and Materials Interconnection″. 2p2-6 (1996)
• [文献書誌] N.Hosoda,L.Yang,T.Suga: "Reversible Interconnection" 8th Japan Institute of Materials International Symposium″Interface Science and Materials Interconnection″. p-64 (1996)
• [文献書誌] 細田直江、Liu Yang、京極好孝、須賀唯知: "分離を前提とした接合:可逆的インターコネクション" 回路実装学会誌. 11・7. 510〜513 (1996)
• [文献書誌] 細田直江、田所砂恵里、須賀唯知: "水素吸蔵合金を利用した可逆的インターコネクション" 日本金属学会春期大会講演概要集. (3月下旬発表予定). (1997)