| 研究課題/領域番号 |
19K14863
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
淺見 拓哉 日本大学, 理工学部, 助教 (60706571)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 超音波 / 振動 / 接合 / 溶接 / 金属 / 軌跡 |
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| 研究実績の概要 |
薄板の異種金属を接合する有効な方法の一つとして超音波接合法が挙げられる。この接合法は，リチウムイオン電池，ICチップ，ワイヤーハーネス等の製造で利用されている技術である。この接合法は，静圧力と超音波振動のみで接合する方法であり，熱を用いない方法であるため融点の異なる異種金属の接合が容易に行える方法である。本研究では，従来の縦振動のみと比較した場合に振動エネルギーが大きくなる縦振動とねじり振動を組み合わせた面状軌跡の振動を用いた超音波接合法を提案し，提案方法の接合機構の解明を目的としている。令和元年度の研究実績は下記の通りである。
・接合中の接合対象の振動状態の検討
これまで，A1050板（t = 0.5 mm, 40×20 mm）とC1100板（t = 2.0 mm, 40×20 mm）の接合に面状軌跡の振動を用いた場合，試料の設置角度に依らず引張せん断試験法による接合強度が安定することを明らかにしてきた。この理由を解明するために，面状軌跡の振動を用いた接合中の接合試料の振動状態の測定をした。測定は，A1050板の振動と接合チップの振動の位相関係に着目し行った。その結果，A1050板の振動と接合チップの振動は，面状軌跡を構成する2つの振動でほぼ同相で得られる，また少なくとも1つの振動はほぼ同相で得られるとわかった。板とチップの振動が同相となるということは，A1050板が共振せずに，接合チップの振動が伝搬してることを表している。すなわち，面状軌跡の振動を用いた場合は，面状軌跡を構成する1つ以上の振動が接合試料であるA1050板が共振状態とならずに伝搬することがわかった。これより，面状軌跡の振動にて設置角度を変化させた場合の接合に接合強度が安定する理由は，A1050板が共振せずに接合チップの振動が伝搬しているためと明らかになった。
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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
令和元年度の研究計画としては，接合対象の振動状態の検討を実施するための振動源の開発を目的としていた。しかし，振動源の作成が難航したため，既存の振動源を用いて接合対象の振動状態の検討を行った。既存の振動源のため実験条件が限られていたが，研究実績の概要に記載の成果が得られ，その結果をまとめたものを論文として投稿し，1件の掲載が決定している。そのため総合的に見て順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の最終的な目標は，面状軌跡の振動を用いた超音波接合法の接合機構の解明である。令和2年度は以下の検討を行なう予定である。
1. 振動源の開発
令和元年度に実施予定であった振動源の開発を行う。既存の振動源は，接合チップの長さが3mm程度のため，接合チップ付近のA1050板の振動状態を計測することが困難であった。そこで，接合試料の振動状態の観察が容易となるように接合チップの長さが30 mm以上となる振動源の開発を行う。
2. 種々の条件による振動状態の測定
上記振動源が完成した後に，種々の条件による接合を行い，接合部の状態を観察することで接合原理の解明を行なう。具体的には，振動源の振動と接合対象の振動を観察，及び接合界面の観察をすることで，接合強度との関係を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）接合試料の一部が，学内予算にて支弁することが出来たために次年度使用額が生じた。
（使用計画）次年度の使用計画は，接合試料としてA1050板で使用する予定である。
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