| 研究課題/領域番号 |
26289248
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
廣瀬 明夫 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70144433)
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| 研究分担者 |
佐野 智一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30314371)
小椋 智 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90505984)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 接合 / ナノ粒子 / セラミックス / 焼結 / 酸化物還元 |
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| 研究実績の概要 |
酸化銀とジエチレングリコールを混合したペーストを接合材料として用い、金めっき銅試験片とアルミナセラミックおよび窒化アルミニウムセラミックスとの接合を行った。接合パラメータとして予熱温度、予熱時間、接合温度、接合時間、接合加圧力を変化させて接合強度に及ぼす影響を評価した。予熱に関しては、セラミックスの種類によって熱伝導率が異なるため、それぞれに対して最適化を行った。
アルミナセラミックの接合においては、接合温度が高くなるほど、接合加圧力が大きいほど接合強度は向上した。接合は酸化銀還元によって生成した銀の粒子がアルミナセラミックに焼結することによって達成された。また、接合温度、接合加圧力の増加により銀ナノ粒子焼結層が緻密化することによって接合強度が向上することが分かった。接合温度500℃で接合加圧力10MPa以上あるいは接合加圧力15MPaで接合温度400℃以上の接合条件において、アルミナセラミック中で母材破断する高強度の接合継手が達成できた。
窒化アルミニウムセラミックスの接合においては、接合温度、接合時間、接合加圧力いずれに対しても、接合強度は一定の値で最大強度を示した後に低下することが分かった。窒化アルミニウムと銀とは濡れ性が悪いため、平均粒径が1μm以上の銀微粒子を用いた接合では接合が達成されなかった。このことから、本研究で接合が達成されたのは、酸化銀還元によって生成した銀ナノ粒子の大きな比表面エネルギーによる効果であることが分かった。接合温度、接合時間、接合加圧力が過大となると銀の粒径が粗大となり、銀粒子と窒化アルミニウムとの濡れ性が阻害されるため界面での接合性が低下し、接合強度が低下すると推察された。
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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
当初の研究目的、研究計画では、各種セラミックスの接合性評価と接合プロセスの確立を平成２６年度、２７年度に実施する予定となっている。本年度は、酸化物系、窒化物系のそれぞれ代表的セラミックスで実用例も多い、アルミナセラミックスと窒化アルミニウムセラミックスの接合性評価を行い接合プロセスの確立を達成できた。また、これらのセラミックににおける接合機構に関しても検討し、考察を行った。このことからおおむね順調に研究が進展していると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の研究計画に従って、今後引き続き酸化物系、窒化物系、炭化物系各種セラミックスの接合性評価を行う。またセラミック種による接合性の差異を系統的に解明するために酸化物還元反応により生成したナノ粒子がセラミックスと接合する機構を、界面での組織解析により検討するとともに、分子動力学（MD)シミュレーションにより各セラミック種に対するナノ粒子の焼結過程を解析する。そして、これらの結果に基づいて接合モデルの構築を行う。さらに、実用化を念頭に接合部の高温保持および熱サイクル試験による信頼性評価を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込額と執行額が異なった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
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