2000 Fiscal Year Annual Research Report
界面の微細構造と界面エネルギを考慮した薄膜剥離過程の解析と剥離力の逆解析システム
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12650075
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
古口 日出男 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (90143693)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井原 郁夫 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (80203280)
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| Keywords | 界面 / 界面エネルギ / 薄膜 / 剥離 / 境界要素法 / 界面構造 / 逆解析 |
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| Research Abstract |
電子部品には薄膜を多層に積層した構造,また機械部品等には耐熱性,耐食性,耐磨耗性を向上するためにコーティングなどの膜構造を施したものが多くある.電子部品あるいは機械部品などに見ることができる多層薄膜構造は,熱・外力の作用により剥離することがある.そこで,本研究では多層薄膜構造における薄膜と基材の接着・接合の解析方法の確立と薄膜が剥離する際に必要な力を逆解析手法により推定することを目的とする.特に,界面の微視的な構造を考慮して,剥離の物理モデルを構築し、剥離力を推定することを目指す.
今回,剥離実験装置の自動計測システムを試作する計画であったが,これまで考えていた剥離実験装置の原理的な問題点がわかってきたことから,剥離方法の検討を行った.これまでは軸対称な圧子により膜を押し上げることにより膜を剥離させることを考えていたが,この方法の場合,強制剥離時,剥離縁前方部に大きな塑性変形を生じてしまい,塑性変形に要する力を余分に測定し,剥離力の正確な推定ができない.そこで,剥離時に接着面に塑性変形を生じることが少ない方法も新たに考えることにした.現在のところ,基板上にある薄膜を他の板で挟み,片持ち梁の形式で剥離させるものを考えている.この装置は比較的難しくなく作製することができる.これまでの装置と併せて剥離力の推定に用いていくことにした.
剥離の分子間力(二面間距離の関数)および界面の実際の形状を考慮した順解析の境界要素法プログラムの作成については,幾つかの問題があるため,分子間力における反発力の項を無視し,吸着力の項のみを用いて,プログラムを作成することにした.分子間力の有効範囲は数オングストロームであるため,剥離縁近傍の解析のための要素寸法は同程度のものとする必要がある。反発力の有効範囲は原子半径内であることから,薄膜と基板の距離がこの中に入った場合,薄膜位置を平衡位置に置くというアルゴリズムを採ることにした.また、剥離縁は移動していくため常にリメッシュして要素寸法を調整することおよび要素数も変化するようにプログラムを作成している.最終的には,接着界面の凹凸と分子間力を考慮して,剥離界面のマクロな挙動を調べる時に,このプログラムを用いる.現在,デバッグ中であり,このプログラムによる剥離シミュレーションを機械学会に発表する予定である.
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Research Products
(1 results)
