超音波振動を利用した異種材料間の直接接合に関する研究

概要

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超音波接合法は,はんだや溶接に代わる斬新な接合法として期待されている.本報では,異種金属間あるいは金属とセラミックスの接合を試み,その接合性や接合材の特性,接合メカニズムについて検討した.異種アルミニウム合金の接合では,良好な接合が可能となり,また,接合エネルギーと接合圧力にはE=KPc^n (E:エネルギー密度,Pc:接合圧力,K, n:係数)の関係が成立する.CuとAlの接合においては,水中環境下でも接合が可能になった.例えば振幅15μm,接合圧力20MPa,印加時間1.0sで接合した場合,大気中と同様の接合強度を有する接合材が得られた.また,Cuとセラミックスの接合では,セラミックスを予熱することで良好な接合が可能となり,界面で発生する温度及びCuの塑性変形が大きく影響することが確認できた.超音波接合では,材料表面の酸化膜や有機皮膜が超音波振動によって周期的に除去され,金属の塑性流動を伴いながら,接合界面に1-2μmの範囲で反応層を形成し,接合するものと考えられる.
2006-03-31