超音波誘起格子欠陥の成因解明と制御

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超音波接合過程のその場観察を行うにあたって、まずAlのTEMによる予備観察を行った。これより、Al表面には数nmの厚さのアモルファス酸化物が存在していることが分かった。TEMで観察しながらこのAl片に超音波を印加し別のAlと接触させると、Alに大きな損傷を生じさせることなく酸化物が除去されることが分かった。超音波接合では酸化物の除去過程が重要であると考えられているが、実際にナノレベルのこの過程が観察されたのは、今回が初めてである。さらにこの除去過程では多数のナノ粒子が接合界面近傍に生成し、それらが試料間に集積することで接合を促し、微細粒領域を含んだ界面を形成した。これらのナノ粒子の微細組織観察、構造解析から、ナノ粒子は多結晶のAl粒子を含んでおり、このAlが接合に寄与することが明らかになってきた。またこの実験におけるハードウェア側の改良では、観察における様々な問題を検討した。超音波接合過程観察ホルダーにおいて、超音波振動に対する試料の形状や観察場所の影響を確認するため、とりつけた試料の様々な場所における超音波振動の状態をTEMにより観察した。その結果、同一の超音波を印加した場合でも試料の場所によって、振動の状態がかなり異なることが分かった。また、出力を低くすることで超音波振動の振幅を減少、空間分解能を上げ、転位などの微細組織を観察することが可能であった。一方、開発した試料ホルダーは外部ノイズや振動の影響を受けやすく、さらに詳細な解析に必要な分解能を得るのが困難であった。このため、超音波接合用電源内やコードなどのシールドによるノイズの低減を検討したが、それだけでは分解能低下を抑えることが難しく今後の検討課題となった。