金属塩の生成・分解挙動の可視化とマルチマテリアル造形技術への応用

金属盐形成和分解行为的可视化及其在多材料建模技术中的应用

• 批准号: 20K04592
• 负责人: 小山 真司
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04592/
• 关键词: 固相接合; 金属塩生成接合法; 環境調和; アルミニウム合金; ガラス繊維強化PA66; 液相拡散接合; インサート金属; アルミニウム; 銅; 電子風; 精密部品加工; 電子・電気材料; 電子デバイス・機器; 鋼美緒都度実装; 省エネルギー

本研究は、電子デバイス製造プロセスの中でも接合に関するもので、次に示す３つの課題を解決するために検討を進めてきた。（１）従来のはんだ・ろうを用いた溶融接合と異なり、部分溶融あるいは固相接合を達成することにより、電子実装の高密度化と微細接合を実現し、接合部の反応層の成長を電子風などにより制御することで、接続信頼性向上を目指す。（２）接合表面酸化皮膜を金属塩の生成・分解反応を用いることで、フラックスレス・無洗浄を実現し、同種・異種の金属あるいは樹脂との直接接合を目指す。（３）接合表面あるいは接合界面における物理化学的現象の解明と、金属塩被膜の熱分解挙動の可視化による標準接合技術化を目指す。これら３つの課題について、酸化皮膜を金属塩に置換・除去し、接合中の加熱により金属面を露出させる金属塩生成接合法を種々の接合部に適用し、その効果を検証した。A6061アルミニウム合金どうしの真空固相接合において、接合表面改質に食品添加物としても使用される炭酸ナトリウム水溶液を用いることで、より低温から引張せん断強度が向上し、未処理の場合と比較して約2倍の強度が得られた。続いてギ酸を用いた金属塩被膜処理を施すことで、未処理の場合に比べて約3.5倍の強度が得られた。さらに、ギ酸塩被膜処理に用いるギ酸濃度を低下させても、処理効果が変化していないことから、環境調和型の接合表面前処理であることが明らかとなった。A5052アルミニウム合金とガラス繊維強化PA66の熱圧着による引張せん断強度向上に及ぼすギ酸による改質効果を調査した結果、PA66側をギ酸に浸漬することで、わずかに強度が向上することがわかった。これは、主として接合表面のPA66がギ酸中に溶出し、ガラス繊維が接合表面に露出することで、A5052アルミニウム合金表面の凹凸とのアンカー効果が向上し、化学結合力も増加したためであると示唆された。

This study は, electronic デ バ イ ス manufacturing プ ロ セ ス の in で も joint に masato す る も の で, に shown す 3 つ の subject を solve す る た め に beg を 検 into め て き た. (1) 従 の は ん だ · ろ う を with い た melt joint と different な り, partial melt あ る い は solid phase conjugation を reached す る こ と に よ り, electronic be loaded の high-density と imperceptible joint を be し, joints の 応 layer can grow の を electronic wind な ど に よ り suppression す る こ と で, meet 続 letter 頼 upward を refers す. (2) joint surface acidification skin membrane を metal salt の generated, decompose the 応 を with い る こ と で, フ ラ ッ ク ス レ ス · no を at be し now, same heterogeneous の metal あ る い は resin と の directly joint を refers す. (3) The bonding surface ある ある ある the bonding interface における the physical and chemical phenomena of the bonding interface <s:1> explanation と the thermal decomposition of the metal salt coating <s:1> 挙 movement <e:1> visualization による the standardization of bonding technology を finger す. こ れ ら 3 つ の subject に つ い て, acidification skin membrane を metal salt に の heating in the replacement, remove し, joint に よ り metal surface を reveal さ せ る metal salt to generate legal を kind 々 の joints に し, そ の unseen fruit を 検 card し た. A6061 ア ル ミ ニ ウ ム alloy ど う し の vacuum solid phase conjugation に お い て, joint surface modification に food additives と し て も use さ れ る carbon acid ナ ト リ ウ ム を aqueous solution using い る こ と で, よ り cryogenic か ら extension and せ ん breaking strength が し upwards, not 処 の occasions と compare し て about 2 times の が intensity ら れ た. を 続 い て ギ acid with い た 処 metal salt capsule Richard を shi す こ と で に, not 処 の occasion than べ て about 3.5 times の が intensity ら れ た. さ ら に, 処 ギ acid salt capsule に with い る ギ acid concentration low を さ せ て も, 処 unseen fruit が variations change し て い な い こ と か ら type, environment to reconcile の joint surface before 処 Richard で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. A5052 ア ル ミ ニ ウ ム alloy と ガ ラ ス 繊 d reinforced PA66 の hot 圧 around に よ る extension and せ ん break strength に upward and ぼ す ギ acid に よ る modification services fruit を survey し た results, PA66 side を に ギ acid dipping す る こ と で, わ ず か に strength が upward す る こ と が わ か っ た. こ れ は, main と し て joint surface の PA66 が ギ acid に stripping し, ガ ラ ス 繊 d が joint surface に reveal す る こ と で, A5052 ア ル ミ ニ ウ ム の alloy surface concave and convex と の ア ン カ ー unseen fruit が し upward, chemical bonding force も raised plus し た た め で あ る と in stopping さ れ た.

项目成果

ギ酸塩被膜付与 Cu ナノ粒子を用いたCu 固相接合条件の緩和

使用甲酸盐涂覆的铜纳米粒子放宽铜固态键合条件

• 发表时间: 2021
• 作者: Park Dongkeun;Choi Yoonhyuck;Li Yi;Lee Wooseung;Tanaka Hiromi;Bascunan Juan;Ackerman Jerome L.;Tanaka Hideki;Iwasa Yukikazu;小山真司，荒井悠平
• 通讯作者: 小山真司，荒井悠平

Solid Phase Diffusion Bonding of Chromium Copper Alloys Using Formate Formation and Decomposition Reactions

利用甲酸盐形成和分解反应进行铬铜合金的固相扩散连接

• DOI: 10.34562/jic.61.1_264
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Institute of Copper
• 作者: 小山 真司;武智 正登;村岡 貴子
• 通讯作者: 村岡 貴子

金属ナノ粒子，微粒子の合成，調製と最新応用技術

金属纳米颗粒及细颗粒的合成、制备及最新应用技术

• 发表时间: 2021
• 作者: 松井響平，田邉 壮，板垣賢広，山本陽二郎，椎木 弘

ギ酸塩の生成・分解反応を利用したクロム銅の固相拡散接合

利用甲酸盐生成和分解反应进行铬-铜固相扩散键合

• 发表时间: 2021
• 作者: Matsumoto Ryo;Sadki El Hadi S.;Tanaka Hiromi;Yamamoto Sayaka;Adachi Shintaro;Younis Adnan;Takeya Hiroyuki;Takano Yoshihiko;馬原 彰梧;武智正登，小山真司
• 通讯作者: 武智正登，小山真司

Relaxation of Solid–State Bonding Conditions of Cu Using Formate–Coated Cu Nanoparticles

使用甲酸盐包覆的铜纳米颗粒放宽铜的固态键合条件

• DOI: 10.34562/jic.61.1_240
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Institute of Copper
• 作者: 小山 真司;荒井 悠平;村岡 貴子
• 通讯作者: 村岡 貴子