各種箔材料の爆発圧着法を用いたマイクロジョイニング技術の開発

本研究では、水中衝撃波を利用する独自の爆発圧着(爆着)法を開発し、箔材料を微小な領域で接合することを試みた。その結果、高性能爆薬を傾斜法によって水中爆発させる等、条件を適正化することによって、5〜100ミクロン程度の銅箔およびステンレス鋼箔について接合可能であることがわかった。本方法を用いると、通常では爆着が不可能であるとされる箔と接合金属の間隙をゼロにした場合においても、界面波を形成して良好な接合状態が達成可能であることがわかった。これは水中衝撃波を用いたことによって、金属板が急速に加速されるため、間隙がほとんど無い場合にも微細な凹凸間のわずかの間隙で十分に接合可能な速度まで加速されることを示していた。全面積にわたって良好な接合体を得るには、両材料間に0.1mm程度の間隙を設ける必要があった。間隙を設ける場合には、接合後の箔の均質性を保つために、箔の上に0.1mm厚さのステンレス鋼製のカバープレートを設置する必要があった。接合後の材料表面の凹凸の状況は、このカバープレートを用いる場合が良好であった。0.1mm幅で微細な溝穴加工された100ミクロン厚さ程度の銅箔の爆着も試みられた。条件の適正化で界面波を有する全面が接合した良好な接合体が得られることがわかったが、その際には、(1)箔の穴の加工方向を爆轟方向と一致させ、(2)カバープレートを必ず用いる などの工夫が必要であった。ただし接合時に穴付近は衝撃圧の作用によってかなりの変形を生じており、微細領域爆着を行うためには、穴の加工サイズと箔材料板厚の比率をその都度考慮する必要があることが知られた。

本研究では、水中衝撃波を利用する独自の爆発圧着(爆着)法を開発し、箔材料を微小な領域で接合することを試みた。その結果、高性能爆薬を傾斜法によって水中爆発させる等、条件を適正化することによって、5〜100ミクロン程度の銅箔およびステンレス鋼箔について接合可能であることがわかった。本方法を用いると、通常では爆着が不可能であるとされる箔と接合金属の間隙をゼロにした場合においても、界面波を形成して良好な接合状態が達成可能であることがわかった。これは水中衝撃波を用いたことによって、金属板が急速に加速されるため、間隙がほとんど無い場合にも微細な凹凸間のわずかの間隙で十分に接合可能な速度まで加速されることを示していた。全面積にわたって良好な接合体を得るには、両材料間に0.1mm程度の間隙を設ける必要があった。間隙を設ける場合には、接合後の箔の均質性を保つために、箔の上に0.1mm厚さのステンレス鋼製のカバープレートを設置する必要があった。接合後の材料表面の凹凸の状況は、このカバープレートを用いる場合が良好であった。0.1mm幅で微細な溝穴加工された100ミクロン厚さ程度の銅箔の爆着も試みられた。条件の適正化で界面波を有する全面が接合した良好な接合体が得られることがわかったが、その際には、(1)箔の穴の加工方向を爆轟方向と一致させ、(2)カバープレートを必ず用いる などの工夫が必要であった。ただし接合時に穴付近は衝撃圧の作用によってかなりの変形を生じており、微細領域爆着を行うためには、穴の加工サイズと箔材料板厚の比率をその都度考慮する必要があることが知られた。