拡散層を有する接合界面の機械的特性評価と界面強度に関する研究

近年,高機能化・軽量化・高強度化などの目的から,種々の材料を組み合わせた接着・接合構造や複合材料の利用が活発に進められている.2つの異なる材料を接合する場合,その接合形態により接合部に2つの材料が合わさった中間層(拡散層)が存在することがある.拡散層の機械的挙動は非接合材とは異るため,その機械的特性を十分把握した上でマイクロ接合部の強度を議論する必要がある.そこで本研究では,拡散層の成長とそれが及ぼす界面強度への影響について明らかにすることを目的としている.本年度は,界面強度を定量的に測定する実験方法の確立と,微小圧子押込試験による拡散層の機械的特性の測定を行った.1.界面強度を定量的に評価する方法として,マルチステージピール試験法を提案した.PETフィルム上に形成したITO薄膜の界面付着強度を評価した.環境雰囲気による界面強度の変化を調べるために,120日間紫外線を暴露した試験片についても界面付着強度を調べた.その結果,紫外線を暴露すると,界面付着強度が大幅に低下することが示された.2.2枚の銅板をはんだ材で接合した試験片を恒温槽中で一定期間時効させた後,除荷・冷却し,ナノインデンテーション法により拡散層周辺の押込試験を行い,硬さ・弾性係数などの機械的特性を調べた.その結果,厚さ1ミクロン程度の金属間化合物層の機械的特性を評価することができた.3.界面の力学的挙動を表す構成式を損傷力学をもとに構築した.そして,速度依存損傷モデルと粘塑性型構成式を提案した.

近年,高機能化・軽量化・高強度化などの目的から,種々の材料を組み合わせた接着・接合構造や複合材料の利用が活発に進められている.2つの異なる材料を接合する場合,その接合形態により接合部に2つの材料が合わさった中間層(拡散層)が存在することがある.拡散層の機械的挙動は非接合材とは異るため,その機械的特性を十分把握した上でマイクロ接合部の強度を議論する必要がある.そこで本研究では,拡散層の成長とそれが及ぼす界面強度への影響について明らかにすることを目的としている.本年度は,界面強度を定量的に測定する実験方法の確立と,微小圧子押込試験による拡散層の機械的特性の測定を行った.1.界面強度を定量的に評価する方法として,マルチステージピール試験法を提案した.PETフィルム上に形成したITO薄膜の界面付着強度を評価した.環境雰囲気による界面強度の変化を調べるために,120日間紫外線を暴露した試験片についても界面付着強度を調べた.その結果,紫外線を暴露すると,界面付着強度が大幅に低下することが示された.2.2枚の銅板をはんだ材で接合した試験片を恒温槽中で一定期間時効させた後,除荷・冷却し,ナノインデンテーション法により拡散層周辺の押込試験を行い,硬さ・弾性係数などの機械的特性を調べた.その結果,厚さ1ミクロン程度の金属間化合物層の機械的特性を評価することができた.3.界面の力学的挙動を表す構成式を損傷力学をもとに構築した.そして,速度依存損傷モデルと粘塑性型構成式を提案した.