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半導体レーザによる異種材料接合法の開発とマイクロ機能部品製作への適用

开发使用半导体激光器连接不同材料的方法及其在微型功能部件生产中的应用

基本信息

批准号：
15760079
负责人：
早川伸哉
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

レーザ光の波長に対して透明な樹脂と不透明な樹脂を重ね合わせて透明樹脂側からレーザ光を照射すると,透明樹脂を透過したレーザ光が不透明樹脂の表面で吸収されて樹脂が発熱するため,2枚の樹脂が接合界面で局所的に溶融し接合される.この技術はレーザ接合法と呼ばれ利用が年々拡大しているが,その適用は熱的特性が等しい同種の熱可塑性樹脂の接合に限定されている.本研究はこれを異種材料の接合に応用することを目的としており,とくに金属と熱可塑性樹脂との接合を試みている.前年度までに行った実験により,金属側接合面をサンドペーパーなどによって処理して凹凸を付与することで金属と樹脂のレーザ接合が可能になることがわかった.この表面処理には,金属表面におけるレーザ光吸収率を増大させて十分な温度上昇を得る作用と,アンカー効果によって金属と樹脂を機械的に締結する作用があると考えられる.そこで本年度は,サンドペーパーなどによって前処理した面の状態を定量的に評価し,レーザ光吸収率や接合強度との関係を明らかにすることを目的とした.実験には波長820nm,最大出力15Wの半導体レーザを使用し,接合試料にはスズおよびアクリルを用いた.サンドペーパー,サンドブラストおよび放電加工によって前処理したスズ表面の状態を表面粗さ計を用いて測定し,十点平均粗さRzと算術平均傾斜Δaから溝ピッチを2Rz/tan(Δa)のように定義してレーザ光吸収率との関係を整理した.その結果,溝ピッチが小さいほどレーザ光吸収率が大きくなることがわかった.また,算術平均傾斜と接合強度の関係を整理した結果,算術平均傾斜が大きく溝の断面形状が鋭いほど接合強度が大きくなることがわかった.

レーザ光のwavelengthに対してtransparentなresinとopaqueなresinを重ね合わせてtransparent resin sideからレーザ光をirradiationすると, transparent resin を transmits light が opaque resin の surface で absorption されて resin が発热するため, 2 pieces The resin joint interface is melted and the joint is made. The technology of the joint is the joint method and the use of the year is large. This research is based on the characteristics of the thermoplastic resin and the bonding characteristics of the same type of thermoplastic resin.としており, とくにMetal and Thermoplastic resin, Thermoplastic resin, とのjoining, をTrial みている.The previous year's までに行った実験により, the metal side joint surface をサンドペーパーなどによってtreatment してconcave-convex をIt is possible to join the metal and resin with metal and resin, and the surface treatment is possible, and the metal watch is The light absorption rate of the surface is increased, the temperature rise is very high, the temperature rise is effective, and the light absorption effect is the metal. Resin machine's bonding function is the same as that of the current year. Quantitative evaluation of the state of the pre-treatment surface, the relationship between the optical absorption rate and the bonding strength, and the relationship between the pre-treatment and surface conditions. The とした.実験には wavelength is 820nm, the maximum output is 15W, the semiconductor レーザを is used, and the sample is joined にはスズおよびアクリルを Use いた.サンドペーパー, サンドブラストおよびElectrical discharge machining によって pre-processing したスズSurface condition, surface roughness meter, measured by いて, ten-point average roughness, Rz, arithmetic mean tilt Δaから groove ピッチを2 Rz/tan(Δa)のようにDefinitionしてレーザOptical Absorption Rateとの RelationshipをFinishingした.そのResults, GrooveピッチがSmall light absorption rate, large light absorption rate, arithmetic mean tilt, and joint strength relationship. The result of the analysis is the arithmetic average slope of the cross-sectional shape of the groove and the joint strength of the joint.