
Interfacial Joining of Dissimilar Materials:
異種材料接合プロセス開発
異種材料界面における反応,拡散,濡れ挙動に着目し,金属,半導体,セラミックス,樹脂を対象とした異種材料接合における界面形成機構の解明と,高信頼接合プロセスの設計指針の構築を目指しています.界面反応および界面形成過程は,接合部の微細構造のみならず,力学的・機能的特性を支配する本質的要因であり,その理解と制御は次世代の接合技術創出に不可欠です.
エレクトロニクス分野では,金属微粒子焼結接合を基盤技術の一つとして位置づけ,次世代エレクトロニクス実装に向けた新たな接合技術の開発,ならびにその学術的知見に基づく応用展開に取り組んでいます.特に,金属前駆体と還元剤の酸化還元反応や材料表面におけるイオン化反応の活用によって,接合中に金属ナノ粒子をその場生成し活用する新しい接合プロセスを構築しています.本手法により,従来困難であった金属–非金属接合を含む多様な異種材料接合への展開が可能となります.
加えて,次世代パワーモジュールへの適用を念頭に,接合層の複合化に基づく新規マイクロ接合プロセスを提案し,高耐熱かつ高信頼な接合部の実現を達成しています.
固相接合分野では,高周波線形摩擦接合プロセスを確立し,従来は高強度・低熱伝導材料に限定されていた線形摩擦接合を,高継手効率なアルミニウム同士の接合へと拡張するとともに,アルミニウム/鋼およびアルミニウム/銅異種材料接合へ初めて応用しました.摩擦攪拌接合や摩擦撹拌点接合における強度発現機構の理解に基づき,薄板同士の接合を対象とした新たに環状型摩擦撹拌点接合を開発し,接合時間の大幅な短縮化や強度改善にも成功しています.
さらに,材料内部エネルギーを積極的に活用する接合概念として,自己伝播燃焼合成反応に着目し,複数の反応系を組み合わせることで,反応誘起が容易であり,かつ接合層の複合化が可能な瞬間自己発熱接合プロセスを開発しています.
以上の研究を通じて,界面反応を起点とした新たな接合プロセス設計原理の確立を目指しています.