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異種材料接合の最新技術
| 異なった材料の組み合わせを最適化する接合技術は、部材の強度、耐熱性や耐食性などの性能向上はもちろん、意匠性改善のための新規機能付加等にも用いられ、自動車、通信、半導体など様々な分野で適用される重要な技術です。異種材料接合技術には使用目的に応じた多くの種類があり、接合面積、適用可能温度、接着剤利用、直接接合など状況に応じた方法が適用されています。例えば、めっき、溶射、蒸着のような比較的ポピュラーな皮膜形成技術も日々改善改良がなされています。
本調査レポートでは、異種材料における各種接着･接合工法の原理・メカニズム、接合界面の構造解析、接合力評価および各産業での実用化を目的とした最近の研究開発、接着･接合に関する最近の特許情報について、特に、自動車部材や電子機器向けに期待が大きい「樹脂と金属」、「異材金属」、「セラミックスと金属」に関する接着接合を中心にまとめました。 |
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□体裁 A4判351ページ □定価 71,400円(本体68,000円､消費税3,400円) □送料 弊社負担 □発行 2012年1月 |
章 目 次
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第1章 異種材料の接着・接合技術の現状 |
詳 細 目 次
| 頁 | |
| 第1章 異種材料の接着・接合技術の現状 | 1 |
| 1.1 期待される接着接合技術例 | 1 |
| 1.1.1 MEMSデバイスにおける接合技術 | 1 |
| 1.1.2 樹脂製自動車部品の接合技術 | 2 |
| 1.1.3 自動車のアルミニウム材料置換に向けた接合技術 | 3 |
| (1) アルミニウムと鋼の接合方法 | 3 |
| (2) 摩擦撹拌接合(FSW)とレーザ・アーク・ハイブリッド溶接 | 5 |
| (3) 接合・複合技術のロードマップ | 7 |
| 1.2 接着接合技術の研究と開発 | 9 |
| 1.2.1 溶接における異種材料接合の研究 | 9 |
| (1) 国内における溶接・溶射の研究 | 9 |
| (2) 海外での接着接合に関する研究 | 10 |
| 1.2.2 最近の国内公開特許 | 13 |
| 第2章 樹脂と金属材料の接着接合 | 18 |
| 2.1 接着接合界面の機構 | 18 |
| 2.1.1 接着接合機構 | 18 |
| (1) 金属表面のアンカー効果 | 18 |
| (2) 水素結合 | 19 |
| (3) シランカップリング剤による化学結合 | 20 |
| (4) 静電気と拡散 | 22 |
| 2.1.2 樹脂の接着接合法と界面の状態 | 23 |
| (1) 接着剤による接着 | 23 |
| (2) 樹脂の溶着による接着 | 26 |
| (3) 表面の改質による接着 | 30 |
| 2.1.3 接着接合界面の評価分析 | 36 |
| (1) ポリエチルアクリレート/銀の熱分析(静岡大学) | 36 |
| (2) 飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)(東レリサーチセンター) | 39 |
| (3) MD法によるグラフト高分子鎖のシミュレーション(科学技術振興機構) | 43 |
| (4) ポリイミドフィルムとNi/Cr表面間の接着評価(東北大学) | 47 |
| (5) PTFE薄膜の表面界面状態と密着強度評価(金沢大学) | 51 |
| (6) Si/PAE薄膜界面の非時間依存型破壊の密着性評価(東京大学) | 53 |
| (7) SAICAS法によるレジスト膜/Siウエハの剥離強度評価(ダイプラ・ウインテス) | 56 |
| 2.2 各種接着・接合法 | 59 |
| 2.2.1 接着剤への要求と最新の接着剤 | 60 |
| (1) グリシジル基を有するポリシルセスキオキサン(関東学院大学他) | 60 |
| (2) 高周波誘電加熱によるガラスの速硬化接着 | 63 |
| (3) 高耐熱性接着剤 | 66 |
| (4) 高信頼性接着剤(弾性接着剤) | 66 |
| (5) はんだ代替導電性接着剤 | 67 |
| (6) 解体性接着剤の技術開発動向 | 68 |
| 2.2.2 超音波による異種樹脂接合 | 71 |
| (1) 超音波プラスチック溶着の熱融着理論についての検討 | 71 |
| (2) 高分子材料と周波数特性 | 74 |
| (3) 超音波接合における接含界面の微細構造 | 78 |
| (4) 超音波溶着機の応用技術 | 83 |
| A.超音波溶着機(日本エマソン) | 83 |
| B.超音波・振動接合の利用事例(ダイキョーニシカワ) | 85 |
| 2.2.3 レーザによる溶着 | 86 |
| (1) レーザ樹脂溶着法の原理 | 87 |
| (2) レーザ溶接溶着等の接合機能 | 88 |
| (3) レーザ溶着の界面における応力の観察(名古屋大学他) | 90 |
| (4) エラストマーシートを用いたレーザ接合(岡山県工業技術センター他) | 96 |
| (5) レーザ装置および周辺部材の検討 | 100 |
| A.レーザの光源と樹脂の波長特性(電気通信大学) | 100 |
| B.半導体レーザ(LD)加熱装置(浜松ホトニクス) | 103 |
| C.樹脂の赤外線吸収帯に対応するレーザの検討(電気通信大学) | 106 |
| D.レーザ溶着装置と照射方法(パーカーコーポレーション) | 111 |
| E.樹脂シート用レーザ溶着装置の開発(ニチワ) | 113 |
| F.レーザビームを利用した高速樹脂溶着(レーザックス) | 116 |
| G.レーザ接合用着色材(オリエント化学工業) | 117 |
| 2.2.4 射出成形 | 120 |
| (1) アルミニウムと樹脂の接着技術「アルプラス」(コロナ工業) | 121 |
| (2) アルミニウムと樹脂の接着技術「CB処理」(新技術研究所) | 124 |
| (3) NMT法と新NMT法(大成プラス) | 126 |
| (4) TRIシステム(東亜電化) | 129 |
| (5) DSI加熱融着技術(日本製鋼所) | 130 |
| (6) 複合成形法「Quic-10」(ポリプラスチックス) | 133 |
| (7) その他の射出成形による樹脂と金属の接合技術 | 134 |
| 2.2.5 直接低温接合 | 135 |
| (1) レーザ直接接合(大阪大学他) | 135 |
| (2) LAMP接合継手のTEM観察とEDS分析(大阪大学他) | 138 |
| (3) プラスチックへのめっき | 141 |
| (4) PTFEの表面改質によるCuの直接接合(東海理化他) | 142 |
| 第3章 異種金属(異材)接合 | 146 |
| 3.1 金属同士の接合および界面の状態 | 146 |
| 3.1.1 金属の主な溶接・接合法 | 146 |
| (1) 溶接・接合法の分類 | 146 |
| (2) 異種金属間の状態 | 146 |
| (3) インサート材の利用 | 147 |
| (4) ろう付・はんだ付 | 148 |
| (5) 剥離を考慮したリバーシブル接合 | 149 |
| 3.1.2 溶融接合 | 151 |
| (1) アーク溶接 | 151 |
| (2) レーザ溶接 | 153 |
| (3) 抵抗溶接 | 156 |
| 3.1.3 液相拡散接合と固相拡散接合 | 159 |
| (1) 液相拡散接合 | 159 |
| (2) 固相拡散接合 | 160 |
| A.圧入プロジェクション接合法(オーハシテクニカ) | 160 |
| B.HIP処理(金属技研) | 162 |
| 3.1.4 固相接合 | 164 |
| (1) 超音波接合(日本アビオニクス) | 164 |
| (2) 摩擦撹拌接合 | 168 |
| 3.2 材質別の接着接合技術 | 174 |
| 3.2.1 アルミニウム材の接合 | 174 |
| (1) アルミニウム合金の摩擦攪拌点接合法FSJ (川崎重工業) | 174 |
| (2) レーザ圧接(阿南工業高等専門学校) | 177 |
| (3) ニッケル粉末を充填したジュール熱による接合(沖縄県工業技術センター他) | 180 |
| (4) 電磁圧接による亜鉛めっき鋼板とアルミニウム薄板の重ね接合(都立産技高専他) | 182 |
| (5) Snめっきされた銅被覆鋼とアルミニウムによるリード線溶接(日本ケミコン他) | 185 |
| (6) アルミニウム合金と亜鉛めっきした鋼板のFSJ(川崎重工業) | 188 |
| 3.2.2 チタン材の接合 | 190 |
| (1) チタンおよびチタン合金と異種材料との接合技術(日本チタン協会) | 190 |
| (2) TiAl系合金の酸化皮膜剥離挙動(横浜国立大学) | 193 |
| (3) チタンワイヤの溶接(大同特殊鋼) | 196 |
| 3.2.3 鉄系材料の接合 | 198 |
| (1) 溶接構造用鋼(新日本製鐵) | 198 |
| (2) FSWとFSP(大阪大学) | 201 |
| (3) 高融点金属を接合できるFSWツール(東北大学・日立製作所) | 207 |
| (4) レーザ溶接継手ビード形状(広島県立総合技術研究所) | 209 |
| (5) 亜鉛インサートを用いた鋼とマグネシウム合金の接合(大阪大学他) | 212 |
| 3.2.4 金属ガラス | 214 |
| (1) 金属ガラスのFSW(日立製作所) | 215 |
| (2) 金属ガラスのマイクロ抵抗スポット溶接法 (兵庫県立大学) | 218 |
| (3) Ni基金属ガラス箔のレーザ溶接 (大阪大学) | 220 |
| (4) 金属ガラスのはんだ付性(大阪大学) | 223 |
| (5) 金属ガラスの生体活性化(東京工業大学) | 226 |
| 3.3 金属基材への異種金属の薄膜形成 | 236 |
| 3.3.1 薄膜の密着性 | 236 |
| (1) 薄膜の剥離の機構と密着性改善 | 236 |
| (2) アモフファスカーボン膜の密着性の改善 | 238 |
| (3) 薄膜の密着力と複合硬度 | 240 |
| (4) PVD薄膜の構造と界面エネルギー | 244 |
| 3.3.2 めっき | 247 |
| (1) アルミニウム基板へのめっき処理と密着性 | 247 |
| (2) 亜鉛めっき鋼板へのシリカ添加クロメート皮膜の密着性(JFEスチール) | 255 |
| (3) ステンレス鋼への各種めっき皮膜の密着性 | 257 |
| 3.3.3 その他の膜形成 | 259 |
| (1) ステンレス鋼基板上DLC/CrN多層膜(岡山県工業技術センター) | 259 |
| (2) Ni基単結晶超合金へのアルミナイズ(芝浦工業大学他) | 262 |
| (3) 多結晶Ni基超合金コールドスプレー皮膜(東北大学) | 263 |
| 3.3.4 薄膜密着性の評価 | 268 |
| (1) マイクロスクラッチ試験機を用いた薄膜密着性の評価方法(レスカ) | 268 |
| (2) スタッドピン型垂直引張試験機による密着性測定(フォトテクニカ) | 272 |
| (3) 引張り型密着試験(JIS H 8402) | 274 |
| (4) 引張り型ピンテスト | 276 |
| (5) バーブ法 | 277 |
| (6) レーザスポレーション法(青山学院大学) | 278 |
| (7) 圧子圧入試験による溶射皮膜の界面強度(新潟工科大学) | 282 |
| (8) 改良型引張り密着試験(物質・材料研究機構) | 285 |
| 3.4 粒子接合 | 288 |
| 3.4.1 粒子接合による材料の高機能化(大阪大学) | 288 |
| 3.4.2 微小放電接合法によるニッケル粒子の接合(物質・材料研究機構) | 291 |
| 3.5 粒子ペースト | 295 |
| 3.5.1 常温焼結Ag粒子ペーストの常温接合(日本学術振興会他) | 295 |
| 3.5.2 酸化銀粒子を用いた高温環境向け鉛フリー接合技術(日立製作所他) | 297 |
| 3.5.3 銅ナノ粒子を用いた配線形成と接合プロセス(大阪市立工業研究所他) | 300 |
| 第4章 ガラス・セラミックスの接着接合 | 304 |
| 4.1 ガラス・セラミックスの接合方法 | 304 |
| 4.1.1 ガラス・セラミックスの接着接合 | 304 |
| (1) 気密接合技術(山村フォトニクス) | 304 |
| (2) フェムト秒レーザパルスによるマイクロ接合(奈良工業高等専門学校他) | 307 |
| 4.1.2 窒化ホウ素 | 310 |
| (1) レーザブレージングによる六方晶窒化ホウ素/金属接合(鹿児島県工業技術センター) | 310 |
| (2) Si添加した立方晶窒化ホウ素薄膜(長岡科学技術大学) | 316 |
| 4.1.3 その他の材料 | 320 |
| (1) シリコーンゴムとシリカガラスの光化学的溶接法(防衛省) | 320 |
| (2) シランカップリング剤を用いた単結晶サファイア無電解めっき(山梨大学) | 321 |
| 4.1.4 セラミックス同士の接合技術 | 325 |
| (1) SiCセラミックスのナノ構造接合技術(東芝-電力システム社) | 325 |
| 4.1.5 サーメット材料 | 328 |
| (1) サーメット溶射粉末材料と皮膜形成方法 | 328 |
| A.炭化物サーメット粉末材料(トーカロ) | 328 |
| B.ホウ化物系サーメット粉末材料(住友金属鉱山) | 328 |
| (2) ZrO2/サーメット二層溶射皮膜の剥離機構の検討(AGC旭硝子) | 329 |
| 4.2 ガラス・セラミックスの低温接合技術 | 333 |
| 4.2.1 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)異種材料接合技術 | 333 |
| (1) LTCC異種材料接合技術の進歩(日本ガイシ) | 333 |
| (2) 異種誘電体同時焼成技術(TDK) | 336 |
| (3) 陽極接合できるLTCC基板(ニッコー) | 339 |
| 4.2.2 常温接合技術(表面活性化接合:SAB) | 342 |
| (1) 常温接合(東京大学他) | 343 |
| (2) 常温接合を用いた波長変換デバイス(中央大学) | 346 |
| 4.2.3 エアロゾルデポジション法 | 349 |
| (1) 全固体薄膜リチウムイオン電池の試作(産業技術総合研究所) | 349 |
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