拡散接合の基礎・最新技術動向と接合部評価の実際

開発された高性能材料が接合加工できなくては、新たなハイテク製品を組み立てることができません。特に水素関連設備、半導体製造装置、パワー半導体の組み立てには、微細接合、精密接合、異種金属接合が必須であり、この接合法として材料を溶融することなく接合する拡散接合が重要となります。 　本セミナーでは、固相接合における拡散接合の位置づけの紹介に始まり、拡散接合の動向 (論文、適用例、研究者、企業) 、拡散接合の適用例 (現状、適用のポイント、時代的変化) 、拡散接合装置、拡散接合の接合機構、接合改善策、接合のポイント等を説明します。拡散接合のみならず、各種固相接合法での接合の基本原理を説明し、また固相接合部の特性を支配する金属学的因子、施工因子の観点からそのポイントの説明と、パワー半導体の接合法は、各種接合法の縮図であることを紹介する。 　また、実用化に際しての重要な接合部の評価法について、接合前・接合中での評価のポイントと接合後の機械的、金属学的、非破壊的 (超音波、X線) 等の適用例の現状を説明します。理解を深めるため、拡散接合を適用した実物の紹介の他、動画を交えて解説します。 また、個別的な質問にも対応します。

1. 拡散接合の技術動向
   1. 拡散接合とは
      1. 実用化している溶接・接合
      2. 拡散接合定義
      3. 大学での実験室 (動画)
   2. 最近の接合技術動向
      1. 研究報告数の推移
      2. 最近5年間の学会口頭発表
      3. 新技術説明会での特許出願
      4. 科研費の推移
2. 拡散接合の適用例
   1. 伝統工芸での接合
      1. 木目金の接合
      2. 伝統工芸截金での金箔の接合
      3. 年前の傾向・適用例
      4. 同種金属の拡散接合実用例
      5. 異種金属の拡散接合実用例
      6. 拡散接合製品とその接合条件
      7. 拡散接合の導入のポイント
   2. 最近の傾向・適用例
      1. 拡散接合型コンパクト熱交換器
      2. ベーパーチャンバーの開発
      3. 製鉄所の熱交換器
      4. マイクロポンプの接合
      5. クリッププレート (iPod)
      6. 各種展示会
3. 金属を接合するには
   1. 理想的な接合実験
   2. 金属の固相接合開始温度は
   3. 加圧力と接合温度との関係
4. 拡散接合装置について
   1. 市販の拡散接合装置
   2. 拡散接合装置の現状
5. 拡散接合部の面積の増加過程
   1. 接合面積の数値計算
   2. 実測値と数値計算との比較
   3. 接合面粗さの影響
6. 接合表面皮膜の挙動
   1. 真空中加熱での表面組成変化
   2. 真空中加熱での残留ガス
   3. 破面の介在物の組成
   4. 材料の接合性は酸素固溶度に依存
   5. Al合金中のMgが接合性を決定
   6. 同種金属接合でのポイント
7. 接合部の空隙内のガスの挙動
   1. 空隙内残留ガス分析装置
   2. 接合部空隙内の残留ガス
   3. どんな接合雰囲気が良いか
8. 接合面での結晶方位差の影響
   1. モリブデンの接合の場合
   2. 粒移動しても欠陥が
9. 異種金属の接合
   1. 金属間化合物相厚さと継手強さ
   2. 銅中の酸素量の影響
   3. 異種金属の接合の問題点・改善策
10. 金属とセラミックスの接合
    1. 金属とセラミックスの反応
    2. 熱応力緩和策
11. 液相拡散接合
    1. 液相拡散接合過程
    2. 液相拡散接合による補修
12. 接合の改善策 (清浄化法) の技術動向
    1. イオン衝撃法
    2. イオン衝撃による新機能クラッド材料
    3. シリコンウェハーのイオン活性化接合
    4. 相対すべりの効果
    5. ハロゲン化・蟻酸処理効果
13. 接合の改善策 (密着化法) の技術動向
    1. 接合部への変態の影響
    2. 変態超塑性を利用した成形と接合
    3. 水素誘起変態を用いた低温接合
    4. 微結晶金属薄膜で低温接合
    5. 接合面の残留歪で低温接合
14. パワー半導体の組み立て
    1. 高密度化、効率化傾向
    2. パワー半導体組み立て技術
    3. 液相拡散接合 (TLP接合)
    4. 金属粒子焼結接合
15. 熱膨張を利用した加圧接合
    1. 接合時の最適な加圧法
    2. 熱膨張加圧法
    3. 熱膨張加圧の有利性
16. 拡散接合部の機械的・金属学的評価
    1. 接合前後の評価
    2. 引張り試験形状
    3. 接合部の評価はSEMで
    4. 接合部の破面評価
    5. 接合面積割合40%で気密達成
17. 拡散接合部の非破壊検査
    1. 超音波の反射量と空隙サイズ
    2. モデル欠陥内蔵接合部の超音波探傷
    3. 検出可能空隙径は1mm。
    4. 異種金属部の超音波探傷
    5. ガスタービンの非破壊試験法 (動画)
    6. ステンレス鋼積層接合部のX線CT
18. 拡散接合が発展するには
    1. 拡散接合部の特異性
    2. 金属箔の積層接合
19. 技術相談 (希望者のみ)
20. 拡散接合製品例の紹介展示
    • 木目金
    • 排気ガス用金属担体 (KC)
    • マイクロ熱交換器 (WELCON)
    • 金属箔積層接合体
      • 東北特殊鋼
      • アロン社
      • WELCON
    • Alハニカム
    • 補修タービンブレード
    • 各種ベイパーチャンバー (アルファ等)
    • ディスクローター (シマノ) 等