2020年09月10日（木）
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自動車、車両、航空機、電気製品・電子部品メーカの現場の技術者、設計者
超音波は、人には聞こえない周波数が20kHz以上の音波で、いろいろな分野で適用されています。例えば魚群探知機、治療などの超音波検査(エコー検査)、超音波洗浄、殺菌などです。工業的には、切削・切断、ドリル加工、砥粒加工などに適用されています。接合・溶着でも、ICチップ、ハーネスなどの微小部品で使われています。その中で、主に超音波接合・溶着に絞って説明したいと考えています。最近、超音波接合を用いて、パワーモジュール、フリップチップなどのように微細な金属部材を高精度で接合できるようになり、これからの接合技術だと考えられます。更に、今までは難しいと言われていた厚みのある材料にも超音波接合が適用できる目安が立っています（筆者らは、酸化膜が強固で接合が難しいアルミ・異材の超音波接合の研究をしています）。アルミ合金やCFRPの超音波接合は新しい技術として、今後、軽量化が進む自動車関係、航空機関係、車両関係および電子部品などで広く適用されていくと考えられます。アルミ合金／鉄鋼などの異材超音波接合についてはまだ不明な点も多く、これからの新しい技術であると考えられます。アルミ合金などの金属やFRPの超音波接合について、更にはこれから産業で必要になる異材接合について、基礎的な知識から、筆者が今まで超音波接合関係で研究してきた専門的な内容（アルミ合金、鉄鋼／アルミ合金の異材）まで幅広く、現場の技術者も理解できるように出来るだけ図表を用いて分かりやすく説明します。
第1章 超音波の基礎
1.1 超音波の概要
1.2 超音波の性質
1.2.1 気体、液体および個体中の超音波の挙動
1.2.2 反射と回折
1.2.3 固有振動数および共振
1.2.4 キャビテーション現象
1.3 超音波の適用例
1.3.1 威嚇、防除
1.3.2 超音波洗浄
1.3.3 超音波溶着
1.3.4 超音波による薬液噴霧
1.3.5 超音波による距離計測
1.3.6 体外衝撃波結石破砕
1.3.7 超音波霧化分離
第2章 超音波の発生、測定方法および振動系の設計
2.1 超音波振動を発生させる振動子
2.1.1 水晶振動子
2.1.2 ランジュバン型水晶振動子
2.1.3 誘電体および電歪現象
2.1.4 圧電セラミックス製の超音波振動子
2.1.5 ボルト締めランジュバン振動子の種類
2.1.6 磁性体と磁歪振動子
2.2 超音波振動系を駆動させる電気回路
2.2.1 機械振動
2.2.2 電気振動
2.2.3 機械振動と電気振動との対応
2.2.4 超音波振動系の等価電気回路
2.3 実際の超音波発振回路
2.3.1 PLL発振回路
2.3.2 増幅回路
2.3.3 定電流制御回路
2.3.4 整合回路
2.4 超音波に関する測定
2.4.1 感度の測定
2.4.2 音場（音波の存在する空間）の測定
2.4.3 超音波出力の測定
2.4.4 固体表面の振動測定
2.5 超音波振動の伝搬および振動系の設計
2.5.1 超音波振動の伝搬と振動モード
2.5.2 超音波振動ホーンの設計
2.5.3 縦振動ホーンの特性
2.5.4 曲げ振動ホーンの特性
2.5.5 ねじり振動ホーンの特性
第3章 超音波接合技術
3.1 各種接合法
3.1.1 機械的接合法
3.1.2 冶金的接合法
3.2 超音波接合の概要
3.2.1 金属の超音波接合
(1) 超音波接合装置
(2) 超音波接合の原理
(3) 超音波接合の実施例
(a) 超音波ワイヤボンデイング
(b) フリップチップ接合
(c) ピンポイント接合
(d) 薄板突合せ接合
(e) 薄板T形接合
3.2.2 プラスチックの超音波接合
(1) 超音波接合装置
(2) 超音波接合の原理
(3) 超音波接合の効果例
3.2.3 異種金属の超音波接合実施例
(1) アルミニウム合金／鉄鋼
(2) アルミニウム合金／銅
(3) チタン／銅
(4) チタン／銀
(5) チタン／ステンレス鋼
(6) セラミックス／金属
第4章 厚肉アルミニウムへの超音波接合の応用
4.1 はじめに
4.2 ハイブリッド接合装置の開発
4.2.1 超音波接合装置の試作
4.2.2 超音波ホーンの最適化と試作
4.3 超音波接合条件（接合温度、接合時間、加圧力、超音波振動の振幅）
4.4 超音波接合条件と接合強度との相関性
4.4.1 接合強度に及ぼす接合温度の影響
4.4.2 接合強度に及ぼす接合時間の影響
4.4.3 接合強度に及ぼす加圧力の影響
4.4.4 接合強度に及ぼす超音波振動の振幅の影響
4.5 接合部近傍の塑性流動
4.6 接合部における酸化挙動
4.6.1 接合部の断面ミクロ観察
4.6.2 接合部のEDX分析
4.7 ハイブリッド接合のメカニズム
4.8 チタン箔のインサートを用いたハイブリッド接合
4.8.1 超音波振動が接合強度へ及ぼす影響
4.8.2 超音波振動が接合部近傍の組織へ及ぼす影響
4.8.3 超音波振動が接合部の原子拡散に及ぼす影響
4.9 銅箔のインサートを用いたハイブリッド接合
4.9.1 超音波振動が接合強度へ及ぼす影響
4.9.2 純アルミとアルミニウム合金の強度比較
4.9.3 共晶反応による接合のメカニズム
4.10 アルミニウム合金パイプ材の接合
4.11 まとめおよび今後の展望
第5章 アルミニウム／鉄鋼の厚肉異種金属接合への超音波接合の応用
5.1 はじめに
5.2 ハイブリッド接合装置
5.3 超音波接合条件
5.3.1 接合温度、接合時間、加圧力、超音波振動の振幅
5.3.2 インサート材の利用（銀箔、銅箔、チタン箔）
5.4 インサート材と接合強度との関係
5.4.1 銀箔インサート材が接合強度へ及ぼす影響
(1) 超音波振動の効果
(2) 接合温度が接合強度に及ぼす影響
(3) アルミニウム側の共晶反応による接合メカニズム
(4) 鉄鋼側の原子拡散による接合メカニズム
5.4.2 銅箔インサート材が接合強度に及ぼす影響
(1) 超音波振動の効果
(2) 接合温度が接合強度に及ぼす影響
(3) アルミニウム側の共晶反応による接合メカニズム
(4) 鉄鋼側の原子拡散による接合メカニズム
5.4.3 チタン箔インサート材が接合強度に及ぼす影響
(1) 超音波振動の効果
(2) 接合温度が接合強度に及ぼす影響
(3) アルミニウム側の原子拡散による接合メカニズム
(4) 鉄鋼側の原子拡散による接合メカニズム
5.5 まとめおよび今後の展望
