異種材料一体化のための最新技術

第1章　一体化技術のメカニズムと開発動向
第1節　溶接のメカニズムと開発動向
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中田一博〈大阪大学〉
　はじめに
　1.溶接法とその接合メカニズム
　　1.1溶接法の分類
　　1.2溶融溶接法
　　　1.2.1アーク溶接
　　　1.2.2高エネルギービーム溶接
　　　1.2.3抵抗スポット溶接
　　1.3固相接合法
　　　1.3.1拡散接合
　　　1.3.2圧接
　　　1.3.3摩擦撹拌接合
　　1.4ろう接法（ろう付及びはんだ付）
　　1.5接着
　　1.6機械的締結法
　2.金属／金属の組み合わせにおける異材溶接のメカニズム
　3.異材溶接継手作製例
　　3.1金属／金属
　　3.2金属／セラミックス
　　3.3金属／樹脂
　おわりに
第2節　接着剤のメカニズムと開発動向
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　三刀基郷〈接着技術コンサルタント〉
　はじめに
　1.接着剤と被着材との界面
　　1.1機械的結合説
　　1.2化学結合説
　　1.3吸着説
　　1.4静電気説
　　1.5拡散説
　　1.6酸－塩基説
　　1.7実際の界面相互作用は？
　2.分子間力説による接合界面相互作用力の評価
　　2.1接合界面における分子間力
　　2.2分子間力の正体
　　　2.2.1ファンデルワールス力(vanderWaalsforce)
　　　2.2.2水素結合力
　　2.3分子間力の力比べ
　3.分子間力と界面の相互作用
　　3.1分子間力と表面自由エネルギー
　　3.2表面自由エネルギーと表面張力
　　3.3表面自由エネルギーと界面相互作用エネルギー
　4.接着接合における界面相互作用エネルギー
　　4.1接触角と固体－液体間の接着仕事
　　4.2固体－固体間の接着仕事
　　　4.2.1フォークスの方法
　　　4.2.2フォークス式の拡張
　5.溶解パラメーター(SolubilityParameter)
　6.理論の応用
　　6.1極性効果の応用
　　6.2水素結合の応用
　　6.3化学結合の応用
　　6.4ＳＰ理論の応用
　おわりに
第3節　熱可塑性樹脂による異材質複合成型の開発動向と高接合性のメカニズム解析
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　成富正徳〈大成プラス(株)〉／堀内伸〈(独)産業技術総合研究所〉
　はじめに
　1.射出成型機を用いた2材成型
　2.複合化工法の分類
　　2.1射出成型機を使用した金型内融着
　　2.2超音波・レーザー・高周波・溶融融着・熱圧着
　　2.3カシメ・ネジ止め・嵌合・接着剤・ホットメルト・両面テープ等
　3.大成プラスの事業コンセプト
　4.射出成型による一体化開発の歴史　NMT以前
　5.ナノモールディングテクノロジー（NMT）の開発
　6.NMTにより形成される樹脂／金属接合界面の構造解析と特性評価
　　6.1薬液処理によるアルミ表面構造の解析
　　6.2エネルギーフィルターTEMによる金属／樹脂界面の解析
　　6.3アルミ／PPS樹脂接合の定量的評価
　　6.4まとめ・結論
第4節　プラスチックへの加飾の開発動向
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　桝井捷平〈MTO技術研究所〉
　1.プラスチックへの加飾
　2.プラスチックの加飾技術の分類
　3.各加飾技術のメカニズムと開発動向
　　3.1フィルム貼合・転写成形
　　　3.1.1フィルム貼合・転写加飾に使用される成形方法
　　　3.1.2加飾フィルム
　　　　3.1.2.1加飾フィルム用の基本フィルム
　　　　3.1.2.2加飾フィルムの構成,意匠表現,接合形態
　　　3.1.3フィルム転写・貼合加飾の用途
　　3.2軟質表皮材の貼合成形
　　　3.2.1射出プレス成形（SPモールド,SPM）による表皮材貼合成形
　　　3.2.2その他の主要軟質表皮材貼合成形
　　　3.2.3ソフト表皮材貼合成形の最近のトピックス,成形品例
　　3.3金属,木質系材料の貼合成形
　　3.4二層成形
　　3.5塗装
　　　3.5.1インモールドコーティング
　　3.6印刷
　　3.7メッキ
　　3.8真空製膜
　　3.9静電気植毛
　4.特別な表面層を付与しない加飾
　5.プラスチックの加飾技術の動向と将来展望

第2章　異種樹脂材料の一体化
第1節　エラストマーシートを用いた異種プラスチックのレーザ接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　水戸岡豊〈岡山県工業技術センター〉
　はじめに
　1.接合の原理
　　1.1プラスチックと異種材料接合の困難さ
　　1.2異種プラスチック接合の困難さ
　　1.3開発法を用いた異種プラスチック接合の原理
　2.評価・分析
　　2.1エラストマーの官能基変性による異種プラスチック間の接合例
　　　2.1.1実験方法
　　　2.1.2実験結果
　3.特徴と使い方
　4.展開・開発動向
第2節　難接着性プラスチックの接着性と塗装性の改良
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　金澤等〈福島大学〉
　はじめに
　1.従来の表面改質法
　2.処理の耐久性
　　2.1活性化処理工程
　　2.2高分子処理
　　2.3グラフト化
　3.改質材料の性質
　　3.1親水性
　　3.2接着性
　　3.3水性ペイント塗装
　　3.4シリコン樹脂（ゴム）に対する粘着テープの接着
　　3.5溶剤接着
　まとめ

第3章　樹脂材料と異種材料の一体化
第1節　異種高分子材料の直接接着技術
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　六田充輝〈ダイセル・エボニック(株)〉
　はじめに
　1.界面反応を利用した異種高分子材料の直接接着技術
　　1.1「直接」接着の意義
　　1.2K&Kによる,異種高分子材料の接着機構
　　　1.2.1高分子－高分子拡散：変性ポリフェニレンエーテル樹脂とスチレン系材料
　　　1.2.2熱可塑性樹脂－ゴム間のラジカル反応による接着
　　　1.2.3熱可塑性樹脂－ゴムあるいはTPU間のイオン反応による接着
　　1.3接着複合化の実際
　　　1.3.1熱可塑性樹脂－ゴムの接着複合
　　　1.3.2ポリアミド系材料とTPUの接着複合化
　おわりに
第2節　高周波誘電加熱によるガラス／樹脂接着
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　川瀬豊生〈川瀬テクニカル・コンサルタンシー〉
　はじめに
　1.速硬化接着仕様の目標設定
　2.接着剤硬化促進方法の検討
　3.被着体と候補接着剤
　　3.1被着体
　　　3.1.1ガラス
　　　3.1.2位置決めピン
　　3.2候補接着剤
　4.高周波誘電加熱の原理
　　4.1誘電分極の種類
　　　4.1.1電子分極
　　　4.1.2イオン分極
　　　4.1.3配向分極
　　4.2誘電正接（tanδ）
　　4.3比誘電率（εr）
　　4.4高周波誘電加熱における発熱に係る電力量の算出
　　4.5誘電加熱因子
　5.高周波誘電加熱部における試料の位置関係
　6.高周波誘電加熱による接着品の接着性能
　　6.1高周波誘電加熱条件
　　6.2高周波誘電加熱接着品の接着性能
　　　6.2.1初期最大剥離荷重
　　　6.2.2クリープ耐性
　　　6.2.3熱サイクル耐性
　7.まとめ
　　7.1開発仕様と現行仕様の比較
　　7.2接着メカニズム
　　7.3高周波誘電加熱因子
　　7.4被着樹脂の含水率と高周波誘電制御
　　7.5PA6・PBTブレンド品による位置決めピンとしての性能
　　7.6ガラスに存在する金属熱線による接着阻害とその対応
　おわりに
第3節　ガス吸着接合技術
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　多賀康訓〈中部大学〉
　はじめに
　1.ガス吸着接合技術
　　1.1接合技術背景
　　1.2ガス吸着接合
　おわりに

第4章　樹脂材料と金属材料の一体化
第1節　レーザによる金属とプラスチックおよび金属とCFRPとの直接接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　片山聖二〈大阪大学〉
　はじめに
　1.金属とプラスチックのレーザ直接接合法とその特徴
　2.LAMP接合部の特徴と強度特性
　3.LAMP接合機構
　4.金属とCFRPのレーザ直接接合
　5.実用化に向けての信頼性評価試験
　おわりに
第2節　金属とPETの異材レーザースポット接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　宮下幸雄〈長岡技術科学大学〉
　はじめに
　1.PETと各種金属のレーザスポット異材接合
　2.PETと銅のレーザスポット異材接合における銅酸化膜の影響
　おわりに
第3節　金属と樹脂の一体成形
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　近藤秀水〈ポリプラスチックス(株)〉
　はじめに
　1.機械的接合（アンカー効果）の向上手法
　　1.1金属表面における微細アンカーの形成
　　1.2樹脂収縮による剥離の抑制
　2.『Quick-10（R）』成形法
　3.樹脂－金属の接合
　　3.1インサート加熱による接合強度向上効果
　　3.2『Quick-10（R）』接合部の気密性評価
　　3.3接合メカニズム
　4.『Quick-10（R）』成形法への期待
　おわりに
第4節　金属に硬質樹脂を射出接合する技術の紹介
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　安藤直樹〈大成プラス(株)〉
　1.先にNMTがあり
　　1.1NMT処理
　　1.2NMT理論
　　1.3急冷時の高分子結晶化速度
　2.新NMTとその原理
　　2.1新NMT理論
　　2.2射出接合力について
　　2.3著者の「新NMT破壊理論」
　　2.4再び著者の「NMT・新NMT破壊理論」
　　2.5基礎破壊理論から設計論へ
　3.新NMT処理法
　4.新NMT処理法の大改良：耐水性,耐候性の付与
　5.新NMT射出接合物の設計論
　　5.1基礎データ：高温下の射出接合力
　　5.2線膨張率
　　5.3温度変化で生じる破壊について
　　5.4温度衝撃試験から
　　5.5最適な樹脂組成物の探索
　6.おわりに著者が日々感じること
　　6.1負けない戦略
　　6.2製造業は負けられぬ：リーダー技術者の心得？
　　6.3新基礎技術を見抜いて試す
　　6.4今後はもっと積極的に評価しよう

第5章　異種金属材料の一体化
第1節　炭素繊維を用いた異種軽金属材料の接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西義武・針替伸拓・石井翔・笠井淳・白石一匡〈東海大学〉
　はじめに～従来技術と炭素繊維接合技術～
　1.接合体作製方法
　　1.1Ni被覆した炭素繊維の作製
　　1.2Ti/Al接合体の作製
　2.炭素繊維強化型接合体試料の強度評価
　　2.1炭素繊維強化型Ti/Al接合体試料の引張強度評価
　　2.2Ni被覆炭素繊維強化によるTi/Al接合体の靱性向上
　　2.3接合界面破壊とAl部での延性破壊
　3.炭素繊維強化型接合体試料の組織学的検討
　4.繊維強化接合体の微細組織と臨界亀裂長さ
　5.Ni被覆炭素繊維強化接合体の変形抵抗の向上
　6.今後の展望
　結言
第2節　摩擦攪拌接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　福本昌宏〈豊橋技術科学大学〉
　はじめに
　1.原理,特徴,基本的な使い方
　2.異種金属間接合への適用
　　2.1異種金属間突き合わせ接合への適用,最適化
　　2.2異種金属,異種材料間重ね接合への応用
　3.塑性流動状態評価・分析への取り組み
　おわりに
第3節　電磁シーム溶接（電磁圧接）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　相沢友勝〈東京都立工業高等専門学校名誉教授〉
　はじめに
　1.原理・方法
　　1.1磁束（磁界）発生用コイル
　　1.2典型的な電磁シーム溶接法
　　1.3電磁力（磁気圧力）
　　1.4積層式電磁シーム溶接法
　　1.5両側からの電磁シーム溶接法
　2.特徴
　3.実験装置
　4.溶接された継手の状態
　　4.1外観
　　4.2接合界面
　　4.3波状模様
　5.各社の特許例
　6.評価・展望
　おわりに
第4節　ショットピーニング技術の冷間接合への応用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原田泰典〈兵庫県立大学〉
　はじめに
　1.ショットピーニング技術
　2.異種薄板の突合わせ接合
　　2.1原理と特徴
　　2.2実施例
　　2.3応用例
　3.異種薄板の重合わせ接合
　　3.1原理と特徴
　　3.2実施例
　　3.3応用例
　おわりに

第6章　金属材料と異種材料の一体化
第1節　セラミックスと金属の結合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　菅沼克昭〈大阪大学〉
　はじめに
　1.界面形成化学の理解
　2.界面の物理的な接触
　3.表面粗さの影響
　4.熱応力
　5.接合法
　　5.1メタライズ法と活性金属法
　　5.2共融液相接合法
　　5.3高圧鋳造接合法（SQ接合法）
　　5.4固相接合法
　　5.5フィールドアシスト接合法
　まとめ
第2節　高周波電磁誘導加熱（IH）を使った木材や金属などの瞬間接着
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　森田茂〈豊幸電子(株)〉
　はじめに
　1.解体性接着剤
　2.オールオーバー工法と電磁誘導加熱
　おわりに
第3節　ゴム表面への薄膜金属層　形成技術
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　渡辺聡志〈(有)材料技術研究所〉
　1.技術の概要
　2.PVDおよびスパッタリング
　3.スパッタ対象物としてのゴムの性質と構造
　4.実用的な金属薄膜層を形成させるための技術要素
　5.金属層がゴムの変形に追随できる理由
　6.金属層形成による高付加価値の獲得
　7.まとめそして展望

第7章　各技術要素における一体化の参考例
第1節　分子接合技術
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　森邦夫〈(株)いおう化学研究所〉
　はじめに
　1.分子接合技術の理論（原理と特徴）
　　1.1従来の接合技術
　　1.2分子接合技術
　　1.3分子接着接合の特徴
　2.使い方と実施例
　　2.1材料のOH基化と分子接着剤の導入
　　2.2接着体が流動体の場合
　　2.3接着体が非流動体の場合
　　2.4被着体と接着体の両方が非流動体の場合
　おわりに
第2節　植物由来超強力接着剤
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　金子大作〈北陸先端科学技術大学院大学〉
　はじめに
　1.ポリフェノール類からのモノマーの選定と重合
　2.植物由来接着剤の接着特性
　3.カテコール性接着樹脂のその他応用例
　4.将来に向けた新規分子設計
　終わりに
第3節　3次元表面加飾技術
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　三浦高行〈布施真空(株)〉
　はじめに
　1.3次元加飾工法（ThreedimensionOverlayMethod＝TOM工法）
　　1.1原理とプロセス
　　1.2特徴
　　1.3実用化例
　2.転写TOM工法
　3.他の加飾工法との位置付
　　3.1インサートモールド
　　3.2インモールド
　　3.3水圧転写
　　3.4位置付
　4.課題とソリューション
　　4.1Collaboration
　　4.2Trilogy
　おわりに
第4節　金属ナノ粒子によるスマート微細接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　竹本正〈大阪大学〉
　はじめに
　1.金属ナノ粒子スマート接合の原理と用途
　2.金属ナノ粒子を用いた低温焼結
　　2.1技術の概要
　　2.2金属ナノペースト配線
　　2.3ナノ粒子低温接合
　　2.4導電性接着
　まとめ
第5節　自己組織化工法によるマイクロ接合・接着技術
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　安田清和〈名古屋大学〉
　はじめに
　1.自己組織化工法
　　1.1自己組織化工法の原理
　　1.2自己組織化工法の特徴
　2.使い方（プロセス,材料,条件）
　　2.1材料
　　2.2加熱方法・加熱プロセス
　3.実施例
　　3.1基板上リード端子のペリフェラル接続
　　3.2半導体パッケージ部品のアレイ接続
　4.工法評価
　　4.1X線による評価
　　4.2流体シミュレーションによる評価
　5.展望
　おわりに
第6節　無機材料ウエハの表面活性化常温接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　須賀唯知〈東京大学〉
　はじめに
　1.無機材料を対象とした接合技術
　2.従来の無機材料ウエハ接合技術
　3.表面活性化常温接合SAB
　4.無機材料ウエハに対する表面活性化接合技術
　結言
第7節　金属薄膜を用いた原子拡散接合法によるウエハの室温接合
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　島津武仁〈東北大学〉
　はじめに
　1.基本的な接合方法
　2.接合薄膜の構造と原子拡散係数
　3.接合原理
　4.接合できるウエハの材質と接合力
　5.表面粗さと接合に必要な膜厚
　6.接合雰囲気と接合
　まとめ