セラミックスの接合·接着の最前線：セラミックス／金属接合における熱応力

摘要

素材間の熱膨張係数の違いによって生じる熱応力の問題は，セラミックスと金属の接合において避けられない難問の一つである．たとえ界面の結合強度が高い場合でも，熱応力がある場合にはこれが外力に加算され，見かけの接合強度を著しく低下させる．熱応力が著しい場合には，接合プロセスにおいて冷却過程でセラミックス中で割れてしまうこともある．図1はこの典型的な例で，界面強度は強いものの冷却中に高い熱応力が発生するため，セラミックス側へドーム状の亀裂が進展した様子を示している．実際の接合体製品に発生する熱応力を評価することは，ある形状の製品を作製した場合にその熱応力が有効に軽減されているかを見極めるために必要であり，界面形成とともに接合技術確立のための一つのキーポイントとなる．熱応力の理解には，実測と有限要素法（FEMまたはCAE）などの計算機シミュレーションの2本柱が必要になる．