金錫半田によるﾀﾞｲﾎﾞﾝﾄﾞ後に割れたチタン酸バリウム基板の原因は熱膨張係数？
- 金錫半田でタングステンの板とチタン酸バリウムの基板をダイボンドした後、ヒートサイクル（+150℃⇔-50℃、50サイクル）を行った結果、チタン酸バリウムの基板が割れた（クラック）とのことです。
- 割れる原因は熱膨張係数の違いと考えられます。銅タングステンの熱膨張係数とチタン酸バリウムの熱膨張係数の数ppm/℃の違いが原因となり、ダイボンド後のヒートサイクルによって応力が加わり割れた可能性があります。
- 具体的な大きさは銅タングステンが3cm□、チタン酸バリウムが1*15mmぐらいです。
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熱膨張係数
銅タングステンの板とチタン酸バリウムの基板を金錫半田でﾀﾞｲﾎﾞﾝﾄﾞ後に ﾋ-ﾄｻｲｸﾙ（+150℃⇔-50℃50ｻｲｸﾙ）後チタン酸バリウムの基板が割れていた（ｸﾗｯｸ）のですが原因が熱膨張係数以外に考えられないのですが数ppm/℃の違いで割れるものなの教え下さい。 大きさは銅タングステンが3cm□、チタン酸バリウムが1*15mmぐらいです。
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MWNさんの言う通り、線（熱）膨張係数の差はでかいです。 私も学生のときに金属にCVDでダイヤモンドをコーティングしてたのですが、異種金属の為、界面に熱膨張の差によるせんだん方向の応力がかかります。それプラス熱膨張の収縮による伸びがあるので、できれば膨張係数の近いものを選ぶのが良いと思います。 もしくは、クッションの意味をこめて母材にコーティングを施してからボンドするとか、あとは母材をエッチングもしくは凹凸をつけておけば、間違いなく接合力はUPします。 母材の膨張係数が大きいとよくありがちな例と思います。 あと、熱膨張係数がわかるのであれば、伸び、引張強度などの性質もわかると思うので、問い合わせるのが早いかと思います。 私の手持ちの資料では無いです。
銅タングステンとチタン酸バリウムの熱膨張係数の差がどれくらいあるか知りませんが、たとえば熱膨張係数の差が1×10-6で200℃の温度差で15mmの大きさですと寸法的には0.000001×200×15mm=0.003mm伸びます。実際にこの5倍あったとすると0.003×5=0.015mmとなりこれだけの伸びに絶えられない材料であれば、割れることはあります。 わかりにくいかもしれませんが、熱膨張係数の差を甘く見てはいけないと思います。
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